(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ層と、
前記ｎ層と同一平面内に形成されたｐ層と、
前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、絶縁膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜と、
を有し、
前記絶縁膜は窒化シリコン膜であり、
前記絶縁膜のうち、前記ｎ層に隣接する部分は正電荷を有し、前記ｐ層に隣接する部分は負電荷を有することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池において、
前記ｎ層と前記ｐ層との幅が等しく、
前記ｎ層に接するｎ層側電極と、前記ｐ層に接するｐ層側電極との幅が等しいことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
請求項１記載の太陽電池において、
前記ｎ層と前記ｐ層との幅が異なり、
前記ｎ層に接するｎ層側電極と、前記ｐ層に接するｐ層側電極の幅が異なることを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
請求項３記載の太陽電池において、
前記ｐ層の幅は、前記ｎ層より大きく、
前記ｐ層側電極の幅は、前記ｎ層側電極の幅より大きいことを特徴とする太陽電池。
【請求項５】
請求項１記載の太陽電池において、
前記第１の酸化シリコン膜の膜厚が５ｎｍ以上であることを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
請求項１記載の太陽電池において、
前記ｎ層および前記ｐ層は、基板の同一面内に形成されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
ｎ層と、
前記ｎ層と同一平面内に形成されたｐ層と、
前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜と、
を有し、
前記ｎ層と前記ｐ層との幅が異なり、
前記ｎ層に接するｎ層側電極と、前記ｐ層に接するｐ層側電極との幅が等しく、
前記ｎ層に隣接する部分の前記窒化シリコン膜は正電荷を有し、
前記ｐ層に隣接する部分の前記窒化シリコン膜のうち、一部は正電荷を、残りの部分は負電荷をそれぞれ有することを特徴とする太陽電池。
【請求項８】
（ａ）ｎ層を形成する工程と、
（ｂ）前記ｎ層と同一平面内にｐ層を形成する工程と、
（ｃ）前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜を形成する工程と、
（ｄ）前記パッシベーション膜のうち、前記ｎ層に隣接する部分の一部にコンタクトホールを形成する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記ｎ層と接するｎ層側電極を形成する工程と、
（ｆ）前記パッシベーション膜にＵＶ光を照射する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の太陽電池の製造方法において、
前記（ｆ）工程において、前記ＵＶ光を、前記（ｅ）工程において前記ｎ層側電極の設けられる側から照射することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の太陽電池の製造方法において、
（ｇ）前記パッシベーション膜のうち、前記ｐ層に隣接する部分の一部にコンタクトホールを形成する工程と、
（ｈ）前記（ｆ）工程の後であって、前記（ｇ）工程の後、前記ｐ層と接するｐ層側電極を形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項８記載の太陽電池の製造方法において、
前記ＵＶ光の波長が３１０ｎｍ以下であることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項８記載の太陽電池の製造方法において、
前記（ａ）工程では、基板の一の平面に前記ｎ層を形成し、
前記（ｂ）工程では、前記基板の前記平面に前記ｐ層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関し、特に、背面接合型の太陽電池セルおよびその製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池の構造の中でも、基板の表側の面（主面）、つまり光照射面、に電極が存在せず、裏面、つまり光照射面とは反対の面、にのみ電極が配置された裏面電極型太陽電池セル、中でも背面接合型太陽電池セルが、活発に研究されている。背面接合型太陽電池セルにおいては、従来の太陽電池セルにおける表面電極と裏面電極とが、いずれも裏面に配置される。背面接合型構造の最大の効果は、表面電極による光遮蔽損失をなくすことができるということであり、このため、背面接合型構造を用いることで、太陽電池を高効率化することが可能となる。【０００３】
一方、太陽電池セルのパッシベーションに関して、電界効果パッシベーション技術が、近年、注目を集めている。電界効果パッシベーションとは、パッシベーション膜が有する固定電荷によって、パッシベーション膜と半導体層との界面付近における、半導体層の電子密度と正孔密度との非対称性を高め、再結合確率を低減する技術である。例えば、Ｓｉ（シリコン）太陽電池セルのパッシベーション膜として、現在広く用いられているＳｉＮ（窒化シリコン）膜は、通常、正電荷を有する。このため、太陽電池セルを構成するシリコン基板と窒化シリコン膜との界面付近では、シリコン基板中の電子が窒化シリコン膜中の正電荷に引き寄せられ、シリコン基板中の正孔は窒化シリコン膜中の正電荷に対して反発するため、シリコン基板中の電子密度が正孔密度よりも高くなる。【０００４】
電子と正孔との再結合は、両者の数密度が同程度のときに最も高確率で起こるので、上記のように、電子密度と正孔密度とを非対称にする、つまり、電子密度と正孔密度との差を大きくすることで、再結合を抑制することができる。パッシベーション膜は、太陽電池セルのエミッタ層、つまり、高濃度にドーピングされたｐ＋層またはｎ＋層と接することが考えられる。この場合、電界効果パッシベーションによって、電子密度と正孔密度との非対称性を高めるためには、ｎ＋層に接するパッシベーション膜は正電荷、ｐ＋層に接するパッシベーション膜は負電荷をそれぞれ有している必要がある。【０００５】
ｎ＋層に接するパッシベーション膜に正電荷を帯電させるのは、ｎ＋層中の電子を、パッシベーション膜中の正電荷により、ｎ＋層とパッシベーション膜との界面近傍に引き寄せ、逆にｎ＋層中の正孔をパッシベーション膜中の正電荷に対して反発させることで、電子密度を正孔密度よりも高くし、再結合確率を低減するためである。同様に、ｐ＋層に接するパッシベーション膜に負電荷を帯電させるのは、ｐ＋層中の正孔を、パッシベーション膜中の負電荷により、ｐ＋層とパッシベーション膜との界面近傍に引き寄せ、逆にｐ＋層中の電子をパッシベーション膜中の負電荷に対して反発させることで、正孔密度を電子密度よりも高くし、再結合確率を低減するためである。このように、ｎ＋層およびｐ＋層に対応する電荷を蓄積したパッシベーション膜をそれぞれ形成し、電界効果パッシベーションを行うことで、太陽電池を高効率化させることができる。【０００６】
