(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のシリコン基板の一主面側に第２導電型の半導体領域を形成し、ｐｎ接合を有するシリコン基板を形成する工程と、
前記シリコン基板の第１および第２の主面の内、ｎ型である前記第１主面側の表面にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜にエッチングペーストを用いて開口領域を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の前記開口領域に対して前記パッシベーション膜をマスクとして、ｎ型不純物を拡散させ、高濃度拡散領域を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の前記開口領域に露呈する前記高濃度拡散領域に選択的に集電電極を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法であって、
前記開口領域を形成する工程後、前記高濃度拡散領域を形成する工程に先立ち、前記パッシベーション膜の前記開口領域に対して前記パッシベーション膜をマスクとして、前記シリコン基板の表面の一部をエッチングし、テクスチャー加工のなされた凹部を形成する工程を含み、
前記高濃度拡散領域を形成する工程は、前記エッチングで形成された前記凹部から、前記第１導電型のシリコン基板または前記第２導電型の半導体領域のうち、ｎ型を構成する表面の領域に一定厚さで伸びる高濃度拡散領域を形成する工程であり、
前記集電電極を形成する工程は、前記高濃度拡散領域表面の前記凹部に当接する前記集電電極を形成する工程である、
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記パッシベーション膜に開口領域を形成する工程は、
前記開口領域を形成すべき領域に、エッチングペーストを塗布する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板は、第１および第２の主面を有するｎ型のシリコン基板であり、
前記第２導電型の拡散領域は、第２の主面側に形成されたｐ型拡散領域であり、
前記高濃度拡散領域を形成する工程は、前記第１の主面側に前記ｎ型不純物として選択的にリンを拡散させ選択エミッタ領域を形成する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記パッシベーション膜の開口領域に拡散されるリン濃度は１．０×１０１７以上１．０×１０２１／ｃｍ３以下の範囲で調整されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記選択エミッタ領域を形成する工程は、
前記パッシベーション膜の開口領域に対してパッシベーション膜をマスクとしてドーパントペーストを塗布する工程と、加熱する工程とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記集電電極を形成する工程は、
金属膜からなるシード層を形成する工程と、
前記シード層上にめっき層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記シード層を形成する工程は、ＮｉまたはＴｉからなる金属膜を形成する工程であり、
前記めっき層を形成する工程は、ＡｇもしくはＣｕをめっきする工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記開口領域を形成する工程は、
前記第１導電型のシリコン基板表面の第１の方向に平行に複数の開口領域を形成する工程と、前記開口領域と交差する第２の方向を未開口とする工程を含み、前記開口領域の第１導電型のシリコン基板表面にｎ型不純物を拡散させ、高濃度拡散領域を形成する工程と、前記開口領域の前記高濃度拡散領域と非開口領域に集電電極を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記開口領域を形成する工程は、
前記パッシベーション膜と前記第１導電型のシリコン基板表面の第１の方向に平行に表面から厚み方向に貫通する前記開口領域の形状が、前記第１の方向において不連続部を有する開口領域を形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記集電電極を形成する工程は、下層側にＡｌを主成分と第１層電極と、前記第１層電極の上層に、Ａｇを主成分とする第２層電極とを積層する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
第１および第２の主面を有する第１導電型のシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記第１の主面上に形成された第２導電型の拡散領域と、
前記シリコン基板の前記第１または第２の主面上に形成され開口領域をもつパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の前記開口領域に符合するように、前記第１導電型のシリコン基板または前記第２導電型の拡散領域のうち、ｎ型を構成する表面に選択的に形成されたｎ型不純物を含む高濃度拡散領域と、
前記パッシベーション膜の前記開口領域に符合するように前記高濃度拡散領域に当接して形成された集電電極とを含み、
前記高濃度拡散領域は、前記開口領域におけるシリコン基板の表面に設けられたテクスチャー加工のなされた凹部から前記第１導電型のシリコン基板または前記第２導電型の拡散領域のうち、ｎ型を構成する表面の領域に伸び、
前記集電電極は、前記高濃度拡散領域表面の前記凹部に当接されたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
前記集電電極は、前記高濃度拡散領域に沿って形成されたグリッド電極と、
前記グリッド電極と交差して、前記グリッド電極に接続されたバス電極とで構成され、
前記バス電極は、前記高濃度拡散領域に当接することなく、前記パッシベーション膜上に形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記シリコン基板は、第１および第２の主面を有するｎ型のシリコン基板であり、
前記第２導電型の拡散領域は、第２の主面側に形成されたｐ型拡散領域であり、
前記高濃度拡散領域は、受光面である第１の主面側に選択的に形成されたリンの高濃度拡散領域であることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記パッシベーション膜の開口領域に拡散されるリン濃度は１．０×１０１７／ｃｍ３以上１．０×１０２１／ｃｍ３以下の範囲で調整されていることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記パッシベーション膜の前記開口領域は、前記グリッド電極に沿って形成されており、
前記バス電極と前記グリッド電極との交差領域で、前記グリッド電極の幅よりも大きく、
前記バス電極は、前記開口領域を囲む前記パッシベーション膜と前記グリッド電極との隙間から、前記高濃度拡散領域に到達していることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法および太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単結晶シリコン基板などの第１導電型の半導体基板表面に第２導電型の拡散層を形成した、結晶太陽電池セルにおいては、光電変換効率を高めるために、選択エミッタ構造が用いられることが多い。選択エミッタ構造は、半導体基板表面に形成される拡散層において、電極と接続する領域に選択的に周囲よりも高い表面不純物濃度を持つエミッタ領域を形成した構造である。選択エミッタ構造とすることで、半導体基板と電極とのオーミック接触抵抗が低減し、曲線因子が向上する。さらに、エミッタ領域では、高濃度に不純物が拡散していることで電極と接続する領域での電界効果が高まり、キャリアの再結合を抑制することができ、開放電圧の向上につながる。【０００３】
たとえば、特許文献１のように、裏面接合型太陽電池において、ドーピングペーストを利用して、高濃度の不純物拡散層を選択的に形成する方法が開示されている。【０００４】
