(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電型結晶系半導体基板の受光面側の第１主面および前記受光面側と反対側の第２主面のそれぞれに、第１導電型または第２導電型の導電型非晶質半導体膜層と集電極とがこの順で積層された太陽電池であって、
前記第１主面および前記第２主面のうち少なくとも前記第１主面において、
少なくとも一部が表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透光性絶縁樹脂層を前記導電型非晶質半導体膜層の上層に有し、
前記集電極は、
直下の層に機械的および電気的に接続して前記開口部内の形状に沿って上面の全体が露出した状態で前記透光性絶縁樹脂層の表面と同じ高さで前記開口部内に埋設されたメッキ電極であり、
前記集電極の延在方向における少なくとも一部で、直下の層に接触する部分の幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して前記直下の層との接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広である多段構造とされ、
前記開口部内における前記接続部分の面積が、前記接続部分以外の前記導電型結晶系半導体基板の面方向における断面積よりも広いこと、
を特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記集電極は、前記接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広な領域と、前記接続部分の幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置と同じとされて前記接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅と同じ領域と、を前記集電極の延在方向において有すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記集電極は、前記開口部のうち前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に貫通して相対的に深さの深い貫通開口部に埋設されて前記直下の層に機械的および電気的に直接接続された下層接続領域と、前記開口部のうち前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に貫通せず相対的に深さの浅い非貫通開口部に埋設されて前記直下の層に機械的および電気的に直接接続されない下層非接続領域とを有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記接続部分以外の断面積が、前記接続部分の面積の０．６倍以下であること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記導電型非晶質半導体膜層上を覆う透明導電膜層を有し、
前記透光性絶縁樹脂層および前記集電極は、前記透明導電膜層上に形成され、
前記導電型結晶系半導体基板の側面を含む前記第１主面側の前記透明導電膜の外周縁部から前記第２主面側の前記透明導電膜の外周縁部までの領域が前記透光性絶縁樹脂層により被覆されていること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項６】
前記集電極は、相対的に厚みが厚い領域と相対的に厚みが薄い領域とを含むこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項７】
導電型結晶系半導体基板の受光面側の第１主面上に導電型非晶質半導体膜層を形成する第１工程と、
前記導電型非晶質半導体膜層の上層に、少なくとも一部が表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透光性絶縁樹脂層を形成する第２工程と、
前記開口部内にメッキ法により導体層を形成することにより、直下の層に機械的および電気的に接続する集電極を前記開口部内の形状に沿って上面の全体が露出した状態で前記透光性絶縁樹脂層の表面と同じ高さで前記開口部内に埋設する第３工程と、
を含み、
前記第２工程では、前記集電極の延在方向における少なくとも一部で前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広である多段構造とされ、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口面積が前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面以外の前記導電型結晶系半導体基板の面方向における開口面積よりも広い前記開口部が形成されること、
を特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記開口部は、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広な領域と、前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置と同じとされて前記透光性絶縁樹脂層の下層側表面における開口幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅と同じ領域とが、前記集電極の延在方向において形成されること、
を特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記開口部として、前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に前記透光性絶縁樹脂層を貫通して相対的に深さの深い貫通開口部と、前記透光性絶縁樹脂層の表面から厚み方向に前記透光性絶縁樹脂層を貫通せず相対的に深さの浅い非貫通開口部とを形成し、
前記貫通開口部内に、前記集電極として前記直下の層に機械的および電気的に直接接続された下層接続領域を形成し、
前記非貫通開口部内に、前記集電極として前記直下の層に機械的および電気的に直接接続されない下層非接続領域を有すること、
を特徴とする請求項７または８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記集電極は、メッキ法により銅（Ｃｕ），錫（Ｓｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ）、またはこれらの金属のうちの一種以上を含む合金を前記開口部内に析出させることにより形成されること、
を特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽電池の少なくとも２つ以上が電気的に直列または並列に接続されてなること、
を特徴とする太陽電池モジュール。
【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、太陽電池モジュールに関し、特に、結晶系半導体基板の表面にヘテロ接合を有する太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光起電力を利用した太陽光発電に用いられる種々のデバイス（光起電力を生じる個々のユニットを太陽電池セル、または単にセルと称する）が開発されており、単結晶や多結晶のシリコン基板を用いた結晶系デバイスや、シリコン等の薄膜半導体を用いた薄膜系デバイスが知られている。【０００３】
このような結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池は、光電変換効率が高く、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。その中でも単結晶シリコンとはバンドギャップの異なる導電型薄膜を単結晶シリコンの表面に形成して拡散電位を形成した結晶シリコン太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。このヘテロ接合太陽電池は、特に光電変換効率の高い太陽電池を実現している点で注目されている。ヘテロ接合太陽電池は、非晶質膜のバンドギャップが広いことを利用するとともに、非晶質膜形成によるパッシベーション効果を利用する。ヘテロ接合太陽電池では、入射光が吸収されやすい受光面側に非晶質膜によるヘテロ構造のｐｎ接合を設けることにより、電子正孔対の効率的な分離回収を実現している。【０００４】
さらに、その中でも拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン表面の間に薄い真性の非晶質シリコン層を介在させる太陽電池は、光電変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。結晶シリコン表面と導電型非晶質シリコン系薄膜との間に、薄い真性な非晶質シリコン層を成膜することで、成膜による新たな欠陥準位の生成を低減しつつ結晶シリコンの表面に存在する欠陥（主にシリコンの未結合手）を水素で終端化処理することができる。また、導電型非晶質シリコン系薄膜を形成する際の、キャリア導入不純物の結晶シリコン表面への拡散を防止することもできる。【０００５】
一般的に太陽電池の受光面側には、電流を収集する電極として、金属膜や導電性樹脂膜などで形成されたグリッド電極が設けられている。グリッド電極には、直列抵抗による電力の損失を防ぐ効果があるが、グリッド電極の陰となる領域は発電には寄与しない。このため、太陽電池を高効率化するためには、グリッド電極での発電ロスを低減し、電流を損失無く外部へできるだけ多く取出すことが重要である。このため、発生した電流を損失無く外部へできるだけ多く取出すためには、その流れる経路である太陽電池表面および電極の直列抵抗による損失をできるだけ小さくする方がよい。【０００６】
従来から、太陽電池の受光面側集電極を形成する方法としては、蒸着法、被覆法、印刷法等が利用されている。その中でも、印刷法が一般的に用いられている。印刷法は、ｐｎ接合型の太陽電池セルの受光面側の面に、銀粉末、ガラス粉末、有機バインダおよび有機溶剤を含む導電性ペーストを、たとえば櫛型形状にスクリーン印刷する方法である。そして、導電性ペーストの印刷後に、該導電性ペーストの乾燥および必要に応じて焼成が行われることにより電極が形成される。【０００７】
このようなスクリーン印刷法は、研究レベルでは５０μｍの線幅が作製可能である。しかしながら、スクリーン印刷法によりこのような微細電極を形成するためには、高品質なスクリーン、高精度な印刷機、最適なペーストの粘性の全ての条件が揃わなければならない。これらの条件のうちどれか一つでも満足していなければ、スクリーンの目詰まりによる印刷カスレ（断線）、無理な印刷をすることによる印刷ダレ（広がり）、基板の割れなどが発生し、設計通りの微細な電極線幅を得ることは非常に困難である。特に、基板表面の凹凸が大きい場合は、電極の断線や広がりが多発し、太陽電池の光電変換効率を低下させるという問題がある。【０００８】
また、微細電極形成用の高品質なスクリーンは非常に破れやすく、量産には不向きである。このため、現実に量産できる微細電極の線幅は、１００μｍ前後の線幅であり、この場合の微細電極の厚みは２０μｍ〜５０μｍである。このため、太陽電池を高光電変換効率化するために、電極幅が細く且つ厚みが厚い電極、言い換えれば、高アスペクト比の電極が望まれている。【０００９】