例えば、Ｓｉ太陽電池セルの場合、負電荷を有するＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜をｐ＋層に隣接させ、ｐ＋層に対する電界効果パッシベーションを行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１０７４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、近年、太陽電池の構造として背面接合型が、また、太陽電池におけるパッシベーション技術として電界効果パッシベーションが、それぞれ太陽電池の発電効率を向上させることが可能な構造として注目されている。しかし、これら二つの技術を組み合わせようとすると、以下の課題が生じる。すなわち、背面接合型太陽電池セルにおいては、ｐ＋層とｎ＋層とが同一面（例えば基板の裏面）内に存在するため、電界効果パッシベーションを適用するには、正電荷を有する膜と、負電荷を有する膜とを、前記同一面（例えば基板の裏面）に接するように、同一の面内に形成する必要がある。【０００９】
その形成方法として、以下の方法が特許文献１（特開２００８−１０７４６号公報）に開示されている。まず、シリコン基板の裏面にｐ＋層とｎ＋層とを形成した後、正電荷または負電荷のどちらか一方に帯電しているパッシベーション膜、例えば正電荷を有する膜を、成膜法などにより前記裏面の全面に形成する。その後、前記パッシベーション膜のうち、ｐ＋層と接する領域の膜のみを、パターニングにより除去する。続いて、負電荷を有するパッシベーション膜を、成膜法などにより、全面に形成する。【００１０】
以上の工程により、ｎ＋層と、正電荷を有する膜とが接し、ｐ＋層と、負電荷を有する膜とが接する構造が得られ、電界効果パッシベーションが可能となる。しかし、上記特許文献１に記載の方法には、パッシベーション膜をパターニングで除去する工程と、二度の成膜工程とが含まれるため、製造コストが増大するという課題がある。【００１１】
一方、特許文献２（特開２００５−３２２７８０号公報）には、背面接合型太陽電池セルに電界効果パッシベーションを適用する方法として、以下の方法が開示されている。まず、基板の裏面にｐ＋層とｎ＋層とを形成した後、正電荷または負電荷のどちらか一方に帯電しているパッシベーション膜、例えば正電荷を有する膜を、前記裏面の全面に形成する。その後、前記パッシベーション膜のうち、ｐ＋層と接する領域の膜のみに対して、イオン注入を行う。その際、注入されるイオン種は、パッシベーション膜中に負電荷を発生させるものであり、特許文献２では、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜に対してＣｕ（銅）を注入し、負電荷を発生させるという方法が、例として挙げられている。この方法を用いた場合、イオン注入を用いているため、上記特許文献１に記載の方法とは異なり、パターニング除去と、二度の成膜という、複雑なプロセスを用いる必要がなくなるという利点がある。【００１２】
しかし、上記特許文献２に記載の方法には、以下の３つの課題がある。まず、パッシべーション膜に注入されたイオンが基板に到達することで、基板にイオン注入によるダメージが生じ、基板が非晶質化することが予想される。次に、特許文献２に記載の条件でイオン注入を行った場合、注入ドーズ量が高いために、パッシベーション膜の電気的絶縁性が損なわれることが予想される。【００１３】
また、上記特許文献２には、前記イオン注入工程と、電極形成工程のどちらか先に行われるかが明記されていないが、電極形成工程の方を先に行い、その後にイオン注入を行うとすると、特許文献２に記載の条件でイオン注入を行った場合、イオン注入による電極へのダメージにより、電極と外部配線との接触抵抗が増大することが予想される。したがって、特許文献２に記載の方法には、上記したように、イオン注入によるダメージに起因する課題が存在する。【００１４】
以上に述べたように、背面接合型太陽電池セルにおいて、負電荷を有する膜をｐ＋層に隣接させ、正電荷を有する膜をｎ＋層に隣接させることで、電界効果パッシベーションを行う場合に、前記正電荷を有する膜および負電荷を有する膜を形成する方法として、パターニングによる膜の除去、または複数回に亘る成膜などを行うと、太陽電池がダメージを受け、信頼性が低下する問題がある。また、パターニングによる膜の除去、または複数回に亘る成膜などを行うと、製造工程が煩雑になり、太陽電池の製造コストが増大する問題が生じる。【００１５】
本発明の一つの目的は、太陽電池の性能を向上させることにある。【００１６】
また、本発明の他の目的は、太陽電池の信頼性を向上することにある。【００１７】
また、本発明のさらに他の目的は、太陽電池の製造工程を簡易化することにある。【００１８】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００２０】
一実施の形態である太陽電池は、ｎ層と、前記ｎ層と同一平面内に形成されたｐ層と、前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜と、を有し、前記窒化シリコン膜のうち、前記ｎ層に隣接する部分は正電荷を有し、前記ｐ層に隣接する部分は負電荷を有するものである。【００２１】
また、他の一実施の形態である太陽電池は、ｎ層と、前記ｎ層と同一平面内に形成されたｐ層と、前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜と、を有し、前記ｎ層と前記ｐ層との幅が異なり、前記ｎ層に接するｎ層側電極と、前記ｐ層に接するｐ層側電極との幅が等しく、前記ｎ層に隣接する部分の前記窒化シリコン膜は正電荷を有し、前記ｐ層に隣接する部分の前記窒化シリコン膜のうち、一部は正電荷を、残りの部分は負電荷をそれぞれ有するものである。【００２２】
また、他の一実施の形態である太陽電池の製造方法は、
（ａ）ｎ層を形成する工程と、
（ｂ）前記ｎ層と同一平面内にｐ層を形成する工程と、
（ｃ）前記ｎ層および前記ｐ層に接する第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および第２の酸化シリコン膜がこの順に積層されたパッシベーション膜を形成する工程と、
（ｄ）前記パッシベーション膜のうち、前記ｎ層に隣接する部分の一部にコンタクトホールを形成する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記ｎ層と接するｎ層側電極を形成する工程と、
（ｆ）前記パッシベーション膜にＵＶ光を照射する工程と、
を有するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００２４】