また、シリコン基板界面に形成されているパッシベーション膜もしくは反射防止膜を介して金属電極を不純物拡散領域に接続させる方法としては、８００℃程度の高温加熱焼成によるファイアスルーで接続する方法も提案されている。【０００５】
あるいは、特許文献２、３のように、エッチングペーストでパッシベーション膜を開口させて、開口領域に金属電極を形成する技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８６９２７号公報
【特許文献２】特開２０１３−００４８３１号公報
【特許文献３】特開２０１３−００４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術によれば、特許文献２、３においても、高不純物濃度の高濃度拡散領域であるエミッタ領域に合わせて、エッチングペースト塗布による開口、さらには、金属電極を印刷することで選択エミッタ構造を形成している。この方法では、高濃度拡散領域と、エッチングペーストによる開口領域と、金属電極との設計マスクパターンのアライメントを合わせるために、高濃度拡散領域の範囲を広くとる必要がある。高濃度拡散領域では、電界効果により発電に寄与する少数キャリアの接合界面でのパッシベーション効果を高めることができるが、一方で、不純物拡散領域内で太陽光により生成されたキャリアは、高濃度拡散領域で再結合して光変換に寄与しない。従って、接合界面での電界によるパッシベーション効果を得ること、ならびに、オーミック接触抵抗を少なくする上で、高濃度拡散領域を、金属電極と同じ領域で設計する必要がある。【０００８】
特にｐ型の拡散層を形成するためには、Ａｌ電極を形成した後に高温焼成でパッシベーション膜のファイアスルーと同時に高濃度のｐ+層を形成することができる。しかしながら、高濃度のｎ型の拡散層すなわちｎ+層を形成する場合は、金属電極の焼成によってリンなどのｎ型不純物を拡散させることが難しい。このため、拡散オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）による気相拡散、リンを含むドーピングペーストによる拡散、イオン注入による拡散などで高濃度のｎ+層を形成した後に、金属電極を形成するなどの方法をとる必要がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属電極形成領域に選択的にｎ+型の高濃度の拡散領域を形成することができ、光電変換効率の高い太陽電池を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１導電型のシリコン基板の一主面側に第２導電型の半導体領域を形成し、ｐｎ接合を有するシリコン基板を形成する工程と、シリコン基板の第１および第２の主面の内、ｎ型である第１主面側の表面にパッシベーション膜を形成する工程と、パッシベーション膜にエッチングペーストを用いて開口領域を形成する工程と、パッシベーション膜の開口領域に対してパッシベーション膜をマスクとして、ｎ型不純物を拡散させ、高濃度拡散領域を形成する工程と、パッシベーション膜の開口領域に露呈する前記高濃度拡散領域に選択的に集電電極を形成する工程とを含む。そして開口領域を形成する工程後、高濃度拡散領域を形成する工程に先立ち、パッシベーション膜の開口領域に対して前記パッシベーション膜をマスクとして、シリコン基板の表面の一部をエッチングし、テクスチャー加工のなされた凹部を形成する工程を含む。高濃度拡散領域を形成する工程は、エッチングで形成された凹部から第１導電型のシリコン基板または第２導電型の半導体領域のうち、ｎ型を構成する表面の領域に一定厚さで伸びる高濃度拡散領域を形成する工程である。集電電極を形成する工程は、高濃度拡散領域表面の凹部に当接する集電電極を形成する工程であることを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属電極形成領域に選択的にｎ+型の高濃度の拡散領域を形成することができ光電変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図５】実施の形態１に係るパッシベーション膜の開口用マスクを示す図
【図６】実施の形態１の太陽電池および比較例の太陽電池の特性の測定結果を示す図
【図７】実施の形態２の太陽電池を模式的に示す断面図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３の太陽電池の製造工程を示す工程断面図
【図１２】実施の形態４の太陽電池の製造方法で用いられるエッチングペースト用マスクの平面図
【図１３】実施の形態４の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す平面図
【図１４】（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図、（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図
【図１５】実施の形態４の太陽電池の製造方法で用いられるエッチングペースト用マスクの変形例を示す平面図
【図１６】実施の形態５の太陽電池の製造方法で用いられるエッチングペースト用マスクの平面図
【図１７】実施の形態５の太陽電池の製造方法で用いられる金属電極形成のマスク形状を示す図
【図１８】実施の形態５の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図に相当する断面図、（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図に相当する断面図
【図１９】実施の形態６の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図に相当する断面図、（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図に相当する断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法および太陽電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態１を模式的に示す図であり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｃ）は、同太陽電池の製造工程図である。本実施の形態では結晶系太陽電池の一例である拡散型太陽電池（以下、太陽電池と呼ぶ場合がある）およびその製造方法について説明する。
【００１５】
本実施の形態では、第１導電型のシリコン基板に第２導電型の拡散領域を形成し、ｐｎ接合を形成したシリコン基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４，５と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜６，７との積層膜からなるパッシベーション膜を形成する。第１導電型のシリコン基板としては受光面１Ａとなる第１の主面と裏面１Ｂとなる第２の主面をもつｎ型シリコン基板１に、第２導電型の拡散領域としてｐ型拡散層２を形成したものを用いる。そして受光面１Ａ側のパッシベーション膜（ＳｉＯ2膜５、ＳｉＮ膜７）に、開口領域９を形成し、開口領域９に対してパッシベーション膜をマスクとして、ｎ型不純物を拡散させ、高濃度拡散領域１１を形成する。そして、パッシベーション膜の開口領域９にアライメントを合わせて集電電極を形成することを特徴とする。ここでは第１導電型のシリコン基板としてｎ型シリコン基板１を用いた場合を説明するが、ｐ型の導電性を有するシリコン基板を用いても良い。半導体基板の一例として、ｎ型の結晶系シリコン基板を用いている。結晶系シリコン基板に関しては、単結晶シリコン基板ならびに多結晶シリコン基板を含むが、特に（１００）面を表面とする単結晶シリコン基板が好ましい。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１は、例えば、シリコンインゴットをスライスすることにより生じたスライスダメージを除去したものを用いるのが好ましい。