(57)【要約】  簡易に作製可能で高効率の太陽電池素子及びその製造方法を提供する。一導電型を有する半導体基板の裏面側に絶縁層を形成する。絶縁層の一部を除去することにより半導体基板を露出させて複数の第一貫通孔を形成する。絶縁層の上と、複数の第一貫通孔において露出している半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成して、第一接合領域を形成する。第一の層と絶縁層との一部を除去することにより半導体基板を露出させて複数の第二貫通孔を形成する。第一の層の上と、複数の第二貫通孔において露出している半導体基板上とに、逆導電型の第二の層を形成して、第二接合領域を形成する。第一の層上に、複数の第一接合領域同士を接続する第一導電部を形成する。第二の層上に、複数の第二接合領域同士を接続する第二導電部を形成する。複数の第一貫通孔および複数の第二貫通孔は、レーザー光照射により形成する。
2009096539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、
前記第一の層上に形成されるとともに、前記第二貫通孔内の前記半導体基板上において形成された逆導電型を有する第二の層と、
を有することを特徴とする太陽電池素子。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池素子であって、
前記第一貫通孔と前記第二貫通孔とは複数形成されており、
前記複数の第一貫通孔のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第一の層との界面に形成された複数の第一接合領域と、前記複数の第一接合領域同士を接続する第一導電部と、
前記複数の第二貫通孔のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第二の層との界面に形成された複数の第二接合領域同士と、前記複数の第二接合領域同士を接続する第二導電部と、
を備えることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項３】
受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されてなるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、
前記第二貫通孔において前記半導体基板の前記裏面近傍に形成されてなる、逆導電型を有する拡散層と、
を有することを特徴とする太陽電池素子。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池素子であって、
前記第一貫通孔と前記第二貫通孔とは複数形成されており、
前記複数の第一貫通孔内のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第一の層との界面に形成された複数の第一接合領域と、前記複数の第一接合領域同士を接続する第一導電部と、
前記複数の第二貫通孔内のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記拡散層との界面に形成された複数の第二接合領域と、前記複数の第二接合領域同士を接続する第二導電部と、
を備えることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の太陽電池素子であって、
前記第一の層が、前記第一貫通孔内と前記第二貫通孔内とに共通に形成されていることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載の太陽電池素子であって、
前記第一導電部と前記第二導電部とがそれぞれ、前記半導体基板の前記裏面側に複数の電極指を有する櫛歯状電極を備え、
前記複数の第一貫通孔が、前記第一導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列され、
前記複数の第二貫通孔が、前記第二導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列されている、
ことを特徴とする太陽電池素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の太陽電池素子であって、
前記半導体基板が、平面透視で前記絶縁層の前記第一貫通孔および前記第二貫通孔の形成された位置に凹部を有する、
ことを特徴とする太陽電池素子。
【請求項８】
受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、
前記絶縁層の上と、前記第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、
前記絶縁層に第二貫通孔を形成するため、前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、
前記第一の層の上と、前記第二貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、逆導電型の第二の層を形成する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記絶縁層の前記第一領域を除去する工程は、レーザー光を前記第一領域に照射して前記第一領域を除去する工程を含む、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一貫通孔に連通する凹部を前記半導体基板に形成するため、前記半導体基板の一部を除去する工程をさらに含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程は、レーザー光を第一の層と前記絶縁層の第二領域に照射して前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程を含む、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第二貫通孔に連通する凹部を前記半導体基板に形成するため、前記半導体基板の一部を除去する工程をさらに含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一及び第二貫通孔は、それぞれ複数形成され、
前記複数の第一貫通孔のそれぞれに形成されてなる前記半導体基板と前記第一の層との第一接合領域同士を接続する第一導電部を前記第一の層上に形成する工程と、
前記複数の第二貫通孔のそれぞれに形成されてなる前記半導体基板と前記第二の層との第二接合領域同士を接続する第二導電部を前記第二の層上に形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一導電部を形成する工程と前記第二導電部を形成する工程とがそれぞれ、前記半導体基板の前記裏面側に複数の電極指を有する櫛歯状電極を形成する工程を有し、
前記複数の第一貫通孔が、前記第一導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列され、
前記複数の第二貫通孔が、前記第二導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列される、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１５】
受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、
前記絶縁層に複数の第二貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、
前記複数の第二貫通孔より露出している前記半導体基板の前記裏面近傍に逆導電性を有する拡散層を形成する工程と、
前記絶縁層の上と、前記複数の第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽電池素子の主流製品は、結晶シリコン基板を用いたバルク型の結晶シリコン太陽電池素子である。この結晶シリコン太陽電池素子は、結晶シリコン基板が素子化工程により加工されることで作製される（例えば、特開平８−２７４３５６号公報（特許文献１）参照）。この結晶シリコン太陽電池素子を複数個接続した構成を有するのが、結晶シリコン太陽電池モジュールである。【０００３】
結晶シリコン太陽電池素子には、受光面に金属からなる表電極（多くはバスバー及びフィンガーと呼ばれる金属電極からなる）を有するタイプのほか、受光面には電極を設けず、正・負の両電極を非受光面側に配置したいわゆるＢＣ（バックコンタクト）型太陽電池素子がある（例えば、13th-EU-PSEC(1995), p1582（非特許文献１）参照）。【０００４】