本発明によれば、より太陽電池の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１である太陽電池セルを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１である太陽電池の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図５】図３に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図６】図５に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図７】図５に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図８】図７に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図９】図７に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図１０】図９に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図１１】図９に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図１２】図１１に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図１３】図１１に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図１４】図１３に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図１５】図１３に続く製造工程中の太陽電池の断面図である。
【図１６】図１５に示す製造工程中の太陽電池の裏面側の平面図である。
【図１７】ＯＮＯ積層膜と基板との界面におけるエネルギーバンド構造である。
【図１８】本発明の実施の形態１の変形例である太陽電池セルを示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１の変形例である太陽電池セルを示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２である太陽電池セルを示す平面図である。
【図２１】図２０の一部を拡大して示す拡大平面図である。
【図２２】図２０および図２１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２７】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図、俯瞰図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。
【実施の形態１】
【００２８】
図１は、本実施の形態に係る太陽電池セルの裏面側の平面図である。図１には後述するシリコン基板の下面に形成された酸化シリコン膜３４と、酸化シリコン膜３４の下部に形成されたｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３を示している。ｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３はいずれも前記シリコン基板の裏面に沿う第１方向に延在するパターンを有している。ｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３のそれぞれの第１方向に延在する前記パターンは、第１方向に直交する第２方向に並んで配置されており、それぞれの前記パターンの間には、第２方向に延在するｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３のパターンが、第１方向に並んで交互に複数配置されている。
【００２９】
つまり、ｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３のそれぞれは、第１方向に延在するパターンと、そのパターンから第２方向に延在する複数のパターンを含む櫛型の形状を有している。なお、図１には、背面接合型太陽電池セルにおいて、櫛型の電極パターンを有する構造を示しているが、本実施の形態においては、他の電極パターンを用いてもよい。
【００３０】
図２は、本実施の形態の太陽電池の要部である背面接合型太陽電池セルの断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。背面接合型太陽電池セルの表面には、テクスチャ加工が施され、表面再結合防止のためのドーピング層、つまり、いわゆるＦＳＦ（Front Surface Field）層が形成され、さらに表面パッシベーション膜または反射防止膜などが形成されることが考えられるが、図２にはこれらを示しておらず、シリコン基板１とその裏面付近の構造のみを示している。また、図２では、裏面にテクスチャ加工が施されていない場合の構造を示しているが、ここでは、裏面にテクスチャ加工が施されていてもよい。なお、テクスチャ加工とは、太陽電池セルの表面における光の反射を防ぎ、より効率的に太陽電池セル内に光を取り込むことなどを目的として太陽電池セルの表面に凹凸を形成することである。
【００３１】
図２に示すように、本実施の形態の太陽電池を構成する背面接合型太陽電池セルはシリコン基板（半導体基板）１を有し、その裏面にはｐ＋層１１およびｎ＋層２１が形成されている。シリコン基板１、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１のそれぞれの裏面を覆うように、ＯＮＯ積層膜３１がシリコン基板１の裏面に接して形成されており、ＯＮＯ積層膜３１の裏面には、ｐ＋層１１に接続されたｐ＋層側電極１３およびｎ＋層２１に接続されたｎ＋層側電極２３が形成されている。
【００３２】
シリコン基板１は、ｐ型基板に比べて少数キャリア寿命が長いｎ型基板を用いた方が、太陽電池の発電効率の高効率化に有効であるが、本実施の形態では、シリコン基板１はｐ型基板でもｎ型基板でもよい。なお、ここではｐ＋層１１およびｎ＋層２１はシリコン基板１よりも不純物濃度が高いため、ｐ層およびｎ層ではなくｐ＋層およびｎ＋層と呼ぶ。
【００３３】
本実施の形態の構造の特徴は、パッシベーション膜として、ＳｉＯ２（酸化シリコン）／ＳｉＮ（窒化シリコン）／ＳｉＯ２（酸化シリコン）という３層の積層膜（以下、この積層膜をＯＮＯ積層膜３１と記す）を用いている点、および、ＯＮＯ積層膜３１中の窒化シリコン膜３３が有する固定電荷が、ｐ＋層１１と接する領域においては負電荷であり、ｎ＋層２１と接する領域においては正電荷であるという点である。
【００３４】