ここで、スライスダメージの除去では、例えば、フッ化水素水溶液（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ3）との混酸またはＮａＯＨなどのアルカリ水溶液でエッチングすることにより行うことができる。ｎ型シリコン基板１の形状および大きさは特に限定はされないが、厚さは８０μｍ以上４００μｍ以下とするのが好ましい。ｎ型シリコン基板１の表面形状は例えば１辺の長さが９０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下の四角形状とするのが好ましい。比抵抗は、１．０Ω・ｃｍ以上１０．０Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板１の両面にテクスチャー１Ｔを形成する。ｎ型シリコン基板１をエッチング槽の中に浸漬させることでウエットエッチング処理を行う。ウエットエッチング処理後に、ｎ型シリコン基板１の表面上に高さが８μｍ以上２１μｍ以下で、底辺長が１μｍ以上３０μｍ以下のサイズのマイクロピラミッドで形成されるテクスチャー１Ｔがランダムに形成される。マイクロピラミッドは、シリコンの（１１１）面を主として形成される三角ピラミッドである。そして、ｎ型半導体接合領域のｎ型シリコン基板１の裏面１Ｂの表面粗さは、たとえば０．２ｎｍ程度である。上記ウエットエッチング処理で利用するエッチング液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムといった強アルカリ試薬を溶解したものにイソプロピルアルコールなどのアルコール系添加剤、界面活性剤もしくはオルソケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩化合物を添加している。エッチング温度は４０℃以上１００℃以下とするのが好ましく、エッチング時間は、１０ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下とするのが好ましい。
【００１８】
次に、ｎ型シリコン基板１の表面を洗浄するために、以下の第１工程と第２工程を行う。第１工程では、濃硫酸と過酸化水素水を含む洗浄液に浸漬させてｎ型シリコン基板１表面上の有機物を除去し、次にその時形成される、ｎ型シリコン基板１上のｎ型酸化膜をフッ酸溶液中で除去する。第２工程では、塩酸と過酸化水素水を含む洗浄液に浸漬して金属不純物を除去し、その時ｎ型シリコン基板１表面上に形成される酸化膜を、フッ酸溶液中で除去する。第１工程と第２工程は、ｎ型シリコン基板１表面上の有機汚染、金属汚染、パーティクルによる汚染が十分に低減されるまで繰り返し行う。また、オゾン水による洗浄、炭酸水による洗浄などの機能水による洗浄でも良い。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板１の裏面１Ｂ側にボロンを拡散させてｐ型拡散層２すなわちｐ+層を形成する。ｐ型拡散層２を形成する方法として、固相拡散法を用いる。第１の主面である受光面１Ａ側に、ボロンを含む酸化シリコン膜である硼素ガラス（ＢＳＧ：Ｂｏｒｏｎ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）を成膜する。酸化シリコン膜の成膜には、ＡＰＣＶＤ法（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）を用いる。成膜に用いられるガスは、ＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6、Ｏ2である。成膜温度は４００℃以上である。ＢＳＧの膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。
【００２０】
その後、ボロンを拡散させるために、９００℃以上の高温アニール処理を行う。使用する装置は横型拡散炉である。ｎ型シリコン基板１の裏面１Ｂに拡散されるボロン濃度は１．０×１０17／ｃｍ3以上１．０×１０20／ｃｍ3以下の範囲で調整する。
【００２１】
ボロンを拡散させる方法としては、Ｂ2Ｈ6、ＢＣｌ3などをガス源として、高温電気炉中で拡散させる気層拡散法、もしくは、ボロンをイオン化させて、ｎ型シリコン基板１中に注入させるイオン注入法などを用いてもよい。
【００２２】
次に、図２（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板１の表面にパッシベーション膜として、酸化シリコン膜４，５を成膜する。成膜に際してはまず、ｎ型シリコン基板１の表面に対して、成膜前の洗浄を行う。成膜前の洗浄として、ウエットエッチング後と同様に、以下の第１工程と第２工程を行う。第１工程では、濃硫酸と過酸化水素水を含む洗浄液でｎ型シリコン基板１表面の有機物を除去し、次にその時形成される酸化膜をＨＦで除去する。第２工程では、塩酸と過酸化水素水を含む洗浄液で金属不純物を除去し、その時形成されるｎ型シリコン基板１表面上の酸化膜をフッ酸溶液で除去する。第１工程と第２工程は、ｎ型シリコン基板１表面上の有機汚染、金属汚染、パーティクルによる汚染が十分に低減されるまで繰り返し行う。また、オゾン水による洗浄、炭酸水による洗浄など、機能水による洗浄でも良い。
【００２３】
また、パッシベーション膜を形成する前にＢＳＧ等のボロン含有膜を除去する工程を行うが、ＢＳＧ等のボロン含有膜を形成したまま、非受光面となる裏面１Ｂ側にｎ型の拡散層としてリンを拡散させる方法を用いても良く、ＰＯＣｌ3などをガス源として、高温電気炉中で拡散させる気相拡散法、もしくは、リンをイオン化させて、シリコン基板中に注入させるイオン注入法などを用いてもよい。
【００２４】
そして、ドライ酸化により酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４，５をｎ型シリコン基板１の裏面１Ｂおよび受光面１Ａの両面に成膜する。高温電気炉を利用してドライ酸化を行う。高純度の酸素をｎ型シリコン基板１上に送ってＳｉＯ2膜４，５を成膜する。成膜温度は９００℃以上１２００℃以下が好ましい。成膜時間は１５ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下が好ましい。１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲で成膜される。ＳｉＯ2は、ｎ型シリコン基板１表面のパッシベーション膜として機能する。なお、ｎ型シリコン基板１におけるシリコン界面の成膜では、パッシベーション膜として酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、微結晶シリコン薄膜、アモルファスシリコン薄膜などを用いてもよい。もしくは、酸化シリコン膜との積層膜としてもよい。
【００２５】
次に、図３（ａ）に示すようにｎ型シリコン基板１の受光面１Ａ側と裏面１Ｂ側に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜６，７を成膜する。これら窒化シリコン膜６，７は酸化シリコン膜４，５とともに積層膜からなるパッシベーション膜の役割を担う。ＳｉＮ膜６，７の成膜には、ＡＰＣＶＤ法を用いる。成膜で用いられるガスは、ＳｉＨ4、Ｎ3、ＮＨ3、Ｏ2である。成膜温度は３００℃以上である。ＳｉＮの膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度である。
【００２６】
ＳｉＮは、正の固定電荷を有しているため、特にｎ型シリコン基板におけるｎ側のシリコン界面ではパッシベーション効果をより高めることができる。さらに、受光面側においては、高いパッシベーション効果に加えて、反射防止膜として利用できる。
【００２７】
次に、ｎ型シリコン基板１のｐ型拡散層２すなわちｐ+層が形成されている面の反対面である受光面１Ａにパッシベーション膜として成膜されているＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜を任意のパターンにエッチングする。エッチングする方法としては、まずは、任意のパターンでエッチングペースト８を図３（ｂ）のようにスクリーン印刷する。このときエッチングペースト８のスクリーン印刷に使用されるマスク１４は、櫛形形状である。たとえば、図５に平面図を示すグリッド電極用の開口１５とこれに直交するバス電極用の開口１６とを備えたマスク１４を介して行った。加えて、マスク１４の右下部と左上部には、アライメントマーク１７が含まれている。本実施の形態では、十字のマークを利用している。