従来の一般的なＢＣ型太陽電池素子の製造方法は、複数のマスク形成やパターニングを含む複雑なものであった（例えば、15th-NREL-Workshop(2005), p11〜22（非特許文献２）参照）。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、簡略に作製することが可能で、出力特性の優れたＢＣ型の太陽電池素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一形態にかかる太陽電池素子は、受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、前記絶縁層上に形成されるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、前記第一の層上に形成されるとともに、前記第二貫通孔内の前記半導体基板上において形成された逆導電型を有する第二の層と、を有する。
【０００７】
また、本発明の一形態にかかる太陽電池素子の製造方法は、受光面と前記受光面の裏面とを含み、一導電型を有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、前記絶縁層の上と、前記第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、前記絶縁層に第二貫通孔を形成するため、前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、前記第一の層の上と、前記第二貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、逆導電型の第二の層を形成する工程と、有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る太陽電池素子２０Ａの構造を部分的に示す断面模式図である。
【図２】太陽電池素子２０Ａの外観を示す図である。（ａ）は太陽電池素子２０Ａを表面側から見た図であり、（ｂ）は太陽電池素子２０Ａを裏側から見た図である。
【図３】図２の領域Ｒを拡大した模式図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】貫通孔１０の配置に係る変形例を示す模式図である。
【図７】リーク電流の低減について説明するための図である。（ａ）は太陽電池素子２０Ａにおける、半導体基板１と、第一導電型薄膜層３と、第二導電型薄膜層４と、絶縁層７との配置関係を模式的に示す図であり、（ｂ）は、絶縁層７が存在しない場合の、各部の配置関係を模式的に示す図である。
【図８】リーク電流の低減について説明するための図である。（ａ）は、図７（ａ）に示した箇所についてのバンド構造を示す図である。（ｂ）は、図７（ｂ）に示した箇所についてのバンド構造を示す図である。
【図９】絶縁層７の上に第一導電型薄膜層３を設けることによるキャリアの再結合抑制効果について説明するためのバンド図である。
【図１０】第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａの製造工程を概略的に示す図である。
【図１１】レーザー法に用いるレーザー加工装置１００の構成を概念的に示す模式図である。
【図１２】太陽電池モジュール３０の構成を概略的に示す図である。（ａ）は太陽電池モジュール３０の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の太陽電池モジュール３０を表面側から見た平面図である。
【図１３】第一の実施の形態とは異なる作製手順で太陽電池素子２０Ａを作製する場合の、作製途中の様子を示す図である。
【図１４】第一の実施の形態とは異なる作製手順で太陽電池素子２０Ａを作製する場合の、作製途中の様子を示す図である。
【図１５】図１４に示す変形例において、レーザー加工装置を用いて加熱溶融を行う場合に生じる状態変化を、模式的に示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施形態に係る太陽電池素子２０Ｂの構造を部分的に示す断面模式図である。
【図１７】第二の太陽電池素子２０Ｂの製造手順を概略的に示す図である。
【図１８】本発明の第三の実施形態に係る太陽電池素子２０Ｃの構造を部分的に示す断面模式図である。
【図１９】第三の太陽電池素子２０Ｃの製造手順を概略的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第一の実施の形態＞
本発明の実施の形態にかかる太陽電池素子は、概略的には、一導電型を呈する半導体基板上に絶縁層が形成されており、かつ、半導体基板と同じ導電型を呈する第一導電型薄膜層と半導体基板との接合領域と、半導体基板とは逆の導電型を呈する第二導電型薄膜層と半導体基板との接合領域とが、絶縁層により隔離された構成を有する。【００１０】
なお、以下では、ａＥｎという表記は、ａ×１０nを表すものとする。【００１１】
≪太陽電池素子の構造≫
図２（ａ）に示すように、太陽電池素子２０Ａは、表面側は受光領域とされており、裏面側に正電極および負電極を有するＢＣ型太陽電池素子である。【００１２】
太陽電池素子２０Ａの半導体基板１は、例えば所定のドーパント元素（導電型制御用の不純物）を有して一導電型を有する単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の結晶シリコン基板が用いられる。ｐ型の結晶シリコン基板が用いられる場合、半導体基板１は例えばドーパント元素としてＢあるいはＧａが１Ｅ１４〜１Ｅ１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度ドープされて成る。このような半導体基板１の厚みは、３００μｍ以下であるのが好ましく、２５０μｍ以下であるのがより好ましく、１５０μｍ以下であるのがさらに好ましい。以下、本実施の形態においては、半導体基板１としてｐ型シリコン基板が用いられる場合を対象に説明を行う。【００１３】
太陽電池素子２０Ａの半導体基板１の受光面側（図１においては上面側）は、テクスチャ構造（凹凸構造）１ａとされている。【００１４】
テクスチャ構造（凹凸構造）１ａは、半導体基板の表面において入射光の反射率を低減する役割を有しており、半導体基板１の受光面側に多数の微細な突起１ｂからなる凹凸面を構成する。係る突起１ｂは、幅と高さがそれぞれ２μｍ以下であり、かつアスペクト比（高さ／幅）が０．１以上２以下であるのが好適である。【００１５】
パッシベーション層８は、所謂表面パッシベーション効果を実現する役割を有するものであり、半導体基板１の受光面側に形成されている。パッシベーション層８は、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜あるいは水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）膜、ＳｉＣ膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の単層または積層によって形成されるのが好適である。ここで、微結晶シリコンとは、結晶シリコン粒の結晶粒界をアモルファスシリコンが埋めている状態のシリコンを指し示すものとする。パッシベーション層８は、１〜１００ｎｍ程度の厚みに形成されるのが好適であり、反射防止膜として用いることもできる。なお、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜やμｃ−Ｓｉ：Ｈ膜は、不純物をドープしていないｉ型として形成される場合と、不純物のドープを行ってｐ型あるいはｎ型として形成される場合とがある。【００１６】
反射防止層９は、入射光の反射を低減する役割を有するものであり、パッシベーション層８上に形成されている。反射防止層９は、窒化珪素膜（ＳｉＮx膜（Ｓｉ3Ｎ4ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある））あるいは酸化物材料膜（ＴｉＯ2膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜、またはＳｉＯx膜）などによって形成されるのが好適である。なお、反射防止層９に表面パッシベーション効果がある場合は、パッシベーション層８を省略してもよい。【００１７】
次に、太陽電池素子２０Ａの裏面側にあたる、半導体基板１の裏面側（図１においては下面側）について詳細に説明する。【００１８】
図２（ｂ）に示す半導体基板１の裏面側には、出力取出電極としての第一電極１１と第二電極１２とがいわゆる櫛歯状電極として設けられている。第一電極１１および第二電極１２は、太陽電池素子２０Ａをモジュール化する際に異なる太陽電池素子２０Ａと接続するための配線が接続されるバスバー部（第一の線部）１１ａ、１２ａと、それぞれのバスバー部１１ａ、１２ａから延在される複数のフィンガー部（第二の線部）１１ｂ、１２ｂとを含んで構成される。これら第一電極１１及び第二電極１２は、後述する導電層６よりも半田濡れ性の高いものであることが好ましく、それによって後述する配線２１と半田接続性を向上させることができる。【００１９】