ＯＮＯ積層膜３１は、酸化シリコン膜３２と、窒化シリコン膜３３と、酸化シリコン膜３４とからなり、このうち酸化シリコン膜３２は、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１と接する位置にあり、酸化シリコン膜３４は、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１とは接しない位置にある。つまり、シリコン基板１の裏面から下方に向かって酸化シリコン膜３２、窒化シリコン膜、および酸化シリコン膜３４が順に形成されており、それら３層の絶縁膜はＯＮＯ積層膜３１を構成している。また、ｐ＋層１１と接する領域のＯＮＯ積層膜３１内の窒化シリコン膜３３は負電荷蓄積膜３６となっており、ｎ＋層２１と接する領域のＯＮＯ積層膜３１内の窒化シリコン膜３３は正電荷蓄積膜３５となっている。ここでは、窒化シリコン膜３３を含むＯＮＯ積層膜３１は電界効果パッシベーション膜であり、ＯＮＯ積層膜３１をｐ＋層１１およびｎ＋層２１に隣接させて形成することで、電界効果パッシベーションの効果を得ることができる。
【００３５】
上述のように、電界効果パッシベーションは、ｐ＋層と、負電荷を有する膜とが接し、ｎ＋層と、正電荷を有する膜とが接する構造において、最も効果的であり、本実施の形態の構造は、その条件を満たすものである。裏面電極としては、ｐ＋層１１と接するｐ＋層側電極１３と、ｎ＋層２１と接するｎ＋層側電極２３とが形成されている。ｐ＋層１１に接するＯＮＯ積層膜３１には、ｐ＋層１１の下面を露出させるコンタクトホール２２が形成されており、コンタクトホール２２内には、ｐ＋層１１の直下にＯＮＯ積層膜３１を介して形成されたｐ＋層側電極１３の一部が埋め込まれている。同様に、ｎ＋層２１に接するＯＮＯ積層膜３１には、ｎ＋層２１の下面を露出させるコンタクトホール１２が形成されており、コンタクトホール１２内には、ｎ＋層２１の直下にＯＮＯ積層膜３１を介して形成されたｎ＋層側電極２３の一部が埋め込まれている。コンタクトホールの深さおよび直径などのサイズは、加工精度、コンタクト抵抗、および界面再結合速度を考慮して最適化する。
【００３６】
以上に述べたように、本実施の形態の太陽電池は、シリコン基板１と、シリコン基板１の裏面に形成された半導体領域であるｐ＋層１１およびｎ＋層２１と、シリコン基板１の裏面を覆うように形成されたＯＮＯ積層膜３１と、ＯＮＯ積層膜３１を貫通してｐ＋層１１に電気的に接続されたｐ＋層側電極１３と、ＯＮＯ積層膜３１を貫通してｎ＋層２１に電気的に接続されたｎ＋層側電極２３とを有している。ＯＮＯ積層膜３１は、シリコン基板１の裏面に対して垂直な方向において、酸化シリコン膜３２および３４により挟まれた窒化シリコン膜３３を有している。
【００３７】
窒化シリコン膜３３は、平面視においてｎ＋層側電極２３と重なっている領域に正電荷蓄積膜３５を有し、平面視においてｎ＋層側電極２３と重なっている領域に負電荷蓄積膜３６を有している。つまり、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１に接していない領域におけるＯＮＯ積層膜３１内の窒化シリコン膜３３は、負電荷蓄積膜３６を有している。負電荷蓄積膜３６は、後述するように、元々正電荷を有する窒化シリコン膜３３に対し、ｎ＋層側電極２３をマスクとしてＵＶ（ultraviolet）光を照射し、ｎ＋層側電極２３から露出している領域のＯＮＯ積層膜３１中の窒化シリコン膜３３を、負に帯電させることで形成した膜である。また、正電荷蓄積膜３５は、前記ＵＶ光の照射工程において、ｎ＋層側電極２３に覆われており、ＵＶ光が照射されなかった領域の、正電荷が残っている膜である。
【００３８】
本実施の形態の太陽電池では、上述したような構造を用いることにより、シリコン基板１中の電子を、正電荷蓄積膜３５中の正電荷によりｎ＋層側電極２３側に引き寄せ、正孔をｎ＋層側電極２３側に寄せ付けないようにすることができる。同様に、シリコン基板１中の正孔を、負電荷蓄積膜３６中の負電荷によりｐ＋層側電極１３側に引き寄せ、電子をｐ＋層側電極１３側に寄せ付けないようにすることができる。
【００３９】
これにより、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との界面近傍、またはｐ＋層１１とｐ＋層側電極１３との界面近傍において、電子密度と正孔密度が同程度になることを防ぐことができるため、電子と正孔の再結合を防ぐことができる。これは、電子と正孔との再結合が、両者の数密度が同程度のときに最も高確率で起こるためであり、本実施の形態では、電界効果パッシベーション膜であるＯＮＯ積層膜３１を用い、電子の数と正孔の数の差を大きくすることで、上記再結合を防いでいる。したがって、本実施の形態の背面接合型太陽電池セルでは、発電効率をより向上させることを可能としている。これにより、太陽電池の性能を向上させることができる。
【００４０】
次に、図３〜図１６を用いて、本実施の形態における太陽電池セルの製造方法を説明する。図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、および図１５は本実施の形態における太陽電池セルの製造方法を説明するための断面図であり、これらの断面図は、図１のＡ−Ａ線における断面に対応している。また、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、および図１６は、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、および図１５のそれぞれを用いて説明する工程における、製造工程中の太陽電池セルの裏面側の平面図である。
【００４１】
まず、図３および図４に示すように、シリコン基板１の裏面に、半導体層であるｐ＋層１１とｎ＋層２１とを形成する。ｐ＋層１１およびｎ＋層２１の形成後の構造の断面図を図３に、平面図を図４に、それぞれ示す。ｐ＋層１１とｎ＋層２１の形成方法は、周知の気相拡散法などにより、ｐ＋層１１をまず全面に形成した後にｎ＋層２１を局所的に形成する方法、または、ｐ＋層１１とｎ＋層２１とをいずれも局所的に形成する方法などを用いる。
【００４２】
ｐ＋層１１またはｎ＋層２１を局所的に形成する方法としては、拡散防止層をシリコン基板１の裏面に接するようにパターニング形成した後に気相拡散を行う、または、拡散ペーストをシリコン基板１の裏面に接するようにパターニング形成した後に固層拡散を行う、などの方法が考えられる。ここでいう固層拡散とは、例えばｐ型の不純物（例えばＢ（ホウ素））を含む拡散ペーストをシリコン基板上に形成し、熱処理を行ってシリコン基板内に前記不純物を拡散させることで、シリコン基板の表面にｐ型層を形成する方法である。
【００４３】
このようにして、ｐ＋層１１はシリコン基板１の裏面にｐ型の不純物（例えばＢ（ホウ素））を導入することで形成され、ｎ＋層２１はシリコン基板１の裏面にｎ型の不純物（例えばＰ（リン））を導入することで形成される。なお、図３および図４には、ｐ＋層１１とｎ＋層２１とが互いに接することなく、その間にシリコン基板１が存在する場合の構造が示されているが、ｐ＋層１１とｎ＋層２１とは互いに接していてもよい。
【００４４】
ｐ＋層１１とｎ＋層２１とは、いずれもシリコン基板１の裏面に沿う第１方向に交互に並べて複数形成する。また、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１は、第１方向に直交する第２方向に延在するようにそれぞれ形成する。