そこで、スクリーン印刷法に代わる太陽電池の電極形成方法が提案されている。たとえば特許文献１では、アルミニウムペースト、銀ペースト等の導電性ペーストを、アルミニウム線、銅線等の細線の周囲に塗布し、この細線の両側に張力をかけながら、半導体基板表面に押し付けて密着させて焼成することにより、細くて厚い高アスペクト比を有する電極を形成している。さらに、たとえば特許文献２では、半導体基板の表面に形成された電極形成用の溝部に導電性樹脂を注入し、毛細管現象によって溝部に導電性樹脂を充填してグリッド電極を形成することにより、高アスペクト比の電極を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１３４６５６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法では、基板ごとに複数の細線をアライメントする必要があり、製造工程が非常に煩雑となる、という問題があった。また、導電性ペースト量の調整が困難である、という問題があった。その他にも、基板表面に凹凸を形成した場合には、金属細線の基板に対する密着強度が充分ではなく、電極の断線、電極幅の広がり、電極剥離が発生する、という問題もあった。また、特許文献２の方法では、毛細管現象によって溝部に導電性樹脂を充填しているため、量産においては再現性良く同品質の電極を実現するのは困難である。【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極を実現可能な太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池は、導電型結晶系半導体基板の受光面側の第１主面および前記受光面側と反対側の第２主面のそれぞれに、第１導電型または第２導電型の導電型非晶質半導体膜層と集電極とがこの順で積層された太陽電池であって、前記第１主面および前記第２主面のうち少なくとも前記第１主面において、少なくとも一部が表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透光性絶縁樹脂層を前記導電型非晶質半導体膜層の上層に有し、前記集電極は、直下の層に機械的および電気的に接続して前記開口部内の形状に沿って上面の全体が露出した状態で前記透光性絶縁樹脂層の表面と同じ高さで前記開口部内に埋設されたメッキ電極であり、前記集電極の延在方向における少なくとも一部で、直下の層に接触する部分の幅方向の端部位置が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して前記直下の層との接続部分の幅が前記透光性絶縁樹脂層の表面側の幅よりも幅広である多段構造とされ、前記開口部内における前記接続部分の面積が、前記接続部分以外の前記導電型結晶系半導体基板の面方向における断面積よりも広いこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極を実現可能な太陽電池が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す上面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す下面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１中および図２中の線分Ａ−Ａ’に沿った要部断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１中および図２中の線分Ｂ−Ｂ’に沿った要部断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図１８】図１８は、多階調マスクの一例を説明する図である。
【図１９】図１９は、多階調マスクの光透過率の一例を説明する図である。
【図２０】図２０は、多階調マスクの他の一例を説明する図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態１において開口部の形成に用いる多階調マスクを説明する図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態１において開口部の形成に用いる多階調マスクを説明する図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部が形成された状態を示す上面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態２にかかる開口部の概略構成を示す斜視図であり、図２３中の線分Ｃに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施の形態２にかかる開口部の概略構成を示す斜視図であり、図２３中の線分Ｃ’に沿って切り取った部分切り取り斜視図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部が形成された状態を示す上面図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施の形態３にかかる開口部の概略構成を示す斜視図であり、図２６中の線分Ｅに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図３１】図３１は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【図３２】図３２は、比較例１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図３３】図３３は、比較例２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部が形成された状態を示す上面図である。
【図３４】図３４は、比較例２にかかる開口部の概略構成を示す斜視図であり、図３３中の線分Ｄに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。
【図３５】図３５は、比較例２にかかる開口部の概略構成を示す斜視図であり、図３３中の線分Ｄ’に沿って切り取った部分切り取り斜視図である。
【図３６】図３６は、比較例３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図３７】図３７は、実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３の太陽電池について、ソーラーシミュレータにより出力（ＩＶ特性）を測定した結果を示す特性図である。
【図３８】図３８は、実施例１の太陽電池について、ソーラーシミュレータにより出力（ＩＶ特性）を測定した結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明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、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１７】
本発明者らは上記課題を検討した結果、結晶系半導体基板を用いたヘテロ接合結晶系太陽電池において、たとえば太陽電池表面に凹凸がある場合でも電極の断線や広がりの問題を克服して高アスペクト比の電極が得られる新たな構造およびその形成方法を見出した。
【００１８】
実施の形態１．
まず、本実施の形態にかかる太陽電池であるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池に用いる単結晶シリコン基板について説明する。結晶シリコン系太陽電池に用いる一般的な単結晶シリコン基板は、導電性を持たせるためにシリコンに対して電荷を供給する不純物を含有し、たとえばリン（Ｐ）原子を含有するｎ型の基板と、ボロン（Ｂ）原子を含有するｐ型の基板とがある。このような単結晶シリコン基板を太陽電池に用いる場合は、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される光入射側（受光面側）のへテロ接合をＰＮ接合として強い電場を設けることにより、電子正孔対を効率的に分離回収することができる。したがって、光入射側のヘテロ接合はＰＮ接合とすることが好ましい。
【００１９】
一方で、正孔と電子との移動度を比較した場合は、有効質量および散乱断面積の小さい電子の方が一般的に移動度は大きくなる。以上の観点から、ハイブリッド型太陽電池においてはｎ型単結晶シリコン基板を用いることが好適である。したがって、本実施の形態においては、シリコン半導体基板としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合を例に説明を行う。
【００２０】
図１は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す上面図である。図２は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す下面図である。図３は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１中および図２中の線分Ａ−Ａ’に沿った要部断面図である。図４は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図１中および図２中の線分Ｂ−Ｂ’に沿った要部断面図である。なお、図３では、基板の片面について２本のグリッド電極を示している。また、図４では、基板の片面について１本のバス電極を示している。
【００２１】
実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面にテクスチャー構造を備えている（図示せず）。ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射面側（受光面側）には、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３、透明導電膜層６がこの順で積層形成されている。透明導電膜層６上には、受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとからなる受光面側集電極９が櫛形状に形成されている。なお、図３においては、受光面側集電極９のうち受光面側グリッド電極９ａのみを示している。また、図４においては、受光面側集電極９のうち受光面側バス電極９ｂのみを示している。
【００２２】
受光面側集電極９のうち受光面側グリッド電極９ａは、透明導電膜層６上の全面に形成された透明樹脂層８の開口部８ａに、透明樹脂層８の表面と同じ高さ（透明樹脂層８と同じ厚み）で開口部８ａ内の形状に沿って埋設されている。受光面側グリッド電極９ａは、開口部８ａ内において透明導電膜層６に直接接触して該透明導電膜層６に機械的および電気的に接続している。開口部８ａは、透明樹脂層８をその厚み方向に貫通して、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において第１の方向に平行にライン状に複数本設けられている。
【００２３】
また、受光面側集電極９のうち受光面側バス電極９ｂは、透明導電膜層６上の全面に形成された透明樹脂層８の開口部８ｂに透明樹脂層８の表面と同じ高さ（透明樹脂層８と同じ厚み）で開口部８ａ内の形状に沿って埋設されている。受光面側バス電極９ｂは、開口部８ｂ内において透明導電膜層６に直接接触して該透明導電膜層６に機械的および電気的に接続している。開口部８ｂは、透明樹脂層８をその厚み方向に貫通して、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において第１の方向と直交する（交差する）第２の方向に平行にライン状に複数本設けられている。
【００２４】
また、開口部８ａと開口部８ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内の一部において交差している。これにより、開口部８ａと開口部８ｂとの中に埋設された受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内において開口部８ａと開口部８ｂとが交差する部分において機械的および電気的に接続している。
【００２５】
また、受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは、メッキ法により形成された導体層であるメッキ電極である。受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは、たとえば、銅（Ｃｕ），錫（Ｓｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、これらの金属のうちの一種以上を含む合金により形成することができる。受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂはメッキ法により開口部８ａまたは開口部８ｂ内に形成されているため、その延在方向に垂直な断面のアスペクト比が高い場合においても、高アスペクト比の受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂが実現可能である。
【００２６】
ここで、透明樹脂層８の開口部８ａ、開口部８ｂに埋設された受光面側集電極９は、少なくとも上面が露出した状態で全体または一部が透明樹脂層８に埋設されていることが好ましい。これにより、応力等に起因する電極剥離に対して、アンカー効果が発現するので、受光面側集電極９の透明導電膜層６への密着性が向上する。
【００２７】