半導体基板１の裏面側には、真性型薄膜層２（第一真性型薄膜層２ａおよび第二真性型薄膜層２ｂ）と、第一導電型薄膜層（第一の層）３と、第二導電型薄膜層（第二の層）４と、透光性導電層５（第一透光性導電層５ａおよび第二透光性導電層５ｂ）と、導電層６（第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂ）と、絶縁層７とが主に備わっている。【００２０】
図１、図４、および図５に示すように、絶縁層７には、複数の貫通孔１０が設けられている。なお、図１、図４、および図５に示す太陽電池素子２０Ａにおいては、半導体基板１の裏面に、各貫通孔１０と連通する凹部が設けられているが、これは必須ではなく、半導体基板１の裏面は略平坦に保たれていてもよい。なお、凹部を設ける場合、その深さは１μｍ以下とするのが好適である。【００２１】
貫通孔１０は、図３、図４、および図５に示すように、フィンガー部１１ｂ、１２ｂのそれぞれの長手方向に沿って、略等間隔に設けられてなる。貫通孔１０は、図３に示すように、数十μｍ〜数百μｍ程度の径を有する上面視略円形のドット状に設けられるのが好適である。ただし、貫通孔１０の形状はこれに限定されるものではなく、線状に形成されてもよく、ドット状に設けられるのであれば、上面視した形状が矩形など他の形状であってもよい。また、図１、図４、および図５においては、貫通孔１０は側断面視した形状が矩形であるが、半導体基板１の内部に向かうほど幅が狭くなる台形形状であってもよい。【００２２】
本実施の形態においては、第一電極１１（より具体的にはそのフィンガー部１１ｂ）と半導体基板１との間の積層部分を正極１３とし、第二電極１２（より具体的にはそのフィンガー部１２ｂ）と半導体基板１との間の積層部分を負極１４とする。また、貫通孔１０のうち、正極１３のフィンガー部１１ｂに沿って設けられたものを第一貫通孔１０ａとし、負極１４のフィンガー部１２ｂに沿って設けられたものを第二貫通孔１０ｂとする。【００２３】
個々の第一貫通孔１０ａ同士、および第二貫通孔１０ｂ同士の距離（中心間距離）は、１００μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好適であり、第一貫通孔１０ａと第二貫通孔１０ｂの間の距離も１００μｍ〜１ｍｍ程度とされるのが好適である。【００２４】
貫通孔１０は、例えば、図６（ａ）に示すように、個々のフィンガー部１１ｂ、１２ｂの長手方向に沿って、複数列（図６（ａ）では２列の場合を例示）に配列させてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、フィンガー部１１ｂの長手方向に沿って第一貫通孔１０ａを二列に配列し、フィンガー部１２ｂの長手方向に沿って第二貫通孔１０ｂを１列に配列させてもよい。【００２５】
図１および図４に示すように、太陽電池素子２０Ａにおいては、第一貫通孔１０ａと、第一貫通孔１０ａより露出する半導体基板１の上と、絶縁層７の上とに、第一真性型薄膜層２ａと、第一導電型薄膜層３とが積層されている。正極１３においてはさらに、第一導電型薄膜層３の上に、第一透光性導電層５ａと、第一導電層６ａとが積層されている。なお、第一真性型薄膜層２ａおよび第一透光性導電層５ａは必須ではなく、第一導電型薄膜層３が第一貫通孔１０ａと絶縁層７の上に直接に形成されてもよいし、正極１３において第一導電型薄膜層３の上に第一導電層６ａが直接に形成されてもよい。【００２６】
一方、図１および図５に示すように、第二貫通孔１０ｂの内面と、第二貫通孔１０ｂの周囲に形成された第一導電型薄膜層３の上には、第二真性型薄膜層２ｂと、第二導電型薄膜層４とが積層されている。負極１４においてはさらに、第二導電型薄膜層４の上に、第二透光性導電層５ｂと、第二導電層６ｂとが積層されている。ただし、第二真性型薄膜層２ｂおよび第二透光性導電層５ｂは必須ではなく、第二導電型薄膜層４が第二貫通孔１０ｂと絶縁層７の上に直接に形成されてもよいし、負極１４において第二導電型薄膜層４の上に第二導電層６ｂが直接に形成されてもよい。なお、図１および図４に示すように、第二真性型薄膜層２ｂと第二導電型薄膜層４は、第一導電層６ａの上にまで延在してなる。【００２７】
そして、図１および図４に示すように、正極１３においては、第一導電層６ａ、第二真性型薄膜層２ｂ、および第二導電型薄膜層４の上に、フィンガー部１１ｂが形成されている。また、図１および図５に示すように、負極１４においては、第二導電層６ｂの上に、フィンガー部１２ｂが形成されている。【００２８】
絶縁層７は、ＳｉＯx膜、ＳｉＣx膜、ＴｉＯ2膜などの酸化膜やＳｉＮx膜、真性型のａ−Ｓｉ：Ｈ膜などによって、厚み５〜５００ｎｍ程度で形成されるのが好適である。特に酸化シリコン膜及び、ａ−Ｓｉ膜は固定電荷の量が比較的少なくできるため、絶縁層７の固定電荷の影響を緩和することができる。また、絶縁層７として酸化シリコン膜が用いられた場合、反射率が向上する。【００２９】
真性型薄膜層２は、ｉ型の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜）あるいはｉ型の水素化微結晶シリコン薄膜（μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜）によって、厚みが０．５〜１０ｎｍ程度で形成されるのが好適である。【００３０】
第一導電型薄膜層（ｐ型シリコン薄膜層）３は、例えばドーパントとしてＢがドープされたｐ型の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）膜）あるいはｐ型の水素化微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）膜）によって、厚みが５〜５０ｎｍ程度、ドーパント濃度が１Ｅ１８〜１Ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度で形成されるのが好適である。【００３１】
第二導電型薄膜層（ｎ型シリコン薄膜層）４は、例えばドーパントとしてＰ（リン）がドープされたｎ型の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜）あるいはｎ型の水素化微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜）によって、厚みが５〜５０ｎｍ程度、ドーパント濃度が１Ｅ１８〜１Ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度で形成されるのが好適である。【００３２】
透光性導電層５は、第一導電型薄膜層３および第二導電型薄膜層４と、導電層６との接着強度を高める役割を有する。さらに、受光面側から入射する入射光のうち半導体基板１を透過する成分、例えば９００ｎｍ以上の長波長光をより高い反射率で反射させて、半導体基板１に再入射させる役割も有する。透光性導電層５として、例えば、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜などが用いられ、その厚みは５〜１００ｎｍ程度であるのが好適である。【００３３】
導電層６は、例えば、ＡｌまたはＡｇを主成分として形成される。導電層６を構成する第一、第二の導電層６ａ、６ｂの厚みは、それぞれ０．１〜３μｍ程度であるのが好適である。【００３４】
本実施形態の太陽電池素子２０Ａにおいては、半導体基板１とヘテロ接合を形成している第一導電型薄膜層３および第二導電型薄膜層４は、半導体基板１の裏面に略平行な方向（図１、図４、図５の場合であれば図面視水平方向）における抵抗が、１Ｅ１３Ω／□〜１Ｅ６Ω／□と極めて高い。係る高抵抗を利用して、正極１３と負極１４との電気的分離が図られている。【００３５】
≪素子構造と素子特性との関係≫
以上のような構造を有する太陽電池素子２０Ａにおいては、半導体基板１と第一導電型薄膜層３とが第一真性型薄膜層２ａを挟むｐ／ｉ／ｐ+接合領域（Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域）が、それぞれの第一貫通孔１０ａにおいてのみ形成されている。そして、半導体基板１と第二導電型薄膜層４とが第二真性型薄膜層２ｂを挟むｐ／ｉ／ｎ接合領域（ヘテロ接合領域）が、それぞれの第二貫通孔１０ｂにおいてのみ形成されている。しかも、複数の第一貫通孔１０ａおよび第二貫通孔１０ｂがドット状に形成されていることで、それぞれの接合領域もドット状となっている。これにより、太陽電池素子２０Ａは、フィンガー部１１ｂ、１２ｂの全面に接してそれぞれの接合領域が設けられる太陽電池素子に比して、それぞれの接合領域の面積が小さくなっているので、暗電流が低減され、より大きなＶｏｃが得られる。【００３６】