【００４５】
次に、図５および図６に示すように、シリコン基板１の裏面を覆うＯＮＯ積層膜３１を形成する。ＯＮＯ積層膜３１の形成後の構造の断面図を図５に、平面図を図６に、それぞれ示す。ＯＮＯ積層膜３１は、シリコン基板１の裏面に、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１を覆うように酸化シリコン膜３２、窒化シリコン膜３３、および酸化シリコン膜３４を順に積層することで形成する。
【００４６】
ＯＮＯ積層膜３１を構成する膜のうち、酸化シリコン膜３２の形成は、シリコン基板１、ｐ＋層１１、およびｎ＋層２１の酸化により行ってもよく、またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの成膜法により行ってもよい。酸化シリコン膜３２に求められる性質としては、シリコン基板１、ｐ＋層１１、およびｎ＋層２１との界面準位密度が小さいということが挙げられる。この要求を満たすためには、酸化シリコン膜３２の形成は熱酸化により行うことが好ましい。また、後述のように、酸化シリコン膜３２は、シリコン基板１、ｐ＋層１１、およびｎ＋層２１と、窒化シリコン膜３３との間のキャリア移動を防ぐバリア層としての役割を担うため、酸化シリコン膜３２を通過するリーク電流はできるだけ小さいことが求められる。したがって、酸化シリコン膜３２の膜厚は５ｎｍ以上であることが望ましい。
【００４７】
窒化シリコン膜３３の形成は、減圧ＣＶＤ法（Low Pressure CVD；ＬＰＣＶＤ法）またはプラズマＣＶＤ法（Plasma Enhanced CVD；ＰＥＣＶＤ法）により行う。ＬＰＣＶＤ法による成膜は、例えば温度７５０℃以上８００℃以下のもとで、ＳｉＨ２＋Ｃｌ２（ジクロロシラン）とＮＨ３（アンモニア）を原料ガスとして行う。ＰＥＣＶＤ法による成膜は、例えば温度２５０℃以上４５０℃以下のもとで、ＳｉＨ４（モノシラン）、ＮＨ３（アンモニア）、およびＮ２（窒素）を原料ガスとして行う。これらの条件下で形成された窒化シリコン膜３３は、正電荷を有する窒化シリコン膜３３となる。また、酸化シリコン膜３４の形成は、ＣＶＤ法などの成膜法により行う。
【００４８】
次に、図７および図８に示すように、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｎ＋層２１に接する領域の一部に、ｎ＋層２１の下面を露出するｎ＋層側のコンタクトホール２２を形成する。コンタクトホール２２の開口後の構造の断面図を図７に、平面図を図８に、それぞれ示す。コンタクトホール２２の形成は、レーザー照射によって行ってもよく、また、エッチングペーストもしくはフォトリソグラフィー技術を利用したエッチング法などにより行ってもよい。コンタクトホール２２は、少なくとも、酸化シリコン膜３４から酸化シリコン膜３２を貫通する必要があり、上記の方法を用いて形成した場合、さらにｎ＋層２１の一部がエッチングされる場合がある。ｎ＋層２１がエッチングされると、ｎ＋層２１の最表面不純物濃度が下がり、後で形成する電極とのコンタクト抵抗が増大するため、このエッチング量を最小限に抑えることが望ましい。なお、レーザー照射によるコンタクトホール２２の形成は、ばりが発生しないように、真空引きされた空間で行うことが望ましい。
【００４９】
次に、図９および図１０に示すように、コンタクトホール２２を埋め込むようにして、ＯＮＯ積層膜３１の下にｎ＋層側電極２３を形成する。ｎ＋層側電極２３の形成後の構造の断面図を図９に、平面図を図１０に、それぞれ示す。ｎ＋層側電極２３の材料は、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、またはそれらを主成分とする化合物などである。また、ｎ＋層側電極２３はＡｇ膜、Ａｌ膜、Ｔｉ膜、Ｃｕ膜、およびそれらを主成分とする化合物からなる膜などのうちの、複数の膜を積層した膜であってもよい。ｎ＋層側電極２３の形成は、例えば印刷法、蒸着法、めっき法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などにより行う。
【００５０】
なお、コンタクトホール２２の大きさ、つまりコンタクトホール２２の直径は、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３とのコンタクト抵抗が、太陽電池の効率低下をもたらさない程度に低い範囲内で、できるだけ小さくすることが望ましい。その理由は、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との界面における再結合速度が、ｎ＋層２１と酸化シリコン膜３２との界面における再結合速度よりも大きく、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との界面の面積を低減することで、再結合抑制が可能となり、太陽電池の特性が向上するためである。つまり、シリコン（Ｓｉ）などの半導体層と金属膜との間では、当該半導体層と酸化シリコン膜との間よりも再結合が顕著であるため、コンタクトホール２２の直径を小さくし、コンタクトホール２２内に埋め込まれるｎ＋層側電極２３とシリコン基板１との接触面積を小さくすることで、電子と正孔の再結合を防ぐことができる。コンタクトホール２２の直径は、例えば１０〜１００μｍとする。
【００５１】
次に、図１１および図１２に示すように、ＵＶ光をシリコン基板１の裏面側からＯＮＯ積層膜３１に対して照射する。ＵＶ光としては、後述の理由により、波長３１０ｎｍ以下、つまりエネルギー４ｅＶ以上の光を用いることが望ましい。
【００５２】
ＵＶ光を照射する工程における、製造工程中の太陽電池セルの断面図を図１１に、平面図を図１２に、それぞれ示す。図１１に矢印で示すように、ＵＶ光はシリコン基板１の下側（裏面側）から、シリコン基板１の裏面のＯＮＯ積層膜３１に向けて照射する。このとき、ｎ＋層側電極２３はＵＶ光を反射するが、ｎ＋層側電極２３が存在しない領域、すなわちｎ＋層側電極２３に覆われていない領域では、ＯＮＯ積層膜３１がＵＶ光の照射を受ける。ＵＶ光の照射を受けた領域では、ＯＮＯ積層膜３１中の窒化シリコン膜３３が、成膜直後の、正電荷を有する窒化シリコン膜３３から、負電荷を有する窒化シリコン膜３３である負電荷蓄積膜３６へと変化する。
【００５３】
ここでは、ＵＶ光の照射を受けず、正電荷を有している窒化シリコン膜３３を正電荷蓄積膜３５と呼ぶ。つまり、ＵＶ光照射後の窒化シリコン膜３３は、平面視においてｎ＋層側電極２３に重なる正電荷蓄積膜３５と、平面視においてｎ＋層側電極２３に重ならない負電荷蓄積膜３６とにより構成されている。以下、この現象について述べる。
【００５４】
図１７は、シリコン基板１、酸化シリコン膜３２、窒化シリコン膜３３、および酸化シリコン膜３４の４層のエネルギーバンド構造である。窒化シリコン膜３３にとって、酸化シリコン膜３２および酸化シリコン膜３４はエネルギー障壁を形成しており、そのため、窒化シリコン膜３３の有する電荷は自由に移動することができず、窒化シリコン膜３３内に留まることになる。