そして、開口部８ａおよび開口部８ｂは、透明導電膜層６に接触する部分の幅方向の端部位置が透明樹脂層８の表面側の幅方向の端部位置よりも受光面側集電極９の幅方向の外側に位置して透明導電膜層６との接続部分の幅が透明樹脂層８の表面側の幅よりも幅広とされている。これにより、開口部８ａにおける幅方向（ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において開口部８ａが延在する方向と直交する方向）の両端側にはひさし状の突出部８ｃが形成され、開口部８ｂにおける幅方向（ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において開口部８ｂが延在する方向と直交する方向）の両端側にはひさし状の突出部８ｄが形成されている。すなわち、開口部８ａおよび開口部８ｂは、下層側の幅が透明樹脂層８の表面側の幅よりも幅広とされた２段構造とされている。なお、開口部８ａおよび開口部８ｂは、２段以上の多段構造とされても良い。
【００２８】
このひさし状の突出部８ｃが幅方向における両端側の受光面側グリッド電極９ａを押さえ込むことにより、受光面側グリッド電極９ａと該受光面側グリッド電極９ａの下部の透明導電膜層６との密着性がさらに向上する。また、ひさし状の突出部８ｄが幅方向における両端側の受光面側バス電極９ｂを押さえ込むことにより、受光面側バス電極９ｂと該受光面側バス電極９ｂの下部の透明導電膜層６との密着性がさらに向上する。この結果、受光面側集電極９の細線化に伴う、透明導電膜層６に対する密着強度の低下が抑制され、信頼性に優れた高アスペクト比の受光面側集電極９が実現されている。
【００２９】
すなわち、受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは、開口部８ａ内または開口部８ｂ内における直下の層（透明導電膜層６）との接続部分の面積が、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向における該接続部分以外の断面積よりも広くされることにより、透明導電膜層６との密着性がさらに向上する。そして、該接続部分以外の断面積は、透明導電膜層６との接続部分の面積の０．６倍以下とされることが好ましい。該接続部分以外の断面積を透明導電膜層６との接続部分の面積の０．６倍以下とすることにより、受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは、透明導電膜層６との良好な密着性が得られる。また、下限はメッキ液の開口部分への供給安定性と集電極抵抗によるジュール熱損失増加の観点から、該接続部分以外の断面積を透明導電膜層６との接続部分の面積の０．２倍以上とする。
【００３０】
透明樹脂層８は、光をヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池に透過させ、また受光面側集電極９との絶縁のために、光透過性および絶縁性を有する透光性絶縁樹脂層である。
【００３１】
一方、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面（受光面と反対側の面）側には、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４、ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５、透明導電膜層７がこの順で積層形成されている。透明導電膜層７上には、裏面側グリッド電極１１ａと裏面側バス電極１１ｂとからなる裏面側集電極１１が櫛形状に形成されている。なお、図３においては、裏面側集電極１１のうち裏面側グリッド電極１１ａのみを示している。また、図４においては、裏面側集電極１１のうち裏面側バス電極１１ｂのみを示している。
【００３２】
裏面側集電極１１のうち裏面側グリッド電極１１ａは、透明導電膜層７上の全面に形成された透明樹脂層１０の開口部１０ａに透明樹脂層１０の表面と同じ高さ（透明樹脂層１０と同じ厚み）で開口部１０ａ内の形状に沿って埋設されている。裏面側グリッド電極１１ａは、開口部１０ａ内において透明導電膜層７に直接接触して該透明導電膜層７に機械的および電気的に接続している。開口部１０ａは、透明樹脂層１０をその厚み方向に貫通して、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において第１の方向に平行にライン状に複数本設けられている。
【００３３】
また、裏面側集電極１１のうち裏面側バス電極１１ｂは、透明導電膜層７上の全面に形成された透明樹脂層１０の開口部１０ｂに透明樹脂層１０の表面と同じ高さ（透明樹脂層１０と同じ厚み）で開口部１０ｂ内の形状に沿って埋設されている。裏面側バス電極１１ｂは、開口部１０ｂ内において透明導電膜層７に直接接触して該透明導電膜層７に機械的および電気的に接続している。開口部１０ｂは、透明樹脂層１０をその厚み方向に貫通して、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において第１の方向と直交する（交差する）第２の方向に平行にライン状に複数本設けられている。
【００３４】
また、開口部１０ａと開口部１０ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内の一部において交差している。これにより、開口部１０ａと開口部１０ｂとの中に埋設された裏面側グリッド電極１１ａと裏面側バス電極１１ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内において開口部１０ａと開口部１０ｂとが交差する部分において機械的および電気的に接続している。
【００３５】
また、裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂは、メッキ法により形成された導体層であるメッキ電極である。裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂは、たとえば、銅（Ｃｕ），錫（Ｓｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、これらの金属のうちの一種以上を含む合金により形成することができる。裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂがメッキ法により開口部１０ａまたは開口部１０ｂ内に形成されているため、その延在方向に垂直な断面のアスペクト比が高い場合においても、高アスペクト比の裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂが実現可能である。
【００３６】
ここで、透明樹脂層１０の開口部１０ａおよび開口部１０ｂに埋設された裏面側集電極１１は、少なくとも上面が露出した状態で全体または一部が透明樹脂層１０に埋設されていることが好ましい。これにより、応力等に起因する電極剥離に対して、アンカー効果が発現するので、裏面側集電極１１の透明導電膜層７への密着性が向上する。
【００３７】
そして、開口部１０ａにおける幅方向（ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において開口部１０ａが延在する方向と直交する方向）の両端側にはひさし状の突出部１０ｃが形成され、開口部１０ｂにおける幅方向（ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向において開口部１０ｂが延在する方向と直交する方向）の両端側にはひさし状の突出部１０ｄが形成されている。すなわち、開口部１０ａおよび開口部１０ｂは、下層側の幅が透明樹脂層８の表面側の幅よりも幅広とされた２段構造とされている。なお、開口部１０ａおよび開口部１０ｂは、２段以上の多段構造とされても良い。
【００３８】
このひさし状の突出部１０ｃが幅方向における両端側の裏面側グリッド電極１１ａを押さえ込むことにより、裏面側グリッド電極１１ａと該裏面側グリッド電極１１ａの下部の透明導電膜層７との密着性がさらに向上する。また、ひさし状の突出部１０ｄが幅方向における両端側の裏面側バス電極１１ｂを押さえ込むことにより、裏面側バス電極１１ｂと該裏面側バス電極１１ｂの下部の透明導電膜層７との密着性がさらに向上する。この結果、裏面側集電極１１の細線化に伴う、透明導電膜層７に対する密着強度の低下が抑制され、信頼性に優れた高アスペクト比の裏面側集電極１１が実現されている。
【００３９】
すなわち、裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂは、開口部１０ａ内または開口部１０ｂ内における直下の層（透明導電膜層７）との接続部分の面積が、ｎ型単結晶シリコン基板１の面方向における該接続部分以外の断面積よりも広くされることにより、透明導電膜層７との密着性がさらに向上する。そして、該接続部分以外の断面積は、透明導電膜層７との接続部分の面積の０．６倍以下とされることが好ましい。該接続部分以外の断面積を透明導電膜層７との接続部分の面積の０．６倍以下とすることにより、裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂは、透明導電膜層６との良好な密着性が得られる。
【００４０】
透明樹脂層１０は、光をヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池に透過させ、また受光面側集電極９との絶縁のために、光透過性および絶縁性を有する透光性絶縁樹脂層である。
【００４１】
したがって、本実施の形態にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池によれば、下層との密着性に優れ、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極が実現された、光電変換効率および信頼性に優れた太陽電池が実現されている。
【００４２】
つぎに、上述した実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法について図５および図６〜図１７を参照して説明する。図５は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。図６〜図１７は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。図６〜図１０および図１２〜図１７は、要部断面図である。図１１は、開口部８ａおよび開口部８ｂが形成された状態を示す上面図である。
【００４３】
まず、光入射面となる主面の面方位が（１００）であり、厚みが２００μｍ程度のｎ型単結晶シリコン基板１の両面を有機溶剤、酸、アルカリ等で洗浄する。つぎに、ｎ型単結晶シリコン基板１を熱アルカリ水溶液に３分間浸漬してインゴットからのスライス時に基板表面に生じるダメージ層をたとえば１０μｍ厚程度除去した後、超純水によるリンス洗浄を行う。熱アルカリ水溶液としては、たとえば数重量％〜２０重量％程度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を７０℃〜９０℃程度に加熱したアルカリ水溶液を用いることができる。なお、これらの基板表面の処理方法として、プラズマ、ＵＶ、オゾン等を用いたドライクリーニング法や熱処理等など、シリコン基板表面状態に応じた洗浄方法を適宜用いることができる。
【００４４】
つぎに、数％のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）水溶液を混入して７０℃〜９０℃程度に保持した数重量％〜１０数重量％程度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液にｎ型単結晶シリコン基板１を１５〜３０分間浸漬し、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面をエッチングする。これにより、平均数μｍ〜十数μｍの凹凸ピッチと凹凸高さとを有する凹凸からなるテクスチャー構造（図示せず）が、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面に形成される（ステップＳ１００）。その後、超純水によりｎ型単結晶シリコン基板１のリンス洗浄を行う。
【００４５】
このような異方性エッチングにより、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面には｛１１１｝面が露出したピラミッド型のテクスチャーが形成されたテクスチャー構造が得られる。このようなテクスチャー構造を形成するためのエッチング条件として、たとえばエッチング速度は｛１００｝面が最も速く、｛１１０｝面、｛１１１｝面が最も遅くなるようにエッチング条件が調整されていればよい。なお、ここでは、水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合について示したが、エッチング液としては水酸化カリウム水溶液や他のアルカリ溶剤を用いてもよい。
【００４６】