また、太陽電池素子２０Ａにおいては、第一貫通孔１０ａにおいて形成されたＨｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域と、第二貫通孔１０ｂにおいて形成されたヘテロ接合領域との間に、絶縁層７が介在しているので、両領域が離間した構成が実現されている。これにより、太陽電池素子２０Ａにおいては、リーク電流が低減されている。【００３７】
図７（ａ）は、本実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａにおける、半導体基板１と、第一導電型薄膜層３と、第二導電型薄膜層４と、絶縁層７との配置関係を模式的に示す図である。図７（ｂ）は、仮に、絶縁層７が存在せず、第一導電型薄膜層３と第二導電型薄膜層４とが隣接するとした場合の、各部の配置関係を模式的に示す図である。図８（ａ）、図８（ｂ）はそれぞれ、図７（ａ）および図７（ｂ）に示した箇所についてのバンド構造を示す図である。ただし、説明の簡単のため、図７および図８においては、真性型薄膜層２の図示は省略している。【００３８】
図７（ｂ）に示すように、第一導電型薄膜層３と第二導電型薄膜層４とが隣接する場合、半導体基板１と第一導電型薄膜層３との接合領域において半導体基板１の側に広がる第一空間電荷領域８ａと、半導体基板１と第二導電型薄膜層４との接合領域において半導体基板１の側に広がる第二空間電荷領域８ｂとが重なる。そのため、図８（ｂ）に示すように、第一導電型薄膜層３側のバンドとｎ型シリコン薄膜層４側のバンドとの間において、トンネル効果により、矢印で示されるようなリーク電流が流れる。しかしながら、本実施形態に係る太陽電池素子２０Ａの場合には、図７（ａ）に示すように絶縁層７が第一導電型薄膜層３と第二導電型薄膜層４との間に介在することによって、第一空間電荷領域８ａと、第二空間電荷領域８ｂとが重ならないので、トンネル効果に起因したリーク電流は低減されている。【００３９】
また、本実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａにおいては、貫通孔１０が設けられた箇所を除いて、絶縁層７の上に第一導電型薄膜層３が設けられている。係る構造は、少数キャリアの再結合を抑制する効果がある。【００４０】
一般に、ｐ型の導電型を呈する半導体基板の表面に絶縁層が形成されると、絶縁層がもつ正の固定電荷の影響によって、半導体基板と絶縁層との界面近傍に、半導体の極性を反転させた反転層、または空乏層が形成される可能性がある。このとき、図９（ａ）に示すように、半導体基板と絶縁層との界面において少数キャリアが増大する方向にバンドベンティングが生じ、これに伴って、少数キャリアの再結合が増大する問題が生じる。なお、本実施の形態において、「バンドベンティング」とは、接合された領域間の電荷のやりとりによってバンドが曲がる現象のことをいう。【００４１】
しかしながら、本実施形態に係る太陽電池素子２０Ａにおいては、絶縁層７の上に第一導電型薄膜層３が設けられることによって、少数キャリアが増大する方向へのバンドベンティングが低減され、図９（ｂ）に示すようなバンド構造が実現される。これにより、絶縁層７上に半導体基板１と逆の導電型を有する第二導電型薄膜層４を設けた場合と比べて、絶縁層７の固定電荷の影響が低減され、少数キャリアの再結合が生じにくくなっている。その結果、太陽電池素子２０Ａにおいては、暗電流が低減され、より大きなＶｏｃが得られる。半導体基板がｎ型の導電型を呈する場合には、絶縁層にｎ型の導電型を呈するシリコン薄膜層を隣接形成すれば、同様の効果を得ることができる。【００４２】
また、太陽電池素子２０Ａにおいては、半導体基板１の裏面側に絶縁層７が設けられることで、該裏面側においても、パッシベーション効果が得られる。さらに、絶縁層７の上に、水素化アモルファスシリコン膜である真性型薄膜層２、第一導電型薄膜層３、および第二導電型薄膜層４が形成されることによって、水素が拡散し、半導体基板１と絶縁層７との界面のダングリングボンドを水素パッシベーションする効果も得られる。これらの効果も、出力特性の優れた高効率な太陽電池素子の実現に寄与する。【００４３】
以上、説明したように、本実施の形態に係る太陽電池素子においては、第一貫通孔１０ａにおいて半導体基板１と第一導電型薄膜層３との間に形成されたｈｉｇｈ−ｌｏｗ接合と、第二貫通孔１０ｂにおいて半導体基板１と第二導電型薄膜層４との間に形成されたヘテロ接合との間に、絶縁層７が介在するので、該絶縁層７が少数キャリアの再結合を抑制するポテンシャル障壁となって、飽和暗電流密度が低減される。加えて、第一貫通孔１０ａおよび第二貫通孔１０ｂの形成箇所のみに部分的に接合部が形成されたローカルへテロ構造を有することにより、暗電流の発生面積自体が低減されている。これらにより、本実施の形態に係る太陽電池素子においては、高い開放電圧を得ることができ、出力特性に優れた、高い発電効率を有する太陽電池素子が実現されている。【００４４】
≪太陽電池素子の製造方法≫
以下、太陽電池素子２０Ａの製造方法について、図１０に基づき工程ごとに詳細に説明する。本実施の形態においては、半導体基板１として、ｐ型の導電型を有する結晶シリコン基板を用いる場合を例として説明する。【００４５】
＜半導体基板の準備工程＞
まずｐ型の導電型を有する半導体基板１を準備する（図１０（ａ））。【００４６】
インゴットを切り出して半導体基板１とする場合、切り出した半導体基板１の表面側及び裏面側の表層部をエッチングし、純水などで洗浄することで、有機成分や金属成分を除去しておく。加えて、希フッ酸処理と純水リンス処理によって、次述する工程でシリコン薄膜層が形成される側の面を水素で終端させておくことが好ましい。係る場合、半導体基板１とシリコン薄膜層との間に、品質の優れたヘテロ接合界面をより容易に形成することができる。【００４７】
＜絶縁層の形成＞
次に、半導体基板１の一主面側に、絶縁層７を形成する（図１０（ｂ））。【００４８】
絶縁層７は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などを用いて、膜を１０〜１０００ｎｍ程度の厚みとして形成する。なお、絶縁層７として酸化シリコン膜を用いる場合、室温（２５℃）〜４００℃程度の低温で絶縁層７を形成することができるＣＶＤ法を行うことで、半導体基板１の結晶品質の劣化を低減することができる。【００４９】
＜第一貫通孔の形成工程＞
次に、絶縁層７に第一貫通孔１０ａを形成する。第一貫通孔１０ａは、半導体基板１と後に形成する第一導電型薄膜層３との接合領域を形成する位置（第一領域）に設けられる（図１０（ｃ））。【００５０】
第一貫通孔１０ａの加工形成法としては、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などを用いることができる。特に、レーザー法を用いれば第一貫通孔１０ａを精度よく高速に加工形成でき、また半導体基板１へのダメージも低く抑えることができる。【００５１】
レーザー加工装置１００を用いる場合、まず、テーブル１０５の上に、あらかじめ裏面側をレーザー光ＬＢの照射側に向けた状態で、絶縁層７が形成された半導体基板１を載置する。この状態で、レーザー発生部（光源）１０１においてレーザー光ＬＢを発生させ、図示しない複数のミラーとレンズを含む第一光学系１０２に入射させる。レーザー光ＬＢは、第一光学系１０２にて所望の形状に調節される。第一光学系１０２を通過したレーザー光ＬＢは、反射鏡１０３にて反射された後、第二光学系１０４に入射する。第二光学系１０４にてその焦点を調節されたレーザー光ＬＢは、テーブル１０５の上に載置された半導体基板１における第一貫通孔１０ａの形成予定位置に照射される。レーザー光源としては、ＹＡＧレーザーを用いることができる。例えば、波長０．５３２μｍ（第２次高調波）または０．３５５μｍ（第３次高調波）、周波数が１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、パルス幅が１ｎｓｅｃ以下、より好ましくは１０ｐｓｅｃ〜１００ｐｓｅｃのレーザー光を、出力５０Ｗ以下、より好ましくは１Ｗ〜１０Ｗ、照射径１０μｍ〜１００μｍという条件で照射することによって、第一貫通孔１０ａを形成することができる。また、パルス周波数とスキャン速度との組み合わせを適宜に調整することにより、第一貫通孔１０ａとなるレーザー加工点を１００μｍ〜１ｍｍの間隔でドット（ポイント状）に形成することが可能である。あるいは、レーザー加工点を線状に形成することも可能である。また、レーザー装置の出力等を調整することにより、図１０（ｃ）に示すように半導体基板１も含めて絶縁層７を除去し、半導体基板１の裏面側に、第一貫通孔１０ａと連通する１μｍ以下の深さの凹部を形成することも可能であるし、これに代わり、絶縁層７のみを除去することも可能である。【００５２】