【００５５】
このように、ＯＮＯ積層膜３１中の窒化シリコン膜３３が電荷を保持する性質は、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor）型メモリなどの不揮発性メモリに応用されている。ＭＯＮＯＳ型メモリにおいては、シリコン基板１から窒化シリコン膜３３に、トンネル電流などによるキャリア注入を行うことで、窒化シリコン膜３３に電子を蓄積させることも、正孔を蓄積させることも可能である。窒化シリコン膜３３の有する電荷符号および電荷量が変化すると、トランジスタの閾値電圧が変化し、これを読み取ることでメモリとしての動作が実現される。
【００５６】
ＭＯＮＯＳ型メモリにＵＶ光照射を行うと、照射前の閾値電圧の値によらず、閾値電圧が一定の値に変化する。照射後の閾値電圧の値は、シリコン基板１がｐ型基板の場合、約１Ｖであり、この値は、窒化シリコン膜３３が負電荷を有する状態であることを意味する。ＵＶ光照射により、窒化シリコン膜３３が負電荷を有する理由は、図１７のエネルギーバンド構造から説明できる。
【００５７】
シリコン基板１から見て、酸化シリコン膜３２はエネルギー障壁を形成しており、伝導帯障壁高さＸは約３ｅＶ、価電子帯障壁高さＹは約４ｅＶである。上述のＵＶ光のエネルギーは、これらの障壁高さよりも高い値となっている。したがって、ＵＶ光によって励起された電子および正孔は、酸化シリコン膜３２の障壁を乗り越えて、シリコン基板１と窒化シリコン膜３３との間を移動する。この際、シリコン基板１と酸化シリコン膜３２との間の価電子帯障壁高さが、伝導帯障壁高さよりも高いことにより、シリコン基板１から窒化シリコン膜３３へ電子が過剰に供給され、定常状態では、窒化シリコン膜３３に存在する電子数が正孔数よりも多くなる。つまり、ＵＶ光照射によって、窒化シリコン膜３３は負電荷を有する状態に変化する。
【００５８】
本実施の形態において、ＵＶ光の照射後には、酸化シリコン膜３２のエネルギー障壁によって、シリコン基板１と酸化シリコン膜３２との間のキャリア移動が阻害されるため、窒化シリコン膜３３に蓄積された負電荷は安定的に存在し続ける。なお、ＵＶ光照射後の構造において、図１１に示すように、同一の窒化シリコン膜３３の内部で、正電荷を有する正電荷蓄積膜３５と、負電荷を有する負電荷蓄積膜３６とが隣接していることから、正電荷蓄積膜３５と負電荷蓄積膜３６との間のピッチが短ければ、両者の電荷が打ち消しあう可能性があるが、太陽電池セルにおいては、その懸念はないといえる。
【００５９】
ＭＯＮＯＳ型メモリにおいても、同一の窒化シリコン膜３３に対して多数のメモリセルが形成されているが、セル間の電荷干渉は、少なくとも、メモリセル同士の間のピッチが０．１μｍ程度以上であれば、メモリ動作に影響しない。太陽電池セルにおいては、正電荷蓄積膜３５と、負電荷蓄積膜３６とのピッチは、ｐ＋層１１とｎ＋層２１とのピッチに対応しており、数十μｍから数ｍｍ程度の大きさであるため、上記の、正電荷蓄積膜３５と負電荷蓄積膜３６との間で電荷が打ち消しあう懸念はないと考えられる。
【００６０】
ここでいうｐ＋層１１とｎ＋層２１とのピッチとは、上述した第２方向に交互に並ぶｐ＋層１１とｎ＋層２１との配置間隔のことを指し、隣り合うｐ＋層１１とｎ＋層２１との、対向する端部同士の間の最短距離のことではない。つまり、上記ピッチは、例えば第２方向におけるｐ＋層１１の中心部と、そのｐ＋層１１と隣り合うｎ＋層２１の中央部との間の距離をいうものである。
【００６１】
本実施の形態において重要な点は、ＵＶ光を太陽電池セルのｎ＋層側電極の設けられる側から照射することによって、ｎ＋層側電極２３がＵＶ光を反射するため、ｎ＋層側電極２３の存在しない領域、すなわちｎ＋層側電極２３に覆われていない領域にのみ、ＯＮＯ積層膜３１がＵＶ光の照射を受けるということである。
【００６２】
この結果、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｎ＋層２１と接する領域では、窒化シリコン膜３３は正電荷を有し、ｐ＋層１１と接する領域では、窒化シリコン膜３３は負電荷を有する。つまり、電界効果パッシベーションが効果的に働く構造が実現できる。
【００６３】
また、電界効果パッシベーションを実現するにあたり、ｐ＋層に接して正電荷を有するパッシベーション膜をパターニングし、その後前記ｐ＋層と同一面内に設けられたｎ＋層と接するように、負電荷を有するパッシベーション膜を成膜するような複雑なプロセスを用いず、自己整合プロセスを用いていて正電荷蓄積膜３５および負電荷蓄積膜３６を作り分けている点が、本実施の形態の重要な点である。つまり、ｎ＋層側電極２３をマスクとしてＵＶ光を照射することで、自己整合的に正電荷蓄積膜３５および負電荷蓄積膜３６を形成しているため、太陽電池の製造工程を簡略化することができ、太陽電池の製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、Ｃｕ（銅）などのイオン種をパッシベーション膜にイオン注入することでパッシベーション膜に負電荷を帯電させることで、負電荷蓄積膜３６を形成する方法も考えられるが、このような方法を用いると、シリコン基板がイオン注入によりダメージを受け、非晶質化することで太陽電池の特性が劣化する虞がある。また、イオン注入により電極がダメージを受けた場合、電極と他の配線との配線抵抗が増大する虞がある。このように、イオン注入を行ってパッシベーション膜に負の電荷を帯電させようとすると、太陽電池がダメージを受け、太陽電池の信頼性が低下する問題が生じる。
【００６５】
これに対し、本実施の形態ではＵＶ光を照射することで負電荷蓄積膜３６を形成しており、イオン注入を行った場合のようにシリコン基板１またはｎ＋層側電極２３がダメージを受けることを防ぐことができるため、太陽電池の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
次に、図１３および図１４に示すように、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｐ＋層１１に接する領域の一部に、コンタクトホール１２を形成（開口）する。コンタクトホール２２を形成した後の構造を図１３に、平面図を図１４に、それぞれ示す。コンタクトホール１２の形成は、コンタクトホール２２の形成と同様に、レーザー照射によって行ってもよく、また、エッチングペーストもしくはフォトリソグラフィー技術を利用したエッチング法などにより行ってもよい。また、コンタクトホール２２と同様に、コンタクトホール１２はｐ＋層１１の底面を露出するように開口する。
【００６７】
なお、本実施の形態では、ＵＶ光照射の後にコンタクトホール１２を形成する、という順番の製造方法について説明したが、コンタクトホール１２の形成の際、試料温度が、例えば２００℃以上に上昇する虞がある場合は、コンタクトホール１２を形成した後にＵＶ光照射を行う、という順番で太陽電池を製造することが好ましい。その理由は、試料温度が上昇すると、窒化シリコン膜３３中に蓄積された電荷が、熱エネルギーによって、酸化シリコン膜３２のエネルギー障壁を乗り越える確率が高くなり、ＵＶ光照射によって形成された負電荷蓄積膜３６が、初期状態の、正電荷を有する窒化シリコン膜に戻る可能性があるためである。