【００２８】
エッチングペースト８は、上記の積層膜をエッチングすることが可能なエッチング成分と、エッチング成分以外の成分として水、有機溶媒および増粘剤などを含むものを用いることができる。エッチング成分としては、リン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムから選択された少なくとも１種を利用している。
【００２９】
エッチングペースト８を印刷した後、１００℃以上の温度で１ｍｉｎ以上焼成して、ＳｉＯ2膜５、ＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングする。なお、エッチングするための焼成温度もしくは焼成時間は、エッチングペースト８のエッチング成分の組成、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の膜組成によって変化する。エッチングペースト８でＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングすると図３（ｃ）に示すように開口領域９が形成される。
【００３０】
ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングする方法としては、フォトリソグラフィ、もしくは、レーザーを利用してもよい。
【００３１】
エッチングペースト８の印刷後は、超音波洗浄機による超音波洗浄を純水もしくは濃度１．０％以下の低濃度の水酸化ナトリウム溶液で行い、エッチングペースト８の残渣を完全に除去する。なお、濃硫酸と過酸化水素水を含む洗浄液、フッ化水素酸、オゾン水などの機能水を用いてもよい。
【００３２】
次に、開口領域９にリンを拡散させて、高濃度拡散領域１１として高濃度のｎ型拡散層すなわちｎ+層を形成する。ｎ+層を形成する方法として、ドーパントペースト１０を利用する。リンなどのｎ型不純物と、水、有機溶媒および増粘剤などの成分を含むドーパントペースト１０をスクリーン印刷によって図３（ｄ）のように塗布する。ドーパントペースト１０の塗布でスクリーン印刷を実施するときに、ｎ型シリコン基板１の全面に印刷を実施する。印刷される領域がｎ型シリコン基板１の全面であるため、微細なパターンが形成されたマスクは不要である。マスクの代わりとして、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の開口領域９を利用する。
【００３３】
ドーパントペースト１０を塗布した後、８００℃以上の高温で加熱させて、ドーパントペースト１０に含まれるリンを開口領域９に拡散させる。図４（ａ）に示すようにｎ型シリコン基板１にｎ+型の高濃度拡散領域１１が拡散される。使用される装置は横型拡散炉である。ｎ型シリコン基板１の開口領域９に拡散されるリン濃度は１．０×１０17／ｃｍ3以上１．０×１０21／ｃｍ3以下の範囲で調整する。１．０×１０17／ｃｍ3未満であれば、表面電界効果によるパッシベーション効果の向上の影響がほとんど得られない。１．０×１０21／ｃｍ3以上を超えると、オージェ再結合の影響が大きくなり特性が低下する。ドーパントペースト１０のマスクとして利用するＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜に関して、特にＳｉＮ膜７はＳｉと比較して、リンがほとんど注入されないため、全体の膜厚と比較して薄く拡散された窒化シリコン膜７をフッ化水素酸のエッチングで除去できる。パッシベーション膜として利用するＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をマスクとして利用するため、ｎ型シリコン基板１上にｎ+型の高濃度拡散領域１１が拡散される領域は上記エッチングペースト８で開口した開口領域９に限定される。ＳｉＮにはドーパントがほとんど拡散しないため、全面印刷でもよい。
【００３４】
リンを拡散させる方法としては、ＰＯＣｌ3、ＰＨ3などをガス源として、高温電気炉中で拡散させる気相拡散法、もしくは、リンをイオン化させて、シリコン基板中に注入させるイオン注入法などを用いてもよい。なお、上記の拡散方法においては、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をマスク層として利用する。
【００３５】
ドーパントペースト１０を印刷した後は、超音波洗浄機による超音波洗浄を純水に浸漬させて行い、ドーパントペースト１０の残渣を完全に除去する。なお、濃硫酸と過酸化水素水を含む洗浄液、オゾン水などの機能水を用いてもよい。
【００３６】
特に、ドーパントペースト１０の除去後には、ＳｉＮ膜７の膜中にリンが薄く拡散された領域を除去するために、フッ化水素酸によるＳｉＮ膜７のエッチングを行う必要がある。特にＳｉＮ膜７の膜中に拡散される深さはｎ型シリコン基板１中と比較して薄いため、１０ｎｍ程度エッチングする。フッ化水素酸の濃度もしくは時間はＳｉＮ膜７の膜組成によって変化する。今回は、５．０％濃度のフッ化水素酸で３０ｓｅｃ処理する。なお、気相拡散ならびにイオン注入においても同様の処理が必要である。
【００３７】
次に、ｎ型シリコン基板１の両面に金属電極１２，１３を形成する。まずは、図４（ｂ）に示すように第２の主面である裏面１Ｂ側に金属電極１２を形成して、ｐ型拡散層２すなわちｐ+層に接合させる。特にｐ型拡散層２と接合させる方法としては、エッチングペーストもしくはレーザー開口、フォトリソグラフィでＳｉＯ2膜４およびＳｉＮ膜６の積層膜を開口した後、ＡｌのみもしくはＡｌとＡｇの混合材料で構成される導電ペーストをスクリーン印刷して塗布する。その後、高濃度のｐ型拡散層２を電極接合部に形成するために６００℃以上の高温で焼成する。
【００３８】
ｐ型拡散層２に接合させる方法として、ＡｌのみもしくはＡｌとＡｇの混合材料で構成される導電ペーストをスクリーン印刷した後に、７００℃以上の高温でＳｉＯ2膜４およびＳｉＮ膜６の積層膜内をファイアスルーして接合させても良い。
【００３９】
次に、図４（ｃ）のようにｎ型シリコン基板１の受光面１Ａ側に金属電極１３を形成してｎ+型の高濃度拡散領域１１に接合させる。特にｎ+型の高濃度拡散領域１１と接合させる方法としては、Ａｇを含む導電ペーストをスクリーン印刷して塗布する。マスクは、図５に示したマスク１４の線幅に合わせて両端から各々５０μｍ以内で拡大させたマスク１４を利用する。上記のパターンはマスク１４のアライメントのずれ幅を考慮している。なお、上記の導電ペーストは、ｎ型シリコン基板１上のｎ+型の高濃度拡散領域１１の領域に塗布される。
【００４０】
ｎ+型の高濃度拡散領域１１と金属電極１３との接触抵抗を下げるために、焼成を行う。導電ペーストの性質にもよるが、今回は、焼成炉にて約２００℃で焼成する。高濃度拡散領域１１すなわちｎ+層に金属電極１３を接合させる方法として、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属をシード（Ｓｅｅｄ）層としてめっきすることによってＡｇもしくはＣｕを成長させてｎ+型の高濃度拡散領域１１上に金属電極１３を形成する方法も適用可能である。めっき技術を使用することで、導電ペーストのスクリーン印刷によるにじみ成分の影響を除去できるため、より広範囲で光を収集することができる。
【００４１】
以上のようにして、図４（ｃ）に示すようにｎ型の拡散型太陽電池が作製される。ここでは、エミッタ層であるｐ+層つまりｐ型拡散層２を裏面側としているバックエミッタ構造を取っているが、ｐ型拡散層２を受光面１Ａ側にしたフロントエミッタ構造をとっても良い。
【００４２】
次に、作製したｎ型の拡散型太陽電池を実際に作動させ、発電特性を測定して評価した。実施の形態１で作製した太陽電池を実施例１とする。比較として、比較例１、２の太陽電池を作製した。ｎ型拡散領域の表面積と電極形成領域の表面積の比率、および、光電変換効率η（％）、開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、曲線因子ＦＦ（％）との関係を図６の表に示す。