このように、ｎ（ｎは自然数）が２以上の第ｎ次高調波である短波長、および１ｎｓｅｃ以下の短パルス幅という条件をみたすレーザー光を用いることにより、半導体基板１に対し良好に第一貫通孔１０ａを形成することができる。【００５３】
第一貫通孔１０ａを形成した後は、ガスプラズマで微量にエッチングすることにより、絶縁層７の第一貫通孔１０ａ近傍における表面平坦性を確保しておくのが好ましい。【００５４】
＜第一導電型薄膜層の形成工程＞
次に、第一貫通孔１０ａおよび絶縁層７の上に、第一導電型薄膜層３としてｐ型シリコン薄膜層を形成する。具体的には、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）膜あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）膜を形成する。これによって基板／薄膜層間にヘテロ接合が形成される。【００５５】
好ましくは、第一貫通孔１０ａの内面、露出面および絶縁層７の上に、真性型（ｉ型）を有する半導体層である第一真性型薄膜層２ａとして、例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜を形成した上で、第一導電型薄膜層３を形成する（図１０（ｄ））。なお、以下においては、第一真性型薄膜層２ａおよび第一導電型薄膜層３として形成されたシリコン薄膜層を、第一シリコン薄膜層とも称する。【００５６】
第一シリコン薄膜層を形成する前には、水素ラジカル処理により、第一貫通孔１０ａ内において露出している基板面を、数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度エッチングすることが好ましい。これによって第一貫通孔１０ａを形成した時に該基板面にダメージが生じていてもその箇所を除去することができる。水素ラジカル処理としては、真空チャンバ内に水素ガスを導入してプラズマ処理をすればよい。特に、リモートプラズマ装置を用いることにより、半導体基板１をプラズマ雰囲気に曝すことなく処理することができる。さらには、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で用いられる熱触媒体で水素ガスを活性化すると、プラズマを使わずに効果的に水素ラジカルを形成できるので好ましい。【００５７】
第一シリコン薄膜層の形成方法としては、ＣＶＤ法、特に、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法やＣａｔ−ＣＶＤ法などを好適に用いることができる。特に、Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いれば、極めて品質の高い第一シリコン薄膜層を形成することが可能であるので、半導体基板１とシリコン薄膜層との間に形成されるヘテロ接合の品質が向上する。これにより、太陽電池素子２０Ａの高特性・高歩留まりをより実現し易くなる。ここで、Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法とは、プラズマＣＶＤ装置において、プラズマの発生領域よりも上流側のガス経路にタングステンまたはタンタルからなる熱触媒体を配設したり、ガス経路ごとに異なる熱触媒体を配設したり、あるいはあるガス経路のみに熱触媒体を配設して、シャワー電極の下流側でガスを混合する方法である。【００５８】
これらＣＶＤ法を用いる場合、第一真性型薄膜層２ａについてはシランと水素とを原料ガスとして用い、第一導電型薄膜層３については、シランと水素とに加えて、ドーパントとしてＢを添加するためにジボランを原料ガスとして用いればよい。【００５９】
また、成膜条件としては、基板温度を１００℃〜３００℃（例えば２００℃程度）、ガス圧力を１０Ｐａ〜５００Ｐａ、熱触媒体としてタングステン等を使用する場合、熱触媒体の温度を１５００℃〜２０００℃、電力密度を０．０１Ｗ／ｃｍ2〜１Ｗ／ｃｍ2とし、これらを調整することによって、所望の成膜条件とする。これにより、極めて品質の高いシリコン薄膜層を２００℃程度という比較的低温かつ短時間で形成することができる。【００６０】
＜第一導電層の形成工程＞
次に、正極１３において、第一導電層６ａ（第一導電部の第一の部分）を形成する。この場合、第一導電型薄膜層３の上に第一透光性導電層５ａを形成した上で第一導電層６ａを形成すると、光学的反射率が向上するので好ましい（図１０（e））。【００６１】
第一透光性導電層５ａは、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、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を用いて形成することができる。例えば、第一透光性導電層５ａとしてのＩＴＯ膜、またはＺｎＯ膜をスパッタ法により形成する場合であれば、第一透光性導電層５ａの形成領域以外の第一導電型薄膜層３を覆うメタルマスクを設け、ＳｎＯ2を０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％ドープしたＩＴＯターゲット、またはＡｌを０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％ドープしたＺｎＯターゲットを用いて、ＡｒガスまたはＡｒガスとＯ2ガスの混合ガスを流し、基板温度が２５℃〜２５０℃、ガス圧力が０．１〜１．５Ｐａ、電力が０．０１ｋＷ〜２ｋＷという条件でスパッタ処理を行うのが好適な一例である。【００６２】
第一導電層６ａは、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、インクジェット法等を用いて形成することができる。特に、加熱温度を低く抑えることができ、また、加熱時間を短くでき、接着力が高いという観点から、スパッタ法を用いることが好ましい。例えば、第一導電層６ａとしてのＡｇ膜、またはＡｌ膜をスパッタ法により形成する場合、第一導電層６ａの形成領域以外の第一導電型薄膜層３を覆うメタルマスクを設け、それぞれＡｇまたはＡｌのターゲットを用いて、ＡｒガスまたはＡｒガスとＯ2ガスの混合ガスを流し、基板温度が２５℃〜２５０℃、ガス圧力が０．１〜１．５Ｐａ、電力が０．０１ｋＷ〜２ｋＷという条件でスパッタ処理を行うのが好適な一例である。または、印刷法などの塗布法によってＡｇやＡｌ等の金属粉末と有機成分とを混成した金属ペーストからなる電極パターンを形成し、その後焼成することによって第一導電層６ａを形成してもよい。このときシリコン薄膜層にダメージを与えないために、２００℃近傍で硬化する樹脂系のバインダを使用する。このような樹脂系のバインダとしては、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂の中の一つまたは複数のものを使用できる。焼成は約１時間程度行えばよい。【００６３】
＜第二貫通孔の形成工程＞
次に、第一シリコン薄膜層と絶縁層７を貫通する貫通穴を設けることによって第二貫通孔１０ｂを形成する。第二貫通孔１０ｂは、半導体基板１と後に形成する第二導電型薄膜層４との接合領域を形成する位置（第二領域）に設けられる（図１０（ｆ））。【００６４】
第二貫通孔１０ｂの加工形成法としては、第一貫通孔１０ａと同様の手法を用いることができる。従って、レーザー法を用いた場合には、第二貫通孔１０ｂを精度よく高速に加工でき、また半導体基板へのダメージも低く抑えることができる。また、第一貫通孔１０ａ形成する場合と同様に、レーザー装置の出力等を調整することにより、図１０（ｆ）に示すように半導体基板１も含めて絶縁層７を除去し、半導体基板１の裏面側に、第二貫通孔１０ｂと連通する１μｍ以下の深さの凹部を形成することも可能であるし、これに代わり、絶縁層７のみを除去することも可能である。また、ｎ（ｎは自然数）が２以上の第ｎ次高調波である短波長、および１ｎｓｅｃ以下の短パルス幅という条件をみたすレーザー光を用いることにより、半導体基板１に対し良好に第二貫通孔１０ｂを形成することができる。【００６５】
第二貫通孔１０ｂを形成した後は、ガスプラズマで微量にエッチングすることにより、第一シリコン薄膜層の第二貫通孔１０ｂ近傍における表面平坦性を確保するのが好ましい。【００６６】
＜第二導電型薄膜層の形成工程＞
次に、第一貫通孔１０ａより露出する半導体基板上、第一導電層６ａおよび第一導電型薄膜層３の上に、第二導電型薄膜層４としてｎ型シリコン薄膜層を形成する。具体的には、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜を形成する。【００６７】
好ましくは、第二貫通孔１０ｂより露出する半導体基板上、第一導電層６ａおよび第一導電型薄膜層３の上に、真性型（ｉ型）を有する半導体層である第二真性型薄膜層２ｂとして、例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜を形成した上で、第二導電型薄膜層４を形成するのが好ましい（図１０（ｇ））。なお、以下においては、第二真性型薄膜層２ｂと第二導電型薄膜層４として形成されたシリコン薄膜層を、第二シリコン薄膜層とも称する。【００６８】