【００６８】
次に、図１５および図１６に示すように、コンタクトホール１２を埋め込むようにｐ＋層側電極１３を形成する。ｐ＋層側電極１３の材料は、ｎ＋層側電極２３の材料と同じでもよいが、異なってもよい。ｐ＋層１１と電気的にコンタクトする金属と、ｎ＋層２１と電気的にコンタクトする金属とは、最適な仕事関数が異なるため、コンタクト抵抗低減のためには、ｐ＋層側電極１３の材料と、ｎ＋層側電極２３の材料の仕事関数を、それぞれ最適化することが望ましい。具体的には、ｐ＋層１１と電気的にコンタクトする金属にはＡｌ（アルミニウム）を用いることが望ましく、ｎ＋層２１と電気的にコンタクトする金属にはＡｇ（銀）を用いることが望ましい。また、コンタクトホール１２の大きさ（直径）は、上述のコンタクトホール２２の場合と同様に適宜定めることとする。
【００６９】
以上により、本実施の形態の太陽電池セルが完成する。なお、上記工程に加えて、各々の膜の結晶性または膜質などの改善のため、あるいは隣接膜との界面の質を向上させるための熱処理、プラズマ処理などを適宜追加してもよい。
【００７０】
なお、図２には、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１の幅を同程度とし、ｐ＋層１１およびｐ＋層側電極１３の幅を同程度とし、ｎ＋層２１およびｎ＋層側電極２３の幅を同程度とする場合の構造が描かれている。しかし、実際には、背面接合型太陽電池セルの、シリコン基板１中の正孔寿命は電子寿命よりも短いため、ｐ＋層１１の幅を、ｎ＋層２１の幅よりも大きくすることが考えられる。その場合、図１８に示すように、ｐ＋層１１とｐ＋層側電極１３との幅が同程度であり、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との幅も同程度である場合の構造があり得る。また、図１９に示すように、ｐ＋層１１とｐ＋層側電極１３との幅が異なり、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との幅が異なり、ｐ＋層側電極１３とｎ＋層側電極２３との幅が同程度である場合の構造があり得る。図１８および図１９は、本実施の形態の太陽電池の変形例の断面図を示すものである。
【００７１】
なお、ここでいう幅とは、シリコン基板１の裏面に沿って第２方向に延在するｐ＋層１１またはｎ＋層２１においては、それぞれの延在方向（第２方向）に直交する第１方向における、ｐ＋層１１またはｎ＋層２１の長さをいうものとする。同様に、ｐ＋層側電極１３またはｎ＋層側電極２３の幅とは、第２方向に延在するパターンの延在方向（第２方向）に直交する第１方向における、それぞれの電極の長さをいうものとする。したがって、ｐ＋層側電極１３またはｎ＋層側電極２３の幅とは、第１方向に延在する領域のｐ＋層側電極１３またはｎ＋層側電極２３の延在方向（第１方向）の長さをいうものではない。
【００７２】
以下、上記２種類の構造に、本実施の形態の方法を適用した場合の効果について述べる。
【００７３】
まず、図１８に示すように、ｐ＋層１１の幅がｎ＋層２１の幅よりも大きく、かつ、ｐ＋層１１とｐ＋層側電極１３との幅が同程度であり、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との幅も同程度である場合を考える。図３〜図１７を用いて説明した工程によってＵＶ光照射を行うと、負電荷蓄積膜３６は、ｎ＋層側電極２３に覆われていない領域に形成される。このため、図１８に示す構造の場合、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｎ＋層２１と接する領域においては、窒化シリコン膜３３は正電荷を有し、ｐ＋層１１と接する領域においては、窒化シリコン膜３３は負電荷を有するため、上述した本実施の形態の効果は、図２に示す構造の場合と同様に得られる。
【００７４】
次に、図１９に示すように、ｐ＋層１１とｐ＋層側電極１３との幅が異なり、ｎ＋層２１とｎ＋層側電極２３との幅が異なり、ｐ＋層側電極１３とｎ＋層側電極２３との幅が同程度である場合を考える。この場合、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｐ＋層１１と接する領域の一部において、窒化シリコン膜３３が正電荷を有することになる。つまり、ｐ＋層１１と正電荷蓄積膜３５が平面視において重なる領域が存在する。
【００７５】
図２および図１９に示す構造の場合、図１８に示す構造に比べて、ｎ＋層側電極２３の幅が大きいため、配線抵抗を軽減することができる。なお、配線抵抗の値が大きく、太陽電池の効率低下をもたらす場合には、それを回避するために、ｎ＋層側電極２３の高さ（膜厚）を増大させるなどの方法をとることが望ましい。
【００７６】
また、図２および図１８に示す構造の場合、ＯＮＯ積層膜３１内の窒化シリコン膜３３のうち、ｐ＋層１１と接する領域には正電荷蓄積膜３５のみが形成され、ｎ＋層２１と接する領域には負電荷蓄積膜３６のみが形成されるため、図１９に示す構造に比べ、電界効果パッシベーションの効果を高めることができる。
【００７７】
以上に述べたように、ｐ＋層１１、ｎ＋層２１、ｐ＋層側電極１３、およびｎ＋層側電極２３の幅の大小関係によって、本実施の形態の太陽電池の特性は異なるので、上述の電極高さ増大など、場合に応じた設計を行う必要がある。
【００７８】
なお、本実施の形態の太陽電池セルでは、図１および図２に示すように、ｐ＋層１１およびｎ＋層２１の平面形状に対応する形状のｐ＋層側電極１３およびｎ＋層側電極２３をそれぞれ形成している。つまり、例えば、ｎ＋層２１をシリコン基板１の裏面においてマトリクス状に並べて複数形成し、それ以外の領域のシリコン基板１の裏面にｐ＋層１１を形成し、各ｎ＋層２１に対応する位置に、複数のコンタクトホール２２をＯＮＯ積層膜３１に開口するような構成は、本実施の形態では採用していない。
【００７９】
上記のように、複数のｎ＋層２１を形成し、それらを囲むように広い面にｐ＋層１１を形成した場合、マトリクス状に点在するｎ＋層２１のうちのいくつかを、一方向に延在するｎ＋層側電極２３により覆った場合、隣り合うｎ＋層２１同士の間に形成されたｐ＋層１１に接するＯＮＯ積層膜３１が、ｎ＋層側電極２３により覆われる。このような状態でＯＮＯ積層膜３１に対するＵＶ光照射を行っても、ｎ＋層側電極２３に覆われた領域では、ｐ＋層１１と接する領域における窒化シリコン膜３３の電荷反転が起こらない。したがって、ｐ＋層１１と接する領域における窒化シリコン膜３３内の一部に、正電荷蓄積層３５が存在することとなる。つまり、ｐ＋層１１に対して、正電荷蓄積膜３５によりパッシベーションを行う領域が存在することになる。
【００８０】