【００４３】
比較例１に示す構造のｎ型の拡散型太陽電池は、パッシベーション膜であるＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の成膜前に、受光面１Ａ側のｎ層に対して上記のドーパントペーストでスクリーン印刷をしてリンを拡散させて高濃度のｎ+層つまり高濃度拡散領域１１を形成させている。拡散されるボロン濃度は実施例１と同程度である。印刷用のマスクに関しては、図５に示したマスク１４の線幅に両端を約１００μｍずつ拡大したマスクを利用している。ドーパントペーストでリンを拡散させた後に、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜を上記の工程で成膜し、図５のマスク１４を介して形成したエッチングペーストでＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜を開口する。上記以外の工程は実施例１と同様の工程で作製されている。
【００４４】
比較例２に示す構造のｎ型の拡散型太陽電池は、パッシベーション膜であるＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の成膜前に、受光面１Ａ側のｎ層に対して上記のドーパントペーストでスクリーン印刷をしてリンを拡散させてｎ+型の高濃度拡散領域を形成させている。拡散されるボロン濃度は実施例１と同程度である。印刷用のマスクに関しては、図５のマスク１４の線幅に両端を約２００μｍずつ拡大したマスクを利用している。上記以外の工程は比較例１と同様の工程で作製されている。
【００４５】
図６に示す表から分かるように、高濃度でｎ型拡散層をシリコン基板に注入する場合、ｎ+型の高濃度拡散領域１１と電極領域である金属電極１３の割合を少なくすることで、開放電圧と短絡電流が向上する。開放電圧と短絡電流が向上する要因として、不純物拡散領域内で太陽光により生成されたキャリアは、高濃度拡散領域１１で再結合するため、光変換に寄与しないことが影響している。ただし、高濃度拡散領域１１すなわちｎ型拡散領域が無いと、表面の電界効果によるパッシベーション効果が得られないため、開放電圧が低下するとともに、金属電極１３とのオーミック接触抵抗が高くなり曲線因子の低下につながる。
【００４６】
ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の成膜前にｎ+型の高濃度拡散領域１１を形成する方法では、各工程でのアライメントのずれを考慮する必要があるため、ｎ+型の高濃度拡散領域１１の設計幅を電極幅に対して大きく設計する必要がある。そのため、本発明による方法でｎ+型の高濃度拡散領域１１を形成すれば、電極形成領域とほぼ同一の領域でｎ+型の高濃度拡散領域１１を形成することができる。
【００４７】
なお、実施の形態１では、高濃度拡散領域１１を形成するｎ型不純物として、リンを用いたがリンに限定されることなく、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂなど他の５族元素を用いてもよい。
【００４８】
以上説明してきたように、本発明によれば、パッシベーション膜をマスクとして高濃度のｎ型不純物を拡散させるため、シリコン基板表面と金属電極の接着面とほぼ同一の領域で高濃度拡散領域が形成される。そのため、光変換に寄与しない高濃度拡散領域を、パッシベーション膜の成膜前に拡散する場合と比較して狭くすることができるという効果を奏する。また、高濃度拡散領域とパッシベーション膜の開口領域とのマスク設計のアライメントが不要となり、パッシベーション膜の開口領域と金属電極のマスク設計のアライメントのみで選択エミッタ構造を形成することができる。従って本発明によれば、ｎ+型の高濃度の拡散領域を金属電極と当接している領域とほぼ同一の領域に形成することができ、光電変換効率の高い太陽電池を得ることができる。
【００４９】
実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２として、印刷による金属電極の形成に代えて、選択めっき法を用いて金属電極２３を形成した太陽電池について説明する。この太陽電池は図７に示すように、受光面１Ａ側の電極が、下地層２１を介して選択めっきによって形成された金属電極２３である点が異なるのみである。つまり、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜からなるパッシベーション膜の開口領域９に符合するように下地層２１と、銅の選択めっきによって形成された金属電極２３とが形成されたことを特徴とする。また裏面１Ｂ側の金属電極についても銅めっきによる金属電極２２で構成されている。他部については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００５０】
前記実施の形態１において、図３（ａ）に示したようにｎ型シリコン基板１の受光面１Ａ側と裏面１Ｂ側に窒化シリコン膜（ＳｉＮ）６，７を成膜した後、エッチングペースト８を形成したが、本実施の形態では、図８（ａ）に示すようにエッチングペーストの形成に代えて、開口領域９を形成するためのフォトリソグラフィによりレジストパターンＲを形成する。なお、裏面１Ｂ側にも全面塗布のレジストパターンＲを形成しておく。
【００５１】
次に、このレジストパターンＲをマスクとしてエッチングを行うことにより、ｎ型シリコン基板１のｐ型拡散層２すなわちｐ+層が形成されている面の反対面である受光面１Ａにパッシベーション膜として成膜されているＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜に開口領域９を形成する任意のパターンにエッチングする。エッチングする方法としては、ウエットエッチングでもドライエッチングでもよいが異方性エッチングを用いる。このときマスクとしては、ネガレジストを用いる場合には、実施の形態１で図５に平面図を示すグリッド電極用の開口１５とこれに直交するバス電極用の開口１６とを備えたものの反転パターンをもつマスクであればよい。一方ポジレジストを用いる場合にはこのマスクを用いればよい。
【００５２】
次に、レジストパターンＲを残したまま開口領域９にリンを拡散させて、高濃度拡散領域１１として高濃度のｎ型拡散層を形成する。ｎ+層を形成する方法として、ドーパントペースト１０を利用する。リンなどのｎ型不純物と、水、有機溶媒および増粘剤などの成分を含むドーパントペースト１０をスクリーン印刷によって図８（ｂ）のように塗布する。ドーパントペースト１０の塗布でスクリーン印刷を実施するときに、ｎ型シリコン基板１の全面に印刷を実施する。印刷される領域がｎ型シリコン基板１の全面であるため、微細なパターンが形成されたマスクは不要である。マスクの代わりとして、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の開口領域９を利用する。
【００５３】
ドーパントペースト１０を塗布した後、８００℃以上の高温で加熱して、ドーパントペースト１０に含まれるリンを開口領域９に拡散させる。図８（ｃ）に示すようにｎ型シリコン基板１にｎ+型の高濃度拡散領域１１が拡散される。使用される装置は横型拡散炉である。ｎ型シリコン基板１の開口領域９に拡散されるリン濃度は１．０×１０17／ｃｍ3以上１．０×１０21／ｃｍ3以下の範囲で調整する。１．０×１０17／ｃｍ3未満であれば、表面電界効果によるパッシベーション効果の向上の影響がほとんど得られない。１．０×１０21／ｃｍ3を超えると、オージェ再結合の影響が大きくなり特性が低下する。ドーパントペースト１０のマスクとして利用するＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜に関して、特にＳｉＮ膜７はＳｉと比較して、リンがほとんど注入されないため、全体の膜厚と比較して薄く拡散されたＳｉＮ膜７をフッ化水素酸のエッチングで除去できる。パッシベーション膜として利用するＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をマスクとして利用するため、ｎ型シリコン基板１上にｎ+型の高濃度拡散領域１１が拡散される領域は上記レジストパターンＲで開口した開口領域９に限定される。ＳｉＮにはドーパントがほとんど拡散しないため、全面印刷でもよい。