また、ここではｎ型単結晶シリコン基板１における｛１００｝面と、｛１１０｝面および｛１１１｝面とのエッチング速度比を増大させる目的でアルカリ水溶液中にＩＰＡを添加する場合について示したが、添加剤は特にこれに限定されることはない。たとえばＩＰＡを添加した場合と同等以上のエッチング速度比を得ることができれば、他の添加剤を用いてもよく、あるいは添加剤を使用しなくてもよい。これらの添加剤の使用の有無および種類は実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の効果には何ら支障をきたさない。
【００４８】
つぎに、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面に付着している汚染物を除去するため、洗浄工程として、たとえばオソン水洗浄が行われる（図６、ステップＳ１１０）。まず、たとえば濃度２０ｐｐｍ程度のオゾン水を含有する溶液へｎ型単結晶シリコン基板１を浸漬する浸漬工程により、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に再付着しやすい不純物（金属、有機等）が除去されるともに、同時に４ｎｍ以下程度の酸化膜がｎ型単結晶シリコン基板１の表面に形成される。ｎ型単結晶シリコン基板１を浸漬する溶液のオゾン水の濃度は１ｐｐｍ以上が好ましい。このようなオゾン水濃度の溶液にｎ型単結晶シリコン基板１を数分程度浸漬させることにより、所望の不純物の除去と酸化膜の形成を行うことができる。
【００４９】
つぎに、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に形成された酸化膜を、たとえば５重量％のフッ酸（ＨＦ）の水溶液で除去する。フッ酸を含有する溶液を用いることにより、特にシリコン系の太陽電池の製造においてシリコンの酸化膜を効率良く除去できる。また、形成された酸化膜の厚みにあわせて、フッ酸を含む洗浄液の濃度を調整する、または洗浄時間を調整して洗浄を行うことができる。
【００５０】
つぎに、テクスチャーが形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の表面に、シリコン系薄膜が形成される（ステップＳ１２０）。シリコン系薄膜の成膜には、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、一般に、基板温度１００℃〜３００℃、圧力５Ｐａ〜１０００Ｐａ、高周波パワー密度１Ｗ／ｃｍ２〜５００Ｗ／ｃｍ２の条件が好適である。シリコン系薄膜の形成に使用する原料ガスとしては、たとえばシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシリコン含有ガス、またはこれらのガスと水素（Ｈ２）とを混合したものが用いられる。なお、シリコン系薄膜層の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron  Cyclotron  Resonance）法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等の公知手法も用いることができる。
【００５１】
まず、テクスチャーが形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の光入射面（受光面）となる一面側の表面に、実質的に真性な真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２が成膜される（図７）。真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２は、たとえばシリコンと水素とで構成されるｉ型水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、シリコンと水素と酸素とで構成されるｉ型水素化非晶質酸化シリコン（ａ−ＳｉＯｘ：Ｈ）、シリコンと水素と炭素とで構成されるｉ型水素化非晶質炭化シリコン（ａ−ＳｉＣｘ：Ｈ）により構成することができる。真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２は、これらの中でも約５ｎｍの厚みを有するｉ型水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）であることが好ましい。
【００５２】
実質的に真性な真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２の形成後、ｐ型の導電性を有するｐ型非晶質シリコン系薄膜層３が真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２上に形成される（図７）。ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３の形成に用いるｐ型ドーパントとしては、たとえば３族元素であるボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などが挙げられる。成膜時に、シラン（ＳｉＨ４）などのソースガスに、これらの少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することで、膜をｐ型に価電子制御できる。
【００５３】
また、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３を形成するためのドーパントガスとしては、たとえばジボラン（Ｂ２Ｈ６）等が好ましい。また、メタン（ＣＨ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ゲルマン（ＧｅＨ４）等の異種元素を含むガスを添加することで、膜を合金化してエネルギーギャップを変更することもできる。
【００５４】
つぎに、テクスチャーが形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の他面側の表面に、実質的に真性な真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４が成膜される（図７）。真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４は、たとえばシリコンと水素とで構成されるｉ型水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、シリコンと水素と酸素とで構成されるｉ型水素化非晶質酸化シリコン（ａ−ＳｉＯｘ：Ｈ）、シリコンと水素と炭素とで構成されるｉ型水素化非晶質炭化シリコン（ａ−ＳｉＣｘ：Ｈ）により構成することができる。真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４は、これらの中でも約５ｎｍの厚みを有するｉ型水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）であることが好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件および原料ガスとしては、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２と同様の条件を使用できる。
【００５５】
実質的に真性な真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４の形成後、ｎ型の導電性を有するｎ型非晶質シリコン系薄膜層５が真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４上に形成される（図７）。ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５の形成に用いるｎ型ドーパントとしては、たとえば５族元素であるリン（Ｐ）、チッソ（Ｎ）、砒素（Ａｓ）などが挙げられる。成膜時に、シラン（ＳｉＨ４）などのソースガスに、これらの少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することで、膜をｎ型に価電子制御できる。
【００５６】
また、上記ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５を形成するためのドーパントガスとしては、たとえばホスフィン（ＰＨ３）等が好ましい。また、メタン（ＣＨ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ゲルマン（ＧｅＨ４）等の異種元素を含むガスを添加することで、膜を合金化してエネルギーギャップを変更することもできる。
【００５７】
ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５は、たとえばｎ型非晶質シリコン系薄膜層の単層により構成してもよいが、ｎ型非晶質シリコン系薄膜層とｎ型微結晶シリコン系薄膜層との二層により構成してもよい。真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３およびｎ型非晶質シリコン系薄膜層５の膜厚は、それぞれ３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましい。
【００５８】
また、本実施の形態では、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２とｐ型非晶質シリコン系薄膜層３とを先に形成する場合について示しているが、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４とｎ型非晶質シリコン系薄膜層５とを先に形成してもよい。さらに、本実施の形態では、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面となる主面側に真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２とｐ型非晶質シリコン系薄膜層３とを形成する場合について示したが、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４とｎ型非晶質シリコン系薄膜層５とを受光面となる主面側に形成し、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２とｐ型非晶質シリコン系薄膜層３とをｎ型単結晶シリコン基板１の裏面側に形成してもよい。
【００５９】
つぎに、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３とｎ型非晶質シリコン系薄膜層５とが形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の表面に、透明導電膜層が形成される（ステップＳ１３０）。まず、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３上に、透明導電膜層６としてたとえば３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みを有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜がスパッタリング法により形成される（図８）。スパッタリングターゲットは、たとえば酸化スズ（ＳｎＯ２）を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）へ０．５重量％〜５重量％添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いることができる。ここでは透明導電膜層６として、スパッタリングターゲットの添加物として酸化スズ（ＳｎＯ２）を用いて成膜されるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を示したが、透明導電膜層６はこれに限定されない。たとえばドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）から選択した少なくとも１種類以上の元素を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）へ添加したスパッタリングターゲットを用いて形成した透明導電膜を用いることができる。
【００６０】
なお、ここでは透明導電膜層６の成膜方法として、スパッタリング法を用いる場合について説明したが、透明導電膜層６の成膜方法はこれに限定されない。スパッタリング法の他にも、たとえば蒸着法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、あるいは液状にした原料を噴霧加熱する方法やインクジェット法など公知の方法を用いて透明導電膜層６を形成することができる。