これに対し、本実施の形態の背面接合型太陽電池セルでは、ｎ＋層側電極２３の直上にｐ＋層１１が存在しない構造を実現することが可能である。つまり、平面視においてｐ＋層１１と正電荷蓄積膜３５とが重なっていない構造を形成することができる。したがって、上記のようにｐ＋層１１と正電荷蓄積膜３５とが平面視において重なるような構造を含む太陽電池セルに比べて、本実施の形態では、より効果的に電界効果パッシベーションを行うことができ、太陽電池の性能を向上させることができる。
【実施の形態２】
【００８１】
図２０〜図２２を用いて、本実施の形態に係る太陽電池について説明する。図２０は、本実施の形態の太陽電池の裏面側の平面図である。図２１は、図２０の一部を拡大して示す平面図である。図２２は、図２０および図２１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００８２】
前記実施の形態１との違いは、前記実施の形態１の構造が背面接合型太陽電池セルであるのに対して、本実施の形態の構造がエミッタラップスルー（Emitter Wrap Through；ＥＷＴ）太陽電池セルであるという点である。ＥＷＴ太陽電池セルとは、図２２に示すように、シリコン基板１の上面と下面とを貫く貫通孔が形成され、その後、貫通孔の内壁およびシリコン基板１の裏面にｎ＋層２１が形成された後、貫通孔を埋め込むｎ＋層側電極２３が形成された太陽電池セルである。また、シリコン基板１の裏面にｐ＋層１１が形成されている。図２０に示す平面図は、図１に示す背面接合型太陽電池セルの平面図と同じであり、背面接合型太陽電池セルと同様に、ＥＷＴ太陽電池セルも、ｐ＋層側電極１３とｎ＋層側電極２３とがいずれも裏面に配置された、裏面電極型太陽電池セルの一種である。
【００８３】
ＥＷＴ太陽電池セルでは、シリコン基板１を貫通するｎ＋層側電極２３を形成することで、シリコン基板１中での電子の移動経路を短縮し、電気抵抗を低減することができる。また、正孔が集中するｐ＋層１１から離れた位置にｎ＋層２１が形成されるため、シリコン基板１中の電子がｐ＋層１１の近傍の正孔と再結合することを防ぐことができる。
【００８４】
図２２に示すように、本実施の形態の太陽電池セル構造においても、前記実施の形態１の構造と同様、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｎ＋層２１と接する領域における窒化シリコン膜３３は、正電荷蓄積膜３５であり、ｐ＋層１１と接する領域における窒化シリコン膜３３は、負電荷蓄積膜３６である。
【００８５】
本実施の形態によれば、前記実施の形態１の背面接合型太陽電池セルの場合と同様、ＥＷＴ太陽電池セルにおいても、パターニングを行うことなく、ｎ＋層２１に対して、正電荷を有する膜でパッシベーションを行い、ｐ＋層１１に対して、負電荷を有する膜でパッシベーションを行うことで、電界効果パッシベーションを実現することができる。本実施の形態の効果も、前記実施の形態１と同様、ｐ＋層１１、ｎ＋層２１、ｐ＋層側電極１３、およびｎ＋層側電極２３の幅の大小関係によって異なるため、場合に応じた設計が必要である。
【００８６】
本実施の形態の太陽電池セルの製造方法は、前記実施の形態１の場合とほぼ同様である。すなわち、シリコン基板１を貫通する貫通孔をレーザー照射により形成した後、前記貫通孔の内壁およびシリコン基板１の裏面にｎ＋層２１を形成し、さらに、シリコン基板１の裏面にｐ＋層１１を形成する。続いて、シリコン基板１の裏面にＯＮＯ積層膜３１を形成し、その後コンタクトホール２２を形成し、次にｎ＋層側電極２３を形成する。続いて、ＯＮＯ積層膜３１にＵＶ光を照射することで、ＯＮＯ積層膜３１のうち、ｎ＋層側電極２３に覆われていない領域での、正電荷を有する窒化シリコン膜を、負電荷蓄積膜３６へと変化させた後、コンタクトホール１２を形成し、次にｐ＋層側電極１３を形成する。
【００８７】
なお、ＥＷＴ太陽電池セルは、上面から見て、ｎ＋層２１が貫通孔の内壁に沿って筒状に形成されるのに対し、ｎ＋層側電極２３は、複数の貫通孔のそれぞれの内壁に形成されたｎ＋層２１と、平面視において重なるライン状に形成される。図２１には、シリコン基板１（図２２参照）の裏面側から見た平面図を示している。図２１では、シリコン基板１よりも下側（裏面側）に形成されたｎ＋層側電極２３およびｐ＋層側電極１３の形状を破線で示している。
【００８８】
図２１に示すように、ｎ＋層側電極２３は、シリコン基板１の裏面側において、第２方向に複数並ぶコンタクトホールから露出する、複数のｎ＋層２１を覆うように、第２方向に延在して配置されている。また、ｐ＋層側電極１３は、シリコン基板１の裏面において、第２方向に複数並ぶコンタクトホールから露出する、複数のｐ＋層１１を覆うように、第２方向に延在して配置されている。環状のｎ＋層２１の中央の貫通孔内には、ｎ＋層側電極２３の一部がシリコン基板１を貫くように埋め込まれている。なお、図２１では、酸化シリコン膜３４を含むＯＮＯ積層膜３１（図２２参照）から露出しているｐ＋層１１を複数示しているが、ｐ＋層１１はシリコン基板１の裏面にマトリクス状に並んで形成されているわけではなく、実際にはシリコン基板１の裏面の広い範囲に形成され、複数のｎ＋層２１のそれぞれを囲むように形成されている。
【００８９】
したがって、シリコン基板１の裏面において、平面視において環状の形状を有するｎ＋層２１が形成されていない領域には、ｐ＋層１１が存在するので、複数のｎ＋層２１と重なるように形成されたｎ＋層側電極２３の直上の一部には、必ずｐ＋層１１が存在することになる。つまり、ｎ＋層側電極２３は、ｎ＋層２１のみならず、ｐ＋層１１とも重なるように形成されている。したがって、ｎ＋層側電極２３に覆われた領域の窒化シリコン膜３３は、ＵＶ光照射工程を経ても負電荷を耐電せず、正電荷を有している状態を保つことになり、正電荷蓄積膜３５とｐ＋層１１とが平面視において重なるように配置される構造となる。この点は、前記実施の形態１で述べた背面接合型太陽電池セルと異なる。
【００９０】
このような太陽電池セルでは、ｎ＋層側電極２３のライン幅を、ｎ＋層２１のホール径に可能な限り近い値に設定すれば、ｐ＋層１１と正電荷蓄積膜３５とが平面視において重なる領域を低減することができるため、より効果的に電界効果パッシベーションを行うことができ、太陽電池の性能を向上させることができる。
【００９１】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、背面接合型太陽電池の製造技術に適用して有効である。
【符号の説明】
【００９３】
１      シリコン基板
１１    層
１２    コンタクトホール
１３    層側電極
２１    層
２２    コンタクトホール
２３    層側電極
３１    ＯＮＯ積層膜
３２    酸化シリコン膜
３３    窒化シリコン膜
３４    酸化シリコン膜
３５    正電荷蓄積膜
３６    負電荷蓄積膜
【図１】
0005865490.tif 000002
【図２】
0005865490.tif 000003
【図３】
0005865490.tif 000004
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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