【００５４】
リンを拡散させる方法としては、ＰＯＣｌ3、ＰＨ3などをガス源として、高温電気炉中で拡散させる気相拡散法、もしくは、リンをイオン化させて、シリコン基板中に注入させるイオン注入法などを用いてもよい。なお、上記の拡散方法においては、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をマスク層として利用する。
【００５５】
ドーパントペースト１０印刷後は、超音波洗浄機による超音波洗浄を純水に浸漬させて行い、ドーパントペースト１０の残渣を完全に除去する。なお、濃硫酸と過酸化水素水を含む洗浄液、オゾン水などの機能水を用いてもよい。
【００５６】
特に、ドーパントペースト１０の除去後には、ＳｉＮ膜７の膜中にリンが薄く拡散された領域を除去するために、フッ化水素酸によるＳｉＮ膜７のエッチングを行う必要がある。特にＳｉＮ膜７の膜中に拡散される深さはｎ型シリコン基板１中と比較して薄いため、１０ｎｍ程度エッチングする。フッ化水素酸の濃度もしくは時間はＳｉＮ膜７の膜組成によって変化する。今回は、５．０％濃度のフッ化水素酸で３０ｓｅｃ処理する。なお、気相拡散ならびにイオン注入においても同様の処理が必要である。
【００５７】
次に、ｎ型シリコン基板１の両面に金属電極２２，２３を形成する。まずは、図９（ａ）に示すように第１の主面である受光面１Ａ側に、Ｎｉ層とＣｕ層との２層膜からなる下地層２１をスパッタリングにより形成する。
【００５８】
そしてレジストパターンＲを剥離する。この時レジストパターンＲ上の下地層２１は除去され、図９（ｂ）に示すように開口領域９内にのみ下地層２１が形成される。
【００５９】
こののち、図９（ｃ）に示すように、この下地層２１をシード層として電解めっきにより、Ｃｕめっき層からなる金属電極２３を形成する。
【００６０】
そして第２の主面１Ｂ側にも金属電極２２を形成して、図７に示した太陽電池が形成される。金属電極２３については、実施の形態１と同様、印刷電極としてもよいし、めっき電極としてもよい。
【００６１】
このように本実施の形態によれば、金属膜で形成された下地層をシード層としてめっきを行うことで、金属電極を形成することができる。印刷電極に比べて高精度の電極パターンを形成することができる。
【００６２】
また、下地層としては、Ｎｉ、Ｔｉあるいは積層膜を用いてもよい。そしてこれらの下地層をシード（Ｓｅｅｄ）層としてＡｇもしくはＣｕなどの金属をめっきすることによってｎ+型の高濃度拡散領域１１上に選択めっき層を成長させて形成しても良い。下地層の成膜方法としてはスパッタリング法に限定されることなく、無電解めっきを用いてもよい。この場合も、パッシベーション膜のパターニングに用いたレジストパターンを残したままめっき液に浸漬することで開口領域９にのみ無電解めっき層からなる下地層を形成することができる。
【００６３】
さらには、この無電解めっき層を下地層としてめっきを行うことによる電極形成を用いることで、第１および第２の主面の両方を同時形成することも可能である。
【００６４】
実施の形態３．
次に本発明の実施の形態３について図１０の太陽電池製造工程図を用いて説明する。この方法は、開口領域９をエッチングペーストでＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜のみを選択的にエッチングする方法に加えて、開口領域９をマスクとして、ｎ型シリコン基板１のテクスチャー１Ｔを加工する方法である。本実施の形態では、エッチングペースト８でＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングして開口領域９を形成した後、高濃度のアルカリ溶液を用いて、更にエッチングペースト残渣８ａを除去するとともにｎ型シリコン基板１のテクスチャー１Ｔを加工する。他部については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００６５】
実施の形態１では、エッチングペースト８で開口領域９を形成した後、超音波洗浄を純水もしくは濃度１．０％以下の低濃度の水酸化ナトリウム溶液で行い、エッチングペースト残渣を除去する方法を用いた。濃度１．０％以下の低濃度の水酸化ナトリウム溶液は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）６，７及びｎ型シリコン基板１のテクスチャー１Ｔがエッチングされないように選択性を持たせた溶剤であり、開口領域９内のテクスチャー形状及びサイズを維持したまま、エッチングペースト残渣を除去することができる。
【００６６】
しかしながら、図１０（ｃ）に示す通り、エッチングペースト８により、ＳｉＯ2膜５、ＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングした場合、加工精度を向上させるために１００℃以上の高温で焼成する必要がある。このとき、エッチングペースト８のエッチング成分以外の成分である有機溶媒および増粘剤などの反応生成物等であるエッチングペースト残渣８ａが残存することがある。開口領域９内にエッチングペースト残渣８ａが残存した場合、その後に形成されるリンを含有するドーパントペーストを開口領域９に拡散させる場合、ｎ型シリコン基板１内に十分な拡散が行われずに接触抵抗が増加し、特性低下の要因となる。このため、確実にエッチングペースト残渣８ａを除去する必要がある。
【００６７】
実施の形態３では、図１０（ａ）から（ｃ）に示すようにエッチングペースト８を印刷した後、１００℃以上の温度で１ｍｉｎ以上焼成して、ＳｉＯ2膜５、ＳｉＮ膜７の積層膜をエッチングすると開口領域９が形成されるが、シリコン表面にはエッチングペースト残渣８ａが残存する。このため、開口領域９を形成した後、高濃度のアルカリ溶液でエッチングペースト残渣８ａを完全に除去するとともに、ｎ型シリコン基板１のテクスチャー１Ｔを加工する。例えば、高濃度のアルカリ溶液として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、テトラメチルアンモニアハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等のＳｉＮ膜７に比べシリコンのエッチングレートが早いアルカリ溶液を用いることができる。また、上記処理で使用するエッチング液の濃度２％以上３０％以下の範囲でエッチング温度は４０℃以上１００℃以下が好ましく、エッチング時間は、１ｍｉｎ以上３０ｍｉｎ以下程度が好ましい。図１１（ａ）に示す通り、開口領域９内のｎ型シリコン基板１のテクスチャー１Ｔが加工された表面加工部１Ｆが形成される。この加工条件として、エッチング時間による制御が可能であるが、更にシリコン基板の、波長７００ｎｍにおける光反射率が２０％以上となるように加工することが望ましい。光反射率を２０％以上とすることで、他の領域に比べて表面加工部１Ｆの視認性が高くなり、電極形成に際して表面加工部１Ｆをアライメントマークとして使用することができ、位置合わせが容易となる。
【００６８】
次に、開口領域９にドーパントペースト１０を塗布、拡散させて、高濃度拡散領域１１として高濃度のｎ型拡散層すなわちｎ+層を形成する。マスクの代わりとして、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜の開口領域９を利用するため、スクリーン印刷を実施するときに、微細なパターンが形成されたマスクは不要である。このとき、表面加工部１Ｆと、スクリーン印刷用マスクの開口との高精度の位置合わせを実現できるため、容易に開口領域９内に選択的に電極を形成することができる。その他、インクジェット、スプレー等の公知技術によって作製可能であるが、生産性の観点からスクリーン印刷がより好ましい。インクジェット、スプレーなどを用いて電極を形成する際にも、電極形成用ペーストを共有するための供給ノズルを高精度に表面加工部１Ｆに位置合わせすることができるため、パターン精度の向上および作業性の向上をはかることが可能となる。パッシベーション膜として利用するＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜と開口領域９をマスクとして利用するため、図１１（ｂ）に示すようにｎ型シリコン基板１上にｎ+型の高濃度拡散領域１１が拡散される領域は上記エッチングペースト８で開口した開口領域９に限定される。