【００６１】
つぎに、ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５上に、透明導電膜層６の形成と同様の手順で、たとえば３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みを有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜が透明導電膜層７として成膜される（図８）。
【００６２】
つぎに、透明導電膜層６の上に透明樹脂層８が形成される（ステップＳ１４０、図９、図１０、図１１）。透明樹脂層８の形成には、たとえばフォトリソグラフ法を利用して、感光性樹脂パターンを形成する方法を利用することができる。感光性樹脂としては、ネガ型（光が照射された部分が硬化する）樹脂を使用する。また、感光性樹脂としてはポジ型（光が照射された部分が現像で溶解する）樹脂を用いてもよい。
【００６３】
本実施の形態では、透明導電膜層６の上に感光性樹脂からなるドライフィルムをラミネートし、露光マスク（フォトマスク）を用いてドライフィルムを露光することにより、残存させる部分を硬化状態に、また不要部を現像可能状態とする。そして、不要部を現像して除去することにより透明樹脂層８を形成する。また、透明樹脂層８の形成方法は、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法、およびダイコート法、ディップコート法、吐出コート法、ロールコート法、バーコート法等の塗布法を使用できる。また、感光性樹脂の代わりに、エポキシ樹脂とウレタン樹脂とが所定の体積割合で配合されている熱硬化性樹脂などを用いて、レーザー光の照射により熱硬化性樹脂の不要部を除去する方法を用いてもよい。
【００６４】
本実施の形態では、露光に用いるフォトマスクとして多階調マスクを用いる。ここで、多階調マスクについて説明する。多階調マスクとは、露光部分、中間露光部分、および未露光部分の異なる３つの露光レベルの露光を行うことが可能なマスクであり、透過した光が複数の異なる強度で感光性樹脂に照射される露光マスクである。これにより、一度の露光工程および現像工程により、複数（代表的には２種類）の厚さの領域を有するパターン形状を形成することが可能である。このような多階調マスクを用いることにより、複数の厚さの領域を有するパターン形状を形成する場合に、使用する露光マスク（フォトマスク）の枚数を削減することが可能となる。
【００６５】
多階調マスクの代表例としては、たとえば図１８に示すようなグレートーンマスク１００がある。図１８は、多階調マスクの一例を説明する図である。図１８に示すように、グレートーンマスク１００は、透光性基板１０１、遮光部１０２および回折格子１０３を備えて構成される。遮光部１０２および回折格子１０３は、透光性基板１０１の一面上に形成される。
【００６６】
透光性基板１０１としては、石英やフィルム等の透光性基板を用いることができる。遮光部１０２および回折格子１０３は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。なお、回折格子１０３には、既定の形成ピッチの規則的なスリット、ドット、メッシュ等のパターン、または形成ピッチの異なる不規則なスリット、ドット、メッシュ等のパターンのどちらも用いることができる。
【００６７】
遮光部１０２においては、光透過率が０％である。一方、回折格子１０３においては、１０％〜７０％の範囲で光透過率の調整が可能である。回折格子１０３における光透過率は、スリット、ドット、メッシュ等のパターンで形成された光透過部の間隔（幅）およびピッチの調整により可能であり、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔とすることにより光透過率を制御することができる。
【００６８】
グレートーンマスク１００に露光光を照射した場合は、たとえば図１９に示すように、遮光部１０２においては光透過率は０％であり、遮光部１０２および回折格子１０３が設けられていない領域では光透過率は１００％である。図１９は、多階調マスクの光透過率の一例を説明する図である。
【００６９】
また、多階調マスクの他の代表例としては、図２０に示すようなハーフトーンマスク１１０がある。図２０は、多階調マスクの他の一例を説明する図である。図２０に示すように、ハーフトーンマスク１１０は、透光性基板１１１、半透過部１１２および遮光部１１３を備えて構成される。半透過部１１２は、モリブデンシリサイド窒化物（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、モリブデンシリサイド酸化物（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）、クロムシリサイド（ＣｒＳｉ）などを用いて形成することができる。遮光部１１３は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。光の透過率の調整は、図１９と同様に、半透過部１１２の材料により調整可能である。
【００７０】
本実施の形態では、図２１に示すように透光性基板１１１上に設けられた幅広の半透過部１１２上に該半透過部１１２よりも幅狭の遮光部１１３が設けられたハーフトーンマスク１２０を用いて、部分的に露光量（感光量）と現像条件とを調整する。図２１は、実施の形態１において開口部８ａの形成に用いる多階調マスクを説明する図である。これにより、受光面側集電極９のうち受光面側グリッド電極９ａの形成用の開口部として、図９に示すように透明導電膜層側の開口幅Ｗ１が透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２よりも広い、２種類の厚さの領域（２種類の幅の領域）を有する開口部８ａが形成される。そして、開口部８ａは、受光面側グリッド電極９ａの延在方向に平行に、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内における受光面側グリッド電極９ａの形成位置および形成本数に対応して形成される。
【００７１】
透明樹脂層８の膜厚は、たとえば１０μｍ〜３０μｍ程度、透明導電膜層側の開口幅Ｗ１は、たとえば幅２０μｍ〜１００μｍ程度、透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２は、たとえば１０μｍ〜６０μｍ程度とされる。本実施の形態では、透明樹脂層８の膜厚は、３０μｍ程度、透明導電膜層側の開口幅Ｗ１は５０μｍ程度、透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２は３０μｍ程度とされる。また、開口部８ａの突出部の下部の開口高さＷ３は、透明樹脂層８の高さ（厚み）より低く、透明導電膜層６の表面形状に反映されているテクスチャー構造の凹凸形状の頂点高さよりも高くなるように調整される。これにより、開口部８ａにおける幅方向の両端側には、透明樹脂層８の上面側の側面部が内側に突出したひさし状の突出部８ｃが形成される。本実施の形態では、受光面側の突出部の下部の開口高さＷ３は数〜十数μｍとされる。
【００７２】
また、同様に、図２２に示すように透光性基板１１１上に設けられた幅広の半透過部１１２上に該半透過部１１２よりも幅狭の複数本の遮光部１１３が並列に設けられたハーフトーンマスク１３０を用いて、部分的に露光量（感光量）と現像条件とを調整する。図２２は、実施の形態１において開口部８ｂの形成に用いる多階調マスクを説明する図である。これにより、受光面側集電極９のうち受光面側バス電極９ｂの形成用の開口部として、図１０に示すように透明導電膜層側の開口幅Ｗ１が透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２よりも広い、２種類の厚さの領域を有する開口部８ｂが、受光面側バス電極９ｂの延在方向に平行に、複数本並列に形成される。
【００７３】
なお、この場合は、開口部８ｂにおける透明導電膜層６側の部分（幅広の開口部分）は幅方向において連通しており、開口部８ｂにおける透明樹脂層の上面側の部分（幅狭の開口部分）は幅方向において分割されている。本実施の形態では、図１０に示すように４本のライン状の開口部８ｂが４本並列に形成されて、全体として１本の受光面側バス電極９ｂの形成用の開口部とされている。そして、開口部８ｂは、受光面側バス電極９ｂの延在方向に平行に、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内における受光面側バス電極９ｂの形成位置および形成本数に対応して形成される。
【００７４】
また、開口部８ｂの１本当たりにおける透明導電膜層側の開口幅Ｗ１、透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２および突出部の下部の開口高さＷ３は、たとえば開口部８ａと同等になるように形成される。また、開口部８ｂにおける幅方向の両端側には、透明樹脂層の上面側の側面部が内側に突出したひさし状の突出部８ｄが形成される。
【００７５】
なお、本実施の形態では、受光面側バス電極９ｂの延在する方向に平行な複数本の開口部８ｂにより全体として１本の受光面側バス電極９ｂの形成用の開口部が構成されているが、受光面側グリッド電極９ａの延在する方向に平行な複数本の開口部８ａにより全体として１本の受光面側グリッド電極９ａの形成用の開口部が構成されてもよい。
【００７６】
つぎに、透明樹脂層８に形成された開口部８ａ内にメッキ法を用いて受光面側グリッド電極９ａが形成され、透明樹脂層８に形成された開口部８ｂ内にメッキ法を用いて受光面側バス電極９ｂが形成されることにより、受光面側集電極９が形成される（ステップＳ１５０、図１２、図１３）。本実施の形態では、受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは電解メッキ法により形成され、プロセス温度は１００℃以下とされる。また、受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂは、たとえば高さ１０μｍ〜５０μｍ、幅２０μｍ〜１００μｍとすることができる。また、受光面側バス電極９ｂについては、開口部８ｂを複数本形成した最大幅は、たとえば５００μｍ〜２０００μｍ程度とすることができる。
【００７７】
受光面側グリッド電極９ａは、開口部８ａにおいて透明導電膜層６に直接接触して該透明導電膜層６に機械的および電気的に接続するように、開口部８ａを埋めて形成される。受光面側バス電極９ｂは、開口部８ｂにおいて透明導電膜層６に直接接触して該透明導電膜層６に機械的および電気的に接続するように、開口部８ｂを埋めて形成される。
【００７８】
また、開口部８ａと開口部８ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内の一部において交差している。これにより、受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内において開口部８ａと開口部８ｂとが交差する部分において機械的および電気的に接続して形成される。
【００７９】
ここで、突出部の下部の開口高さＷ３が透明樹脂層８の高さ（厚み）より低く調整されているため、開口部８ａにおける幅方向の両端側にはひさし状の突出部８ｃが形成され、開口部８ｂにおける幅方向の両端側にはひさし状の突出部８ｄが形成されている。このひさし状の突出部８ｃが幅方向における両端側の受光面側グリッド電極９ａを押さえ込むことにより、受光面側グリッド電極９ａと該受光面側グリッド電極９ａの下部の透明導電膜層６との密着性が向上する。また、ひさし状の突出部８ｄが幅方向における両端側の受光面側バス電極９ｂを押さえ込むことにより、受光面側バス電極９ｂと該受光面側バス電極９ｂの下部の透明導電膜層６との密着性が向上する。これにより、透明樹脂層８は、透明導電膜層６と受光面側集電極９（受光面側グリッド電極９ａ、受光面側バス電極９ｂ）との密着性を高める機能を兼ね備えている。
【００８０】
たとえば、本実施の形態では、硫酸銅と希硫酸に添加剤、光沢剤等を混合したメッキ液を用いて、電解メッキ法により、銅を主金属とする受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂを形成する。受光面側集電極９となる銅は、透明導電膜層６の界面から析出させる。この際、透明導電膜層６の表面には、ｎ型単結晶シリコン基板１に形成されたテクスチャー構造が反映された凹凸形状が形成されているため、凹部で析出が進み、凸部で析出するように制御する必要がある。
【００８１】