第二シリコン薄膜層を形成する前には、第一シリコン薄膜層を形成する前と同様に、水素ラジカル処理によって、第二貫通孔１０ｂ内の基板を数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度エッチング除去することが好ましい。【００６９】
第二シリコン薄膜層は、第一導電型薄膜層３と同様の形成手法を、同様の条件で適用することにより、形成することができる。【００７０】
＜第二導電層の形成工程＞
次に、負極１４において、第二導電層６ｂ（第二導電部の第一の部分）を形成する。この場合、第二導電型薄膜層４の上に第二透光性導電層５ｂを形成した上で第二導電層６ｂを形成するのがより好ましい（図１０（ｈ））。【００７１】
第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂはそれぞれ、第一透光性導電層５ａおよび第一導電層６ａと同様の手法および同様の条件によって形成することができる。なお、スパッタ法や蒸着法を用いる際には、第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂの形成領域以外の領域を覆うメタルマスクを設けるのが好適である。【００７２】
＜第二導電型薄膜層の除去工程＞
次に、正極１３において第一導電層６ａの上に形成された第二シリコン薄膜層を除去し、第一導電層６ａを露出させる（図１０（ｉ））。第二シリコン薄膜層の除去は、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などを用いて行うことができる。特に、レーザー法を用いれば、非常に厚みの薄い第二シリコン薄膜層を精度よく高速に除去することができ、またヘテロ接合部へのダメージも低く抑えることができるため好ましい。レーザー法の場合は、ＹＡＧレーザー装置を用いることができる。例えば、波長０．５３２μｍ、周波数が１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、パルス幅が１０ｎｓｅｃ〜５０ｎｓｅｃのレーザー光を、出力１０Ｗ〜５０Ｗ、照射径１０μｍ〜１００μｍという条件で照射することによって、第二シリコン薄膜層を除去することができる。なお、図１０（ｉ）においてはフィンガー部１１ｂに対応した位置において第二導電型薄膜層の除去を行う様子を図示しているが、フィンガー部１１ｂに対応した位置においては除去を行わずに、バスバー部１１ａに対応した位置においてのみ第二導電型薄膜層の除去を行っても構わない。【００７３】
＜テクスチャ構造の形成工程＞
次に、図１０（ｊ）に示すように、半導体基板１の表面（受光面）側に、エッチング法によりテクスチャ構造１ａを形成することが好ましい。【００７４】
テクスチャ構造１ａの形成方法としては、アルカリ水溶液によるウェットエッチング法や、エッチングガスを用いるドライエッチング法を用いることができる。なお、ウェットエッチング法の場合は、上記薄膜層を形成する前に行う方が好ましい。【００７５】
ドライエッチング法を用いる場合は、処理面側（受光面側）にだけ微細なテクスチャ構造１ａを形成することができる。本実施の形態に係る太陽電池素子２０ＡのようなＢＣ型太陽電池素子の場合、ドライエッチング法を用いることによって半導体基板１の受光面側にのみテクスチャ構造を形成すれば、ｎ／ｐあるいはｐ／ｐ+接合の形成箇所にテクスチャ構造が形成されることはないので、これらの接合部に起因するダイオード電流の電流密度（≒暗電流密度）や、導電層界面起源のダイオード電流の電流密度が小さい、より特性の優れた太陽電池素子を得ることができる。また、ウェットエッチング法を用いる場合、裏面側にマスクを形成した後、エッチングを行っても良い。【００７６】
ここで、ドライエッチング法には様々な手法があるが、特に、ＲＩＥ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法）を用いると、広い波長域に渡って極めて低い光反射率に抑えられる微細なテクスチャ構造１ａを広い面積に渡って短時間で形成することができる。【００７７】
なお、テクスチャ構造１ａの形成をこの段階で行うことは必須ではなく、例えば、第一シリコン薄膜層の形成前に行ってもよいし、第二導電層６ｂを形成した後に行っても構わない。なお、ウェットエッチング法を用いる場合は、先に述べた基板表層のダメージ層を除去するプロセスに連続してテクスチャ構造１ａを形成することができる。【００７８】
＜パッシベーション層および反射防止層の形成工程＞
次に、図１０（ｋ）に示すように、半導体基板１の受光面側にパッシベーション層８および反射防止層９を形成する。【００７９】
パッシベーション層８は、絶縁層７と同様の方法で形成することができる。なお、必要に応じて、パッシベーション層８が形成される基板面をクリーニングガスで処理してもよい。例えば、ＣＦ4、ＳＦ6等のガスプラズマで基板上の該形成面を微量エッチング処理すると、表面を好適に清浄化することができる。【００８０】
反射防止層９は、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成することができる。反射防止層９を形成する場合、成膜温度は、４００℃以下、より好ましくは３００℃以下とする。なお、パッシベーション層８が反射防止層９を兼用してもよい。この場合はパッシベーション層８の膜厚ｄと反射率ｎを次の式に従って調整する。【００８１】
ｄ＝（１／４）*（λ／ｎ）【００８２】
＜出力取出電極の形成工程＞
次に、図１０（ｌ）に示すように、出力取出電極としての第一電極１１（第一導電部の第二の部分）と第二電極１２（第二導電部の第二の部分）を形成する。【００８３】
これらの出力取出電極は、印刷法などの塗布法によって金属粉末と有機成分とを混成した金属ペーストからなる電極パターンを形成し、その後焼成することによって形成する。金属ペーストには、シリコン薄膜層にダメージを与えないために、２００℃近傍で硬化する樹脂系のバインダを使用する。このような樹脂系のバインダとしては、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂の中の一つまたは複数のものを使用できる。焼成は約１時間程度行えばよい。【００８４】
＜半田の形成工程＞
必要であれば、さらに、半田ディップ処理によって、第一電極１１及び第二電極１２上に半田領域を形成してもよい。【００８５】
以上のような手順によって、太陽電池素子２０Ａが作製される。係る製造方法によれば、第一および第二シリコン薄膜層の形成にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法などの薄膜形成法を用いることで、２００℃程度の極めて低い温度で、半導体基板１と第一導電型薄膜層３との間に極めて品質の高いＨｉｇｈ−ｌｏｗヘテロ接合が形成されるとともに、半導体基板１と第二導電型薄膜層４との間に極めて品質の高いヘテロ接合が形成される。５００℃以上の高温プロセスを用いることなくＢＣ型の太陽電池素子を形成することができるので、製造工程の省エネルギー化を図ることができる。【００８６】
また、本実施の形態に係る製造方法の場合、第一貫通孔１０ａの形成に続いて第一シリコン薄膜層を形成した後、第二貫通孔１０ｂの形成を行いさえすれば逆導電型の第二シリコン薄膜層が形成できるので、第二シリコン薄膜層の形成に際して、マスクの形成や第一シリコン薄膜層のウェットエッチングによる除去といった煩雑な処理が不要となっている。加えて、第一導電層６ａを露出させる際においても、マスクの形成やウェットエッチングは必須ではない。すなわち、ＢＣ型であって、しかも貫通孔の形成箇所のみに部分的に接合部が形成されたローカルへテロ構造を有することにより高い変換効率を実現する太陽電池素子を、極めて簡略的な素子作製プロセスによって作成することができる。【００８７】
しかも、本実施の形態に係る製造方法はウェットエッチングを必須としないので、製造プロセスにおける薬液使用量が大幅に削減され、環境負荷および製造コストが低減される。【００８８】
≪太陽電池モジュール≫
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子を直列および並列に接続することで構成される。【００８９】