【００６９】
次に、ｎ型シリコン基板１の受光面１Ａ側に金属電極１３を形成してｎ+型の高濃度拡散領域１１に接合させる。特に高濃度拡散領域１１と接合させる方法としては、Ａｇを含む導電ペーストをスクリーン印刷して塗布する。なお、上記の導電ペーストは、ｎ型シリコン基板１上のｎ+型の高濃度拡散領域１１の領域に塗布される。高濃度拡散領域１１と金属電極１３との接触抵抗を下げるために、焼成を行う。導電ペーストの性質にもよるが、今回は、焼成炉にて約２００℃で焼成する。以上のようにして、図１１（ｃ）に示すようにｎ型の太陽電池が作製される。
【００７０】
以上説明してきたように、本実施の形態によれば、表面加工部１Ｆの光反射率を高めることで、より視認性が向上し、開口領域９への電極形成の高精度化を図ることが可能となる。
【００７１】
実施の形態４．
図１に示す例では、開口領域９と金属電極１３のパターン形状は、パターン幅が異なる以外は同じとしたが、実施の形態４では、開口領域９と金属電極１３のパターン形状が異なる。すなわち開口領域９の内、平行に複数本配列されたグリッド電極形成領域にのみ開口領域を形成し、グリッド電極形成領域に直交するバス電極に相当する太い幅の領域には開口を形成しないようにし、金属電極１３については、実施の形態１と同様、グリッド電極とグリッド電極に直交する太い幅のバス電極とからなる構成とする。
【００７２】
図１２は、実施の形態４の太陽電池の製造方法で用いられるエッチングペースト用マスクの平面図である。図１３は、実施の形態４の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す平面図であり、図１４（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図であり、図１４（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図である。図１４（ｂ）では、グリッド電極５２が１個分だけ入る領域を示しており、他部は省略しているが、多数本のグリッド電極５２が配列されている。実施の形態４の太陽電池では、ｎ型シリコン基板５０上に、グリッド電極５２とバス電極５３とが形成されており、左上にはアライメントマーク５１が形成されている。
【００７３】
実施の形態４では図１２に示すエッチングペースト用マスク形状を用いて開口部を形成し、図５に示した金属電極形成のマスク形状を用いて、金属電極を形成している。図１２に示すエッチングペースト用マスク３０ａは、一定の間隔で互いに平行に配列された複数本の開口パターンがグリッド電極形成領域に形成されており、端部にアライメントマーク３１ａとなる十字状の開口と、平行な複数本のグリッド電極用の開口３２ａとを有する。      
【００７４】
図１２に示すエッチングペースト用マスク形状を用いて開口部を形成することで、グリッド電極形成領域のみに開口し、バス電極形成領域に開口しないパッシベーション膜のパターンを形成する。そして、このパッシベーション膜のパターンの開口領域を介してドーピングペーストを塗布、拡散させて、高濃度拡散領域１１を形成する。ここでもマスクの代わりとして、ＳｉＯ2膜５およびＳｉＮ膜７の積層膜からなるパッシベーション膜の開口領域を利用するため、スクリーン印刷を実施するときに、微細なパターンが形成されたマスクは不要である。そしてこの上層にグリッド電極５２およびバス電極５３を形成する。このように、パッシベーション膜であるＳｉＯ2膜５、ＳｉＮ膜７の積層膜上の一部に高濃度拡散領域１１と接続されない金属電極であるバス電極５３を形成する。このようにして形成される太陽電池は図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、受光面１Ａ側の集電電極が、グリッド電極５２と、グリッド電極５２と直交する２本の太い幅のバス電極５３とで構成される。このバス電極５３はＳｉＮ膜７上に形成され、高濃度拡散領域１１とは当接していない。
【００７５】
以上のように、実施の形態４では、高濃度拡散領域１１を介して接続されるグリッド電極５２と、グリッド電極５２と交差するバス電極５３とは同一の金属材料で構成されているが、バス電極５３はパッシベーション膜の一つであるＳｉＮ膜７上に形成されている。つまり、実施の形態４の太陽電池およびその製造方法では、バス電極５３下のパッシベーション膜は開口しておらず、バス電極５３は直接高濃度拡散領域１１にコンタクトしていない点が実施の形態３の太陽電池と異なる点である。製造工程については、マスクパターンの変更および集電電極形成に先だち、表面をエッチングする工程以外は実施の形態１と同様である。他の工程については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００７６】
かかる構成によれば、高度のパターン精度を要する線幅の細いグリッド電極５２に対してのみ、エッチングペースト用マスクに開口を形成することで高精度化をはかり、バス電極５３は直接高濃度拡散領域１１と接しないようにしている。このため、バス電極の低コスト化をはかるとともに集電性を高めるためにアルミニウム電極と銀電極との積層膜を用いる場合にも、シリコンと金属との界面反応が生じるのを防ぐことができる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、大面積のバス電極５３が、下層側にＡｌを主成分とする第１層電極を配し、第１層電極の上層に、Ａｇを主成分とする第２層電極を積層した積層膜で構成される場合にも、高濃度拡散領域１１と接しないため、界面反応を生じるおそれもなく、集電抵抗の低減を図ることが可能となる。
【００７８】
なお、変形例として、エッチングペースト用マスク３０ｂを図１５に示すように、バス電極形成領域の一部にのみ、グリッド電極形成領域と直交するバス電極用の開口３３ｂを形成したものを用いてもよい。図１５に示したエッチングペースト用マスク３０ｂは、端部にアライメントマークを持たず、素子領域に十字状のバス電極用の開口３３ｂを含む平行な複数本のグリッド電極用の開口３２ｂを有する。このバス電極用の開口３３ｂは、バス電極形成領域の四隅にそれぞれ一つずつ、計４個形成することで、位置合わせが容易となる。図１２に示したエッチングペースト用マスク３０ａに比べ、端部にアライメントマークを形成することなく、平行な複数本のグリッド電極用の開口３２ｂとこのグリッド電極用の開口３２ｂ上の４点で直交するバス電極用の開口３３ｂを形成した点が異なるのみである。これに集電のための有効領域を増大し、より光電変換効率の高い太陽電池を得ることが可能となる。
【００７９】
実施の形態５．
図１６は、実施の形態５の太陽電池の製造方法で用いられるエッチングペースト用マスクの平面図、図１７は、同金属電極形成のマスク形状を示す図である。図１８は、実施の形態５の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す図であり、図１８（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図に相当する図であり、図１８（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図に相当する図である。
【００８０】
実施の形態１および実施の形態４では、ｎ型シリコン基板１の受光面１Ａ側に金属電極１３あるいはグリッド電極５２を形成してｎ+型の高濃度拡散領域１１に接合させており、特にｎ+型の高濃度拡散領域１１と接合させる方法としては、Ａｇを含む導電ペーストをスクリーン印刷して塗布した。しかし、例えば図１６に示すマスク３０ｃをエッチングペースト用マスク形状とし、図１２に示すマスク３０ａと、図１７に示すマスク４０ｂとの、組み合わせマスクを、金属電極形成のマスク形状として用いても良い。例えば図１２に示すマスク３０ａをグリッド電極形成用、図１７に示すマスク４０ｂをバス電極形成用とする。このときマスク３０ａのアライメントマーク３１ａによって形成されたパターンをマスク３０ｃのアライメントマーク３１ｃに合わせることで、アライメントを行う。また、マスク３０ａのアライメントマーク３１ａによって形成されたパターンをマスク４０ｂのアライメントマーク４１ｂに合わせることで、アライメントを行う。
【００８１】
図１７に示すマスク４０ｂを用いて、Ａｌを主成分とするバス電極５４を形成する方法について説明する。平面図は図１３に示した実施の形態４の太陽電池と同様である。この太陽電池は図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、受光面１Ａ側の電極が、高濃度拡散領域を介して接続される金属電極からなるグリッド電極５２とＳｉＮ膜７上に形成されるＡｌ電極からなるバス電極５４から形成されている点と、グリッド電極５２とバス電極５４が交差する直下に高濃度拡散領域が形成されない点が異なる。他部については前記実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００８２】
たとえば、図１５に平面図を示したエッチングペースト用マスク３０ｂと図１７に平面図を示したエッチングペースト用のマスク４０ｂとを組み合わせる。このとき、エッチングペースト用マスク３０ｂの開口３２ｂと、開口３２ｂに直交するバス電極直下に形成されたバス電極用の開口４３ｂとを組み合わせて電極を形成する。加えて、図１５に示すように開口３２ｂに交差する開口３３ｂとで構成される交差する開口部を４点形成し、バス電極とグリッド電極とのアライメントマークとして用いることができる。
【００８３】
以上説明してきたように、実施の形態５では、開口領域を形成する工程が、第１導電型のシリコン基板表面の第１の方向に平行に複数の開口領域を形成する工程と、開口領域と交差する第２の方向を未開口とする工程と、開口部の第１導電型のシリコン基板表面にｎ型不純物を拡散させ、高濃度拡散領域を形成する工程と、開口領域の高濃度拡散領域と非開口領域に集電電極を形成する工程とを含む。
【００８４】
かかる構成によれば、大面積領域となるグリッド電極とバス電極との交差部などの電極交差部下では、高濃度拡散領域が形成されないようにし、集電電極が直接シリコン基板と接しないようにすることができる。従って、シリコン基板への電極材料の拡散を抑制することができるため、集電電極の形成材料を制限なく選択することができる。
【００８５】
また、開口領域を形成する工程で不連続部を形成することで、アライメントマークとして使用することができ、別途アライメントマーク形成領域を設ける必要がないため、光電変換領域を有効に利用することができる。
【００８６】
実施の形態６．
図１９は、実施の形態６の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を模式的に示す図であり、図１９（ａ）は、図１３のＢ−Ｂ’断面図に相当する図であり、図１９（ｂ）は、図１３のＣ−Ｃ’断面図に相当する図である。図１９（ｂ）では、多数本のグリッド電極５２のうち１個だけを示しており、他部は省略している。
【００８７】
本実施の形態では図１２に示すマスク３０ａと同様のエッチングペースト用マスク形状を用いて開口部を形成するが、この時バス電極との交差領域に相当する部分の開口部を大きくし、交差領域でコンタクト部が大きく形成されるようにした点が実施の形態４と異なるのみであり、他は同様に形成する。本実施の形態においても、図５に示した金属電極形成のマスク形状を用いている。
【００８８】
本実施の形態の方法で形成される太陽電池は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示した実施の形態４の方法で形成された太陽電池に比べ、受光面１Ａ側の集電電極である、グリッド電極５２と、グリッドと電極５２と直交する２本の太い幅のバス電極５３との交差領域で、より太い幅の開口部が形成されている。実施の形態４と同様、高濃度拡散領域１１上にはグリッド電極５２が接続されるが、バス電極５３の一部も入り込む構造となっている。他の部分では実施の形態４の太陽電池と同様、バス電極５３はパッシベーション膜の一つであるＳｉＮ膜７上に形成されている。つまり、実施の形態６の太陽電池およびその製造方法では、バス電極５３の一部がグリッド電極５２との交差部において直接高濃度拡散領域１１にコンタクトするように入り込んで形成されている点が実施の形態４の太陽電池の製造方法と異なる点である。製造工程については、マスクパターンの変更および集電電極形成に先だち、表面をエッチングする工程以外は前記実施の形態１と同様である。他部については前記実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００８９】
つまり、パッシベーション膜の開口領域は、グリッド電極５２に沿って形成されており、バス電極５３とグリッド電極５２との交差領域で、グリッド電極幅よりも大きく形成されている。このため、バス電極５３は、開口領域とグリッド電極５２との隙間から入り込み、高濃度拡散領域１１に到達している。
【００９０】
かかる構成によれば、バス電極を構成する金属の一部がグリッド電極との交差領域で直接高濃度拡散領域１１にコンタクトするように入り込んで形成されているため、電極はがれが生じにくいという特徴を有する。他の効果については、実施の形態１から５と同様である。本実施の形態の場合は基板と電極との界面反応を防止するという観点からは、バス電極についても銀電極を用いるのが望ましい。
【００９１】
以上のように、実施の形態１から６の方法を用いることで、工数を大幅に増やすことなく選択エミッタ構造を形成可能であり、太陽電池の高効率化が可能である。
【００９２】
また、上記実施の形態では、高濃度拡散領域の形成および集電電極の形成を行うもので、微細化が可能となることから、受光面側において特に有効である。しかしながら、ｐｎ分離も容易でかつマージンなしに形成できることから、裏面取り出し型の太陽電池におけるｎ+型の高濃度拡散領域の形成にも有効である。さらには両面受光型の太陽電池のみならず、裏面側の電極取り出しにも適用可能である。
【００９３】
なお、実施の形態１から６のいずれにおいても、半導体基板としては、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶系シリコン基板に適用可能である。
【００９４】
また、実施の形態１から６においては、バス電極を２本とした例について説明したが、３本以上であっても良いことはいうまでもなく、例えば実施の形態５の構成に実施の形態６の構成を組み合わせるなど、バス電極毎に構成の異なる構造をとるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００９５】
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態およびその変形は、発明の範囲に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１  ｎ型シリコン基板、１Ａ  受光面、１Ｂ  裏面、１Ｆ  表面加工部、１Ｔ  テクスチャー、２  ｐ型拡散層、４  酸化シリコン膜、５  酸化シリコン膜、６  窒化シリコン膜、７  窒化シリコン膜、８  エッチングペースト、８ａ  エッチングペースト残渣、９  開口領域、１０  ドーパントペースト、１１  高濃度拡散領域、１２  金属電極、１３  金属電極、１４  マスク、１５  グリッド電極用の開口、１６  バス電極用の開口、１７  アライメントマーク、２１  下地層、２２  金属電極、２３  金属電極、３０ａ  マスク、３０ｂ  マスク、３０ｃ  マスク、３１ａ  アライメントマーク、３１ｃ  アライメントマーク、３２ａ  グリッド電極用の開口、３２ｂ  グリッド電極用の開口、３２ｃ  グリッド電極用の開口、３３ｂ  バス電極用の開口、４０ｂ  マスク、４３ｂ  バス電極用の開口、５０  ｎ型シリコン基板、５１  アライメントマーク、５２  グリッド電極、５３  バス電極、５４  バス電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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