このような析出速度を制御するためには、添加剤および光沢剤を調整することで、凸部で反応を制御する或いは凹部で析出反応・核生成を促進させる作用を持たせる必要がある。また、突出部の下部の開口高さＷ３は、透明導電膜層６の表面の凹凸形状の頂点高さより大きくなるようにあらかじめ調整する。この突出部の下部の開口高さＷ３を調整することでメッキ液の供給を阻害せず、透明樹脂層８の下面となる領域、すなわちひさし状の突出部８ｄと透明導電膜層６との間の領域に金属密度の高い銅電極を形成できる。
【００８２】
本実施の形態では、受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとに銅を用いた場合について示したが、受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとの材料はこれに限定されない。たとえば、銅（Ｃｕ），錫（Ｓｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、これらの金属のうちの一種以上を含む合金により受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとを形成することができる。また、受光面側グリッド電極９ａと受光面側バス電極９ｂとは、複数の導電膜（メッキ膜）の積層体により構成されていてもよい。なお、ここでは、電解メッキ法を用いる場合について説明したが、無電解メッキ法を用いてもよい。
【００８３】
つぎに、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側についても、上述した受光面側と同様に、透明導電膜層７の上にドライフィルムをラミネートし、多階調マスクを用いて露光することにより、残存させる部分を硬化状態に、また不要部を現像可能状態とする。そして、不要部を現像して除去することにより透明樹脂層１０を形成する（ステップＳ１６０、図１４、図１５）。また、感光性樹脂の代わりに、エポキシ樹脂とウレタン樹脂とが所定の体積割合で配合されている熱硬化性樹脂などを用いて、レーザー光の照射により熱硬化性樹脂の不要部を除去する方法を用いてもよい。さらに、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側に用いる透明樹脂層１０は、特に近赤外域の光の吸収しない材料を選定することができ、同波長域の光を反射する材料を用いることもできる。
【００８４】
これにより、裏面側集電極１１のうち裏面側グリッド電極１１ａの形成用の開口部として、図１４に示すように透明導電膜層側の開口幅Ｗ１が透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２よりも広い、２種類の厚さの領域（２種類の幅の領域）を有する開口部１０ａが形成される。そして、開口部１０ａは、裏面側グリッド電極１１ａの延在方向に平行に、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内における裏面側グリッド電極１１ａの形成位置および形成本数に対応して形成される。
【００８５】
透明導電膜層側の開口幅Ｗ１、透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２、突出部の下部の開口高さＷ３の条件は、受光面側と同じである。また、受光面側と同様に、開口部１０ａにおける幅方向の両端側には、透明樹脂層１０の上面側の側面部が内側に突出したひさし状の突出部１０ｃが形成される。
【００８６】
同様に、裏面側集電極１１のうち裏面側バス電極１１ｂの形成用の開口部として、図１５に示すように透明導電膜層側の開口幅Ｗ１が透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２よりも広い、２種類の厚さの領域を有する開口部１０ｂが、受光面側バス電極９ｂの延在方向に平行に、複数本並列に形成される。
【００８７】
なお、この場合は、開口部１０ｂにおける透明導電膜層７側の部分（幅広の開口部分）は幅方向において連通しており、開口部１０ｂにおける透明樹脂層の上面側の部分（幅狭の開口部分）は幅方向において分割されている。本実施の形態では、図１５に示すように４本のライン状の開口部１０ｂが４本並列に形成されて、全体として１本の裏面側バス電極１１ｂの形成用の開口部とされている。そして、開口部１０ｂは、裏面側バス電極１１ｂの延在方向に平行に、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内における裏面側バス電極１１ｂの形成位置および形成本数に対応して形成される。
【００８８】
また、開口部１０ｂの１本当たりにおける透明導電膜層側の開口幅Ｗ１、透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２および突出部の下部の開口高さＷ３は、たとえば開口部１０ａと同等になるように形成される。また、開口部１０ｂにおける幅方向の両端側には、透明樹脂層の上面側の側面部が内側に突出したひさし状の突出部１０ｄが形成される。
【００８９】
つぎに、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側についても、上述した受光面側と同様に、透明樹脂層１０に形成された開口部１０ａ内にメッキ法を用いて裏面側グリッド電極１１ａが形成され、透明樹脂層１０に形成された開口部１０ｂ内にメッキ法を用いて裏面側バス電極１１ｂが形成されることにより、裏面側集電極１１が形成される（ステップＳ１７０、図１６、図１７）。また、裏面側グリッド電極１１ａおよび裏面側バス電極１１ｂは、たとえば高さ１０μｍ〜５０μｍ、幅２０μｍ〜１００μｍとすることができる。また、受光面側バス電極９ｂについては、開口部８ｂを複数本形成した最大幅は、たとえば５００μｍ〜２０００μｍ程度とすることができる。
【００９０】
以上の工程を実施することにより、図１〜図４に示される構造を有する実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池が得られる。
【００９１】
なお、上記においては、透明樹脂層および集電極を受光面側から形成したが、裏面側から形成してもよい。また、ドライフィルムを両面に連続して形成する等、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせが可能である。
【００９２】
上述したように、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法では、表面から厚み方向に貫通する開口部を有する透明樹脂層を透明導電膜層上に形成し、該開口部内にメッキ法により導体層を形成することにより、直下の透明導電膜層に機械的および電気的に接続する集電極を開口部内に形成する。これにより、延在方向に垂直な断面のアスペクト比が高い場合においても、高アスペクト比のグリッド電極およびバス電極からなる集電極が製造可能である。
【００９３】
また、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法では、透明樹脂層の開口部に埋設された集電極は、少なくとも上面が露出した状態で全体または一部が透明樹脂層に埋設される。そして、開口部における幅方向の両端側にはひさし状の突出部が形成される。すなわち、開口部は、下層側の幅が透明樹脂層の表面側の幅よりも幅広とされた２段構造とされる。このひさし状の突出部が幅方向における両端側の集電極を押さえ込むことにより、開口部内の集電極に対して透明樹脂層の押圧によるアンカー効果が発現するので、集電極の透明導電膜層に対する密着性が向上し、集電極の剥離を抑制する効果が得られる。これにより、応力等に起因する電極剥離に対して、アンカー効果が発現するので、集電極の透明導電膜層への密着性が向上する。これにより、集電極の細線化に伴う、透明導電膜層に対する密着強度の低下が抑制され、信頼性に優れた高アスペクト比の集電極が製造可能である。
【００９４】
そして、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法では、耐熱性の低い要素に対して過度の加熱が掛からない。このため、たとえば耐熱性の低いアモルファスシリコン薄膜や酸化・還元しやすい透明導電膜層を太陽電池構成として備える場合においても、過度の加熱に起因した太陽電池特性の低下を防止することができる。
【００９５】
すなわち、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法によれば、太陽電池の製造工程の１つである受光面側集電極の形成を行うために透明樹脂層を利用し、該透明樹脂層の作製段階において、集電極の高さおよび形状等をコントロールすることが可能である。これにより、集電極の線幅およびアスペクト比を自由に変更することができる。このため、受光面積のロスとなる集電極によるシャドーロスを極力低減させることが可能な、極めて細い、適当な抵抗が確保された集電極を形成することができる。また、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法では、スクリーンマスクを使用しないため、従来問題となっていた目詰まり等による断線がなく、印刷法のように該断線に起因して太陽電池１枚または１ロットの全てが不良になることがない。
【００９６】
したがって、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法によれば、下層との密着性に優れ、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極が実現された、光電変換効率および信頼性に優れた太陽電池が製造可能である。
【００９７】
実施の形態２．
図２３は、本発明の実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部８ａおよび開口部８ｂが形成された状態を示す上面図である。図２４は、実施の形態２にかかる開口部８ａの概略構成を示す斜視図であり、図２３中の線分Ｃに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図２５は、実施の形態２にかかる開口部８ａの概略構成を示す斜視図であり、図２３中の線分Ｃ’に沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図２４および図２５においては、透明導電膜層６、透明樹脂層８、開口部８ａに注目して示している。
【００９８】
実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、延在方向に垂直な断面形状の異なる２種類の開口部８ａが形成されている。図２４に示す開口部８ａでは、透明樹脂層８の透明導電膜層６側における幅方向の端部位置が透明樹脂層８の表面側の幅方向の端部位置よりも外側に位置して、透明樹脂層８の厚み方向における途中位置よりも上部の幅が透明樹脂層８の上面側の幅と同じとされる。したがって、図２４に示す開口部８ａでは、延在方向に垂直な断面形状が、透明導電膜層６側の幅が透明樹脂層８の上面側の幅よりも幅広とされている。図２５に示す開口部８ａでは、透明樹脂層８の透明導電膜層６側における幅方向の端部位置が透明樹脂層８の表面側の幅方向の端部位置と同じとされ、透明導電膜層６側の幅が透明樹脂層８の上面側の幅と同じとされる。したがって、図２５に示す開口部８ａでは、延在方向に垂直な断面形状が、一般的な四角形状（角型）とされている。すなわち、実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池では、１本のライン状の開口部８ａにおいて、図２４および図２５に示す２種類の断面形状を有する開口部８ａが形成されている。
【００９９】
なお、実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部８ａの形状および該開口部８ａ内に埋設される受光面側グリッド電極９ａの形状が異なること以外は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池と同様の構成を有する。したがって、実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部８ａの形状および該開口部８ａ内に埋設される受光面側グリッド電極９ａの形状が異なること以外は、図５に示したフローチャートに沿って、実施の形態１の場合と同様にして作製される。
【０１００】
図２４に示す開口部８ａの構造は、実施の形態１の場合と同様に、メッキ電極である受光面側グリッド電極９ａの透明導電膜層に対する密着性改善に寄与し、直列抵抗成分の低下により光電変換効率の向上に寄与する。また、図２５に示す開口部８ａの構造は、図２４に示す開口部８ａの構造と比較した場合には、受光面側グリッド電極９ａの透明導電膜層に対する密着性が低下する可能性があるものの、透明導電膜層６側の幅をおなじにした場合には開口率が大きくなるため、受光面側グリッド電極９ａによる光のシャドーロスが低減する。これにより、より多くの光が太陽電池内に入射できるため、光電変換効率の向上に寄与する。
【０１０１】
このように、同一ライン上の開口部８ａ（受光面側グリッド電極９ａ）に、開口率と密着性とのバランスの良い組み合わせを用いることで、光電変換効率の向上に寄与することができる。また、このような構造を開口部８ｂにも適用することにより、より光電変換効率の向上に寄与することができる。また、このような構造を開口部１０ａ、開口部１０ｂに適用してもよい。
【０１０２】
上述したように、実施の形態２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法によれば、下層との密着性に優れ、より光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極が実現された、光電変換効率および信頼性に優れた太陽電池が製造可能である。
【０１０３】
実施の形態３．
図２６は、本発明の実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部８ａおよび開口部８ｂが形成された状態を示す上面図である。図２７は、実施の形態３にかかる開口部８ｂの概略構成を示す斜視図であり、図２６中の線分Ｅに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図２８〜図３１は、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するための図である。図２８は、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図２７中の線分Ｆ−Ｆ’に沿った要部断面図である。図２９は、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図２７中の線分Ｇ−Ｇ’に沿った要部断面図である。図３０は、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図２６中の線分Ｈ−Ｈ’に沿った要部断面図である。図３１は、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の概略構成を示す要部断面図であり、図２６中の線分Ｈ−Ｈ’に沿った要部断面図である。なお、図２８、図２９では、受光面側における１本のバス電極について示している。図２７においては、透明導電膜層６、透明樹脂層８、開口部８ｂ，非貫通開口部８ｆに注目して示している。
【０１０４】
実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部８ｂとして延在方向に垂直な断面形状の異なる２種類の開口部を有する。すなわち、開口部８ｂは、透明樹脂層８の表面から該透明樹脂層８の厚み方向に透明導電膜層６まで貫通する貫通開口部８ｅと、透明樹脂層８の表面から該透明樹脂層８の厚み方向に透明導電膜層６まで貫通しない非貫通開口部８ｆとが複数形成されることにより構成されている。貫通開口部８ｅは、非貫通開口部８ｆに対して相対的に深さが深い。非貫通開口部８ｆは、貫通開口部８ｅに対して相対的に深さが浅い。また、貫通開口部８ｅおよび非貫通開口部８ｆは、深さは異なるが、深さの基準となる透明樹脂層８の表面高さは同一である。
【０１０５】
同様に、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部１０ｂとして延在方向に垂直な断面形状の異なる２種類の開口部を有する。すなわち、開口部１０ｂは、透明樹脂層１０の表面から該透明樹脂層１０の厚み方向に透明導電膜層７まで貫通する貫通開口部１０ｅと、透明樹脂層１０の表面から該透明樹脂層１０の厚み方向に透明導電膜層７まで貫通しない非貫通開口部１０ｆとが複数形成されることにより構成されている。
【０１０６】
図２８に示す貫通開口部８ｅでは、延在方向に垂直な断面形状が、透明導電膜層６側の幅が透明樹脂層８の上面側の幅よりも幅広とされている。図２９に示す非貫通開口部８ｆでは、延在方向に垂直な断面形状が、一般的な四角形状（角型）とされ、且つ透明樹脂層８の表面から該透明樹脂層８の厚み方向に透明導電膜層６まで貫通していない。すなわち、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池では、１本のライン状の開口部８ｂにおいて、図２８および図２９に示す２種類の断面形状を有する開口部８ｂが形成されている。
【０１０７】
そして、透明樹脂層８における貫通開口部８ｅの形成部分と非貫通開口部８ｆの形成部分とにおいて、透明樹脂層の高さＤ１は同じである。また、非貫通開口部の透明樹脂層の高さＤ２は、非貫通開口部８ｆの底面の面方向においてほぼ均一とされ、透明樹脂層の高さＤ１よりも低い。
【０１０８】
更に、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池では、該太陽電池における開口部８ｂの延在方向における両端部および側面にも、透明樹脂層８として透明樹脂層８ｇが設けられている。すなわち、受光面側では、透明導電膜層６上における開口部８ｂの延在方向における両端側の外周縁部に透明樹脂層８ｇが設けられている。また、裏面側では、透明導電膜層７上における開口部１０ｂの延在方向における両端側の外周縁部に透明樹脂層８ｇが設けられている。そして、受光面側の透明樹脂層８ｇと側面の透明樹脂層８ｇと裏面側の透明樹脂層８ｇとがつながっている。すなわち、透明樹脂層８ｇは、ヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の側面を含めて透明導電膜層６上の外周縁部から透明導電膜層７上の外周縁部までの領域を覆っている。
【０１０９】
このような透明樹脂層８ｇを備えることにより、ヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池では、側面を介した受光面側と裏面側との電極の短絡を防止できるとともにヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の側面を保護できる。なお、このような構成の透明樹脂層８ｇは、開口部８ｂの延在方向における両端側だけでなく、ヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の側面の全周に設けられることが好ましい。
【０１１０】
なお、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部８ｂの形状および該開口部８ｂ内に埋設される受光面側バス電極９ｂの形状、および開口部１０ｂの形状および該開口部１０ｂ内に埋設される裏面側バス電極１１ｂの形状が異なること以外は、実施の形態１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池と同様の構成を有する。したがって、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池は、開口部８ｂの形状および該開口部８ｂ内に埋設される受光面側バス電極９ｂの形状、および開口部１０ｂの形状および該開口部１０ｂ内に埋設される裏面側バス電極１１ｂの形状が異なること以外は、図５に示したフローチャートに沿って、実施の形態１の場合と同様にして作製される。
【０１１１】
このような貫通開口部８ｅ、非貫通開口部８ｆ、透明樹脂層８ｇを有する透明樹脂層８の形成には、たとえばフォトリソグラフ法を利用して、感光性樹脂パターンを形成する方法を利用することができる。感光性樹脂としては、ポジ型（光が照射された部分が現像で溶解する）樹脂を用いることが好ましい。また、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側についても同様にして、貫通開口部１０ｅ、非貫通開口部１０ｆを有する透明樹脂層１０が形成される。
【０１１２】
透明樹脂層８に形成された貫通開口部内８ｅおよび非貫通開口部８ｆ内にメッキ法を用いて受光面側バス電極９ｂが形成される（図３１）。これにより、受光面側バス電極９ｂには、貫通開口部８ｅに形成されて透明導電膜層６に機械的および電気的に直接接続する下層接続領域と、非貫通開口部８ｆに形成されて透明導電膜層６に機械的および電気的に直接接続しない下層非接続領域とが形成される。下層接続領域と下層非接続領域とは、メッキ法により一体として作製されるため、該下層接続領域と下層非接続領域とは電気的にも機械的に接続されている。また、透明樹脂層８に形成された開口部８ａ内にメッキ法を用いて受光面側グリッド電極９ａが形成されることにより、受光面側集電極９が形成される。
【０１１３】
また、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側についても、上述した受光面側と同様に、透明樹脂層１０に形成された貫通開口部１０ｅ内および非貫通開口部１０ｆ内にメッキ法を用いて裏面側バス電極１１ｂが形成される（図３１）。これにより、裏面側バス電極１１ｂには、貫通開口部１０ｅに形成されて透明導電膜層７に機械的および電気的に直接接続する下層接続領域と、非貫通開口部１０ｆに形成されて透明導電膜層７に機械的および電気的に直接接続しない下層非接続領域とが形成される。また、透明樹脂層１０に形成された開口部１０ａ内にメッキ法を用いて裏面側グリッド電極１１ａが形成されることにより、裏面側集電極１１が形成される。
【０１１４】
この際、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側については、非貫通開口部上のバス電極の厚みＤ３（非貫通開口部８ｆ上のバス電極の厚み）が厚くなり、非貫通開口部８ｆ上のバス電極の表面から突出するように、バス電極の延在方向における隣接する非貫通開口部間の間隔Ｌ１（受光面側バス電極９ｂの延在方向における隣接する非貫通開口部８ｆ間の間隔）、およびバス電極の延在方向における非貫通開口部の幅Ｌ２（非貫通開口部８ｆの幅）の寸法、メッキの析出速度を制御する。同様に、ｎ型単結晶シリコン基板１の他面側についても、非貫通開口部上のバス電極の厚みＤ３（非貫通開口部１０ｆ上のバス電極の厚み）が厚くなり、非貫通開口部１０ｆ上のバス電極の表面から突出するように、バス電極の延在方向における隣接する非貫通開口部間の間隔Ｌ１（裏面側バス電極１１ｂの延在方向における隣接する非貫通開口部１０ｆ間の間隔）、およびバス電極の延在方向における非貫通開口部の幅Ｌ２（非貫通開口部１０ｆの幅）の寸法、メッキの析出速度を制御する。
【０１１５】
たとえば、本実施の形態では、硫酸銅と希硫酸に添加剤、光沢剤等を混合したメッキ液を用いて、電解メッキ法により、銅を主金属とする受光面側グリッド電極９ａおよび受光面側バス電極９ｂを形成する。その際、開口部８ｂ内および開口部１０ｂ内において凸部で析出が進み、凹部で析出を制御する必要がある。このような析出速度を制御するためには、添加剤および光沢剤を調整することで、凸部で反応を制御する或いは凹部で析出反応・核生成を促進させる作用を持たせる必要がある。また、非貫通開口部８ｆおよび非貫通開口部１０ｆにおける非貫通開口部間の間隔Ｌ１および非貫通開口部の幅Ｌ２の条件をＬ１＞Ｌ２とし、例えば非貫通開口部間の間隔Ｌ１を５００μｍ〜２０００μｍ、非貫通開口部の幅Ｌ２を１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【０１１６】
図２８に示す貫通開口部８ｅの構造は、実施の形態１の場合と同様に、メッキ電極である受光面側バス電極９ｂの透明導電膜層に対する密着性改善に寄与し、直列抵抗成分の低下により光電変換効率の向上に寄与する。
【０１１７】
また、図２９に示す非貫通開口部８ｆの構造は、図２８に示す貫通開口部８ｅの構造と比較した場合には、受光面側バス電極９ｂの透明導電膜層に対する密着性が低下する可能性がある。しかし、図２９に示す非貫通開口部８ｆの構造は、例えば、隣接する太陽電池セル同士を直列または並列に電気的に接続する銅箔等でなるタブと半田付け作業において加えられる圧力、加熱、冷却よる膨張、収縮によるセル割れや電極剥がれなど太陽電池セルの機械的強度が向上することで、製造時における歩留まりの低下の改善に寄与する。
【０１１８】
このように、同一ライン上の開口部８ｂ（受光面側バス電極９ｂ）に、太陽電池セルの機械的強度の向上と密着性とのバランスの良い組み合わせを用いることで、製造時における歩留まりの低下の改善と光電変換効率の向上に寄与することができる。また、このような構造を開口部８ａ，１０ａにも適用することにより、より製造時における歩留まりの低下の改善と光電変換効率の向上に寄与することができる。
【０１１９】
上述したように、実施の形態３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法によれば、下層との密着性に優れ、より光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極が実現された、光電変換効率および信頼性に優れた太陽電池が製造可能である。
【０１２０】
なお、上述した実施の形態においては、ヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池が、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層２、透明導電膜層６、真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層４、透明導電膜層７を備える場合について説明したが、これらの部材の有無は上述した実施の形態にかかる効果とは直接の関連はなく、これらのうち何れか１つ以上を備えてない場合においても、上述した実施の形態にかかる効果が得られるのは言うまでもない。
【０１２１】
また、上述した実施の形態においては、ヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池が、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面にテクスチャー構造を備えている場合について説明したが、テクスチャー構造を備えていない場合においても、上述した実施の形態にかかる効果が得られるのは言うまでもない。
【０１２２】
つぎに、具体的な実施例について説明する。まず、上述した実施の形態１において説明した製造方法に従ってヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、実施例１の太陽電池とした。つぎに、実施の形態２において説明した製造方法に従ってヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、実施例２の太陽電池とした。つぎに、実施の形態３において説明した製造方法に従ってヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、実施例３の太陽電池とした。なお、実施例１の太陽電池の受光面側グリッド電極９ａのアスペクト比は１程度、受光面側バス電極９ｂのアスペクト比は１程度、裏面側グリッド電極１１ａのアスペクト比は０．５程度、裏面側バス電極１１ｂのアスペクト比は０．５程度である。
【０１２３】
また、比較のため、比較例１の太陽電池を作製した。図３２は、比較例１にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。導電ペーストをスクリーン印刷し、焼成することにより、櫛形の裏面側集電極１１（裏面側グリッド電極１１ａ、裏面側バス電極１１ｂ）を作製した（ステップＳ２１０）こと以外は、実施例１と同様にしてヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、比較例１の太陽電池とした。基板の面方向における櫛形の裏面側集電極の形状は、裏面側集電極（裏面側グリッド電極、裏面側バス電極）と同じである。導電ペーストは、熱硬化型樹脂などに銀（Ａｇ）微粉末を含んだ銀ペーストを用いた。焼成温度は２００℃程度とした。
【０１２４】
また、比較のため、比較例２の太陽電池を作製した。多階調マスクを使用せず、通常の露光マスク（フォトマスク）を用いてドライフィルムを露光したこと以外は、上述した実施例１と同様にしてヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、比較例２の太陽電池とした。図３３は、比較例２にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造工程において、開口部８ａおよび開口部８ｂが形成された状態を示す上面図である。図３４は、比較例２にかかる開口部８ａの概略構成を示す斜視図であり、図３３中の線分Ｄに沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図３５は、比較例２にかかる開口部８ｂの概略構成を示す斜視図であり、図３３中の線分Ｄ’に沿って切り取った部分切り取り斜視図である。図３４および図３５においては、透明導電膜層６、透明樹脂層８、開口部８ａ、開口部８ｂに注目して示している。
【０１２５】
図３４に示す開口部８ａでは、延在方向に垂直な断面形状が、一般的な四角形状（角型）とされている。図３５に示す開口部８ｂでは、延在方向に垂直な断面形状が、一般的な四角形状（角型）とされている。なお、ここでは説明を省略するが、開口部１０ａおよび開口部１０ｂについても同様である。なお、比較例２の太陽電池の受光面側グリッド電極のアスペクト比は０．５程度、受光面側バス電極のアスペクト比は０．０１５程度、裏面側グリッド電極のアスペクト比は０．５程度、裏面側バス電極のアスペクト比は０．０１５程度である。
【０１２６】
また、比較のため、比較例３の太陽電池を作製した。図３６は、比較例３にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。導電ペーストをスクリーン印刷し、焼成することにより、櫛形の受光面側集電極および裏面側集電極（裏面側グリッド電極、裏面側バス電極）を作製した（ステップＳ２２０、ステップＳ２１０）こと以外は、上述した実施例１と同様にしてヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池セルを作製し、比較例３の太陽電池とした。なお、比較例３の太陽電池の受光面側グリッド電極のアスペクト比は０．３程度、受光面側バス電極のアスペクト比は０．０１５程度、裏面側グリッド電極のアスペクト比は０．３程度、裏面側バス電極のアスペクト比は０．０１５程度である。
【０１２７】
つぎに、上記した実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３の太陽電池について、ソーラーシミュレータにより出力を測定した。図３７は、実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３の太陽電池について、ソーラーシミュレータにより出力（ＩＶ特性）を測定した結果を示す特性図である。図３７においては、比較例３の太陽電池の出力を基準（＝１）として規格化した出力を示している。
【０１２８】
図３７より、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池は、比較例２および比較例３に比べて出力特性が向上したことが分かった。実施例１、実施例２、実施例３および比較例２の太陽電池は、集電極の形成方法として透明樹脂層を一部開口した部分にメッキ法を用いて基板両面に集電極を形成している。この際、比較例２に比べて、実施例１、実施例２および実施例３の集電極は、一部が透明樹脂層の下部に埋設されるように形成している。
【０１２９】
ここで、比較例２の集電極では、集電極上に透明樹脂層が存在しないため、形成後の熱プロセスによる熱収縮や応力発生等に起因する集電極自体の剥離頻度が高く出力特性の低下を招く。
【０１３０】
これに対して、実施例１、実施例２および実施例３の集電極では、集電極に対して透明樹脂層の押圧によるアンカー効果が発現するので、集電極の透明導電膜層に対する密着性が向上し、集電極の剥離を抑制する効果が得られる。この結果、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池では、集電極の直列抵抗損失を最小限に止め、光電変換効率をより向上させることが可能となる。このため、実施例１、実施例２および実施例３の集電極は、形成後の熱プロセスによる熱収縮や応力発生等に起因する集電極自体の剥離頻度が低くなり、出力特性が良好になる。
【０１３１】
また、比較例１の太陽電池では裏面側集電極を、比較例３の太陽電池では両面の集電極をスクリーン印刷法により銀ペーストを用いて形成している。銀ペーストをスクリーン印刷法により形成する場合、印刷後に２００℃〜３００℃程度で焼成（硬化）する。このため、比較例１および比較例３の太陽電池では、耐熱性の低いアモルファスシリコン薄膜や酸化・還元しやすい透明導電膜層の特性低下を招き、低温で製造した実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池と比較して、出力が低下したと考えられる。
【０１３２】
また、比較例１の太陽電池は、メッキ法を用いて形成した受光面側集電極が、熱プロセスの影響、すなわち裏面側集電極の焼成プロセスにより劣化し、さらに出力が低下したと考えられる。
【０１３３】
これらのことより、上述した実施の形態にかかるヘテロ接合結晶シリコン系太陽電池の製造方法により、受光面側集電極および裏面側電極を形成することにより、下層との密着性に優れ、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極が実現された、光電変換効率および信頼性に優れた太陽電池が製造可能であることがわかる。
【０１３４】
次に、図３８は、実施例１の太陽電池について、透明導電膜層側の開口幅Ｗ１と透明樹脂層の上面側の開口幅Ｗ２の開口比（Ｗ２／Ｗ１）と出力（ＩＶ特性）をソーラーシミュレータにより測定した結果を示す特性図である。図３８においては、実施例１の開口比（Ｗ２／Ｗ１）が１となる場合の太陽電池の出力を基準（＝１）として規格化した出力を示している。また、図中に示す結果は、太陽電池をそれぞれ１０枚作成し評価した結果である。図３８より、０．６＞（Ｗ２／Ｗ１）の場合には、集電極の透明導電膜層に対する密着性が不足することによる集電極の直列抵抗損失の増加が複数の太陽電池で発生した結果、出力の低下が発生する。これに対して、０．６≦（Ｗ２／Ｗ１）となる場合は、集電極の透明導電膜層に対する密着性の向上効果が安定して得られ、太陽電池の出力特性の安定化が図れることが分かる。
【０１３５】
また、上記の実施の形態で説明した構成を有する太陽電池セルを複数形成し、隣接する太陽電池セル同士を直列または並列に電気的に接続することにより、信頼性、光電変換効率に優れた太陽電池モジュールが実現できる。この場合は、たとえば隣接する太陽電池セルの一方の受光面側集電極と他方の裏面側集電極とを電気的に接続すればよい。
【０１３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。たとえば、上記実施の形態１乃至３それぞれに示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、上記実施の形態１乃至３にわたる構成要件を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
以上のように、本発明にかかる太陽電池は、光電変換効率の向上に好適な高アスペクト比の電極を備えた太陽電池の実現に有用である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  ｎ型単結晶シリコン基板、２  真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層、３  ｐ型非晶質シリコン系薄膜層、４  真性（ｉ型）非晶質シリコン系薄膜層、５  ｎ型非晶質シリコン系薄膜層、６，７  透明導電膜層、８  透明樹脂層、８ｇ  透明樹脂層、８ａ，８ｂ  開口部、８ｃ，８ｄ  突出部、８ｅ  貫通開口部、８ｆ  非貫通開口部、９  受光面側集電極、９ａ  受光面側グリッド電極、９ｂ  受光面側バス電極、１０  透明樹脂層、１０ａ，１０ｂ  開口部、１０ｃ，１０ｄ  突出部、１０ｅ  貫通開口部、１０ｆ  非貫通開口部、１１  裏面側集電極、１１ａ  裏面側グリッド電極、１１ｂ  裏面側バス電極、１００  グレートーンマスク、１０１  透光性基板、１０２  遮光部、１０３  回折格子、１１０，１２０，１３０  ハーフトーンマスク、１１１  透光性基板、１１２  半透過部、１１３  遮光部、Ｗ１  透明導電膜層側の開口幅、Ｗ２  透明樹脂層の上面側の開口幅、Ｗ３  突出部の下部の開口高さ、Ｄ１  透明樹脂層の高さ、Ｄ２  非貫通開口部の透明樹脂層の高さ、Ｄ３  非貫通開口部上のバス電極の厚み、Ｌ１  非貫通開口部間の間隔、Ｌ２  非貫通開口部の幅。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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