図１２（ａ）に示すように、太陽電池モジュール３０は、例えば、ガラスなどの透光性部材２２と、透光性のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる表側充填材２４と、配線２１によって隣接する太陽電池素子の第一電極１１と第二電極１２とを交互に接続して成る複数の太陽電池素子２０Ａと、ＥＶＡなどからなる裏側充填材２５と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ裏面保護材２３と、を主として備える。なお、表側充填材２４および裏側充填材２５は受酸剤を含んでいることが好ましく、使用する受酸剤としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化鉛（Ｐｂ3Ｏ4）などの金属酸化物、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）や酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）などの金属水酸化物、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）などの金属炭酸化物やこれらの混合物が使用可能である。隣接する太陽電池素子２０Ａ同士は、例えば、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆された配線２１が用いられる。【００９０】
また、直列接続された複数の太陽電池素子２０Ａのうち、最初の太陽電池素子２０Ａと最後の太陽電池素子２０Ａの電極の一端は、出力取出部である端子ボックス２７に、出力取出配線２６によって接続される。また、図１２（ｂ）に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール３０は、アルミニウムなどの枠２８を備える。【００９１】
本実施形態の太陽電池モジュール３０は、太陽電池素子２０Ａを用いて構成されることで、従来よりも低コストかつ高効率な光電変換素子及び光電変換モジュールとなる。【００９２】
＜第一の実施の形態の変形例＞
太陽電池素子２０Ａの作製手順は図１０に示したものに限定されない。【００９３】
図１０に示した手順では、第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂの形成（図１０（ｈ））を行った後に、第一透光性導電層５ａおよび第一導電層６ａの形成位置における第二シリコン薄膜層（第二真性型薄膜層２ｂおよび第二導電型薄膜層４）の除去（図１０（ｉ））を行っているが、これに代わり、図１３（ａ）に示すように、第二シリコン薄膜層の除去を、第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂを形成する前に行ってもよい。その際には、図１３（ｂ）に示すように、第二導電層６ｂの形成と同時に、第一導電層６ａの上に第一電極１１を形成してもよい。【００９４】
あるいは、図１４（ａ）に示すように、第一透光性導電層５ａおよび第一導電層６ａの形成位置における第二シリコン薄膜層（第二真性型薄膜層２ｂおよび第二導電型薄膜層４）の除去（図１０（ｉ））を行うことなく第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂを形成することで、負極１４のみならず正極１３に設けられてなる第二導電型薄膜層４の上にも第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂをいったん形成した後、図１４（ｂ）に示すように、正極１３に形成された第二導電層６ｂを第一導電層６ａと導通させることによって、第一導電層６ａに第一電極１１を接続してもよい。具体的には、正極１３の第二導電層６ｂを加熱溶融させることによって、第二シリコン薄膜層および第二透光性導電層５ｂを貫通させて、第一導電層６ａと第二導電層６ａとを電気的に短絡させる。【００９５】
加熱溶融は、レーザー照射により行うのが好適である。ＹＡＧレーザー装置を用いる場合であれば、例えば、波長１．０６４μｍ、パルス幅が１２５ｎｓｅｃのパルスレーザー光を、１パルス当り０．０００１〜０．０１Ｊ程度のパワー密度で、照射径４０μｍとして照射することにより、第一導電層６ａと第二導電層６ｂとを電気的に短絡できる。【００９６】
レーザー光ＬＢを照射して第二導電層６ｂを形成する金属を溶融させると、図１５（ａ）に示すように、それぞれ極薄に形成された第二透光性導電層５ｂ、第二導電型薄膜層４および第二真性型薄膜層２ｂは、順次かつ容易に溶融金属６ｍに侵食される。さらに、溶融金属６ｍは、図１５（ｂ）に示すように、第一導電層６ａの一部領域も溶融する。【００９７】
その後、レーザー照射を終了すると、溶融金属６ｍは冷却固化する。その結果、図１５（ｃ）に示すように、第一導電層６ａと第二導電層６ｂがコンタクトし、第一導電層６ａに第一電極１１が接続される。【００９８】
なお、第二導電層６ｂの厚みは上述したように０．１〜３μm程度であって、通常は、第二透光性導電層５、第二真性型薄膜層２ｂ、および第二導電型薄膜層４の厚みの総和に比べて十分大きいので、溶融金属６ｍの冷却固化後の第二導電層６ｂ自体の厚みは加熱溶融前とほとんど同じであると考えてよい。【００９９】
あるいはさらに、図１０に示した手順においては、半導体基板の裏面側への薄膜層および導電層の形成後に行っていた、半導体基板１の受光面側へのテクスチャ構造の形成と、パッシベーション膜および反射防止膜の形成とをこれらに先立って行い、その後に、裏面側への薄膜層および導電層の形成を行っても構わない。【０１００】
なお、図４および図５に示す構成においては、第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂが、正極１３あるいは負極１４において第一貫通孔１０ａ同士、あるいは第二貫通孔１０ｂ同士の間をつなぐライン状に形成されているが、これに代わり、第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂを個々の貫通孔１０にのみ設け、各貫通孔１０に設けられた第一導電層６ａ同士および第二導電層６ｂ同士をつなぐように、金属ペーストを塗布・焼成する等によって別途導電層を設けてもよい。係る場合、第一電極１１および第二電極１２を設けずに、第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂを外部電極として用いてもよい。【０１０１】
あるいは、必要に応じて、第一電極１１及び第二電極１２の上に、図示しない半田領域が形成されてもよい。【０１０２】
＜第二の実施の形態＞
≪太陽電池素子の構造≫
本発明の第二の実施形態に係る太陽電池素子２０Ｂについて図１６を用いて説明する。なお、太陽電池素子２０Ｂの構成要素のうち、第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａの構成要素と同様の作用効果を奏するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。【０１０３】
太陽電池素子２０Ｂは、裏面側に正電極および負電極を有するＢＣ型太陽電池素子である。なお、本実施の形態においては、説明の簡単のため、テクスチャ構造１ａ、パッシベーション層８および反射防止層９については図示を省略しているが、太陽電池素子２０Ｂにおいても、受光面側にこれらを備えてもよい。【０１０４】
係る太陽電池素子２０Ｂにおいては、半導体基板１の裏面側に、真性型薄膜層２と、第一導電型薄膜層３と、透光性導電層５（第一透光性導電層５ａおよび第二透光性導電層５ｂ）と、導電層６（第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂ）と、絶縁層７と、導電性拡散層１５とが主に備わっている。【０１０５】
また、太陽電池素子２０Ｂにおいても、絶縁層７に複数の貫通孔１０が設けられている。貫通孔１０の形状、配置などは、第一の実施の形態と同様である。なお、図１６に示す太陽電池素子２０Ｂにおける半導体基板１の裏面の凹部は必須ではない。また、本実施の形態においても、貫通孔１０のうち、フィンガー部１１ｂに沿って設けられたものを第一貫通孔１０ａとし、フィンガー部１２ｂに沿って設けられたものを第二貫通孔１０ｂとする。【０１０６】
図１６に示すように、太陽電池素子２０Ｂにおいては、第一貫通孔１０ａより露出する半導体基板１上と絶縁層７（ただし第二貫通孔１０ｂの近傍を除く）の上に、真性型薄膜層２と、第一導電型薄膜層３とが積層されている。正極１３においてはさらに、第一導電型薄膜層３の上に、第一透光性導電層５ａと、第一導電層６ａとが積層されてなる。ただし、真性型薄膜層２および第一透光性導電層５ａは必須ではなく、第一導電型薄膜層３が第一貫通孔１０ａと絶縁層７の上に直接に形成されてもよいし、正極１３において第一導電型薄膜層３の上に第一導電層６ａが直接に形成されてもよい。【０１０７】
一方、第二貫通孔１０ｂの内面と第二貫通孔１０ｂの周囲に形成された絶縁層７の上には、第二透光性導電層５ｂと、第二導電層６ｂとが積層されている。ただし、第二透光性導電層５ｂは必須ではなく、第二導電層６ｂが直接に形成されてもよい。【０１０８】
第二貫通孔１０ｂにおいては、さらに、半導体基板１の表面近傍（第二透光性導電層５ｂとの接合界面近傍）に、ｎ型の導電型を呈する導電性拡散層１５が形成されている。【０１０９】
導電性拡散層１５は、半導体基板１が呈する導電型とは逆の導電型を呈する半導体領域である。導電性拡散層１５は、所定のドーパントを拡散させることによって、半導体基板１がｐ型であればｎ型を有し、半導体基板１がｎ型であればｐ型を有するように形成されている。【０１１０】
係る構成を有する太陽電池素子２０Ｂにおいては、半導体基板１とヘテロ接合を形成している第一導電型薄膜層３の半導体基板１の裏面に略平行な方向における抵抗が、極めて高いものとなっており、正極１３と負極１４との電気的分離が図られている。【０１１１】
また、太陽電池素子２０Ｂにおいては、半導体基板１と第一導電型薄膜層３とが第一真性型薄膜層２ａを挟むｐ／ｉ／ｐ+接合領域（Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域）が、それぞれの第一貫通孔１０ａにおいてのみ形成されている。そして、ｐ型を呈する半導体基板１のバルク領域とｎ型の導電型を呈する導電性拡散層１５とのＰＮ接合領域が、それぞれの第二貫通孔１０ｂにおいてのみ形成されている。しかも、第一の実施の形態と同様に、複数の第一貫通孔１０ａおよび第二貫通孔１０ｂがドット状に形成されることで、それぞれの接合領域もドット状となっている。これにより、太陽電池素子２０Ｂは、暗電流が低減され、より大きなＶｏｃが得られる。【０１１２】
さらには、太陽電池素子２０Ｂにおいても、第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａと同様に、第一貫通孔１０ａにおいて形成されたＨｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域と、第二貫通孔１０ｂにおいて形成されたＰＮ接合領域との間に、絶縁層７を介在させることで、両領域が離間した状態が実現されており、これによりリーク電流の低減が図られている。さらには、貫通孔１０が設けられた箇所を除いて、絶縁層７の上に第一導電型薄膜層３が設けられているので、少数キャリアの再結合を抑制する効果が得られる。【０１１３】
≪太陽電池素子の製造方法≫
以下、太陽電池素子２０Ｂの製造方法について、図１７に基づき説明する。ただし、第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａの製造方法と内容が共通する工程については、その詳細についての説明を省略する。本実施の形態においては、半導体基板１として、ｐ型の導電型を有する結晶シリコン基板を用いる場合を例として説明する。【０１１４】
まずｐ型の導電型を有する半導体基板１を準備（図１７（ａ））し、半導体基板１の一主面側に、第一の実施形態と同様に絶縁層７を形成する（図１７（ｂ））。【０１１５】
次に、本実施の形態においては、絶縁層７に第二貫通孔１０ｂを形成する。第二貫通孔１０ｂは、半導体基板１と後に形成する導電性拡散層１５との接合領域を形成する位置（第二領域）に設けられる（図１７（ｃ））。第二貫通孔１０ｂの形成法としては、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などを用いることができる。【０１１６】
第二貫通孔１０ｂが形成されると、第二貫通孔１０ｂにおいて半導体基板１が露出した箇所に、導電性拡散層１５を形成する（図１７（ｄ））。導電性拡散層１５は、第二貫通孔１０ｂを形成後、形成対象位置以外にマスクを形成した半導体基板１を所定の反応容器内に設置し、半導体基板１を加熱しながら拡散源となるオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を流してｎ型のドーパントであるリン（Ｐ）を半導体基板１の表面へと熱拡散させる気相拡散法を用いて形成するのが、好適な一例である。導電性拡散層１５が形成されることにより、第二貫通孔１０ｂにおいてＰＮ接合が形成されたことになる。【０１１７】
導電性拡散層１５が形成されると、負極１４において、続いて第二貫通孔１０ｂを塞いで第二導電層６ｂを形成する。この場合、第二透光性導電層５ｂを形成した上で第二導電層６ｂを形成するのがより好ましい（図１７（ｅ））。第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂはそれぞれ、第一の実施の形態と同様の手法および同様の条件によって形成することができる。【０１１８】
第二導電層６ｂが形成されると、続いて、絶縁層７に複数の貫通穴を設けることによって第一貫通孔１０ａを形成する。第一貫通孔１０ａは、半導体基板１と後に形成する第一導電型薄膜層３との接合領域を形成する位置（第一領域）に設けられる（図１７（ｆ））。第一貫通孔１０ａの形成法としては、第一の実施の形態と同様に、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などを用いることができる。【０１１９】
次に、第一貫通孔１０ａの内面、第一貫通孔１０ａより露出する半導体基板１上、絶縁層７、および第二導電層６ｂの上に、第一導電型薄膜層３としてｐ型シリコン薄膜層を形成する。これによって第一貫通孔１０ａにおいてＨｉｇｈ−ｌｏｗヘテロ接合が形成される。好ましくは、真性型（ｉ型）を有する半導体層である真性型薄膜層２を形成した上で、第一導電型薄膜層３を形成する（図１７（ｇ））。なお、以下においては、真性型薄膜層２および第一導電型薄膜層３を、単にシリコン薄膜層とも称する。シリコン薄膜層は、第一の実施の形態における第一シリコン薄膜層と同様の手法により形成する。【０１２０】
次に、正極１３において、第一導電層６ａを形成する。この場合、第一導電型薄膜層３の上に第一透光性導電層５ａを形成した上で第一導電層６ａを形成すると、光学的反射率が向上するので好ましい（図１７（ｈ））。【０１２１】
第一導電層６ａが形成されると、次に、負極１４において第二導電層６ｂの上に形成されているシリコン薄膜層を除去し、第二導電層６ｂを露出させる（図１７（ｉ））。係るシリコン薄膜層の除去は、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などで行うことができる。なお、ここではフィンガー部１２ｂに対応した位置においてシリコン薄膜層の除去を行っているが、フィンガー部１２ｂに対応した位置においては除去せずに、バスバー部１２ａに対応した位置においてのみシリコン薄膜層の除去を行っても構わない。【０１２２】
最後に、出力取出電極としての第一電極１１と第二電極１２を、第一の実施の形態と同様の手法で形成する（図１７（ｊ））。【０１２３】
以上のような手順によって、太陽電池素子２０Ｂが作製される。係る手順においても、シリコン薄膜層の形成にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法などの薄膜形成法を用いることにより、２００℃程度の極めて低い温度で、半導体基板１と第一導電型薄膜層３との間に極めて品質の高いＨｉｇｈ−ｌｏｗヘテロ接合が形成されるので、製造工程の省エネルギー化が実現される。【０１２４】
また、本実施の形態に係る製造方法の場合、第二貫通孔１０ｂの形成に続いて導電性拡散層１５を形成した後、第一貫通孔１０ａの形成を行いさえすれば、マスクの形成や第一シリコン薄膜層のウェットエッチングによる除去といった煩雑な処理を行うことなくシリコン薄膜層を形成できる。加えて、第二導電層６ｂを露出させるためのシリコン薄膜層の除去に際しても、マスクの形成やウェットエッチングは必須ではない。すなわち、ＢＣ型であって、しかも貫通孔の形成箇所のみに部分的に接合部が形成されたローカルへテロ構造を有することにより高い変換効率を実現する太陽電池素子を、極めて簡略的な素子作製プロセスによって作成することができる。【０１２５】
本実施の形態に係る製造方法においても、ウェットエッチングを必須としないので、第一の実施の形態に係る製造方法を用いる場合と同様に、製造プロセスにおける薬液使用量が大幅に削減され、環境負荷および製造コストが低減される。【０１２６】
＜第三の実施の形態＞
≪太陽電池素子の構造≫
本発明の第三の実施形態に係る太陽電池素子２０Ｃについて図１８を用いて説明する。なお、太陽電池素子２０Ｃの構成要素のうち、第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａおよび第二の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ｂの構成要素と同様の作用効果を奏するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。【０１２７】
太陽電池素子２０Ｃは、裏面側に正電極および負電極を有するＢＣ型太陽電池素子である。なお、本実施の形態においては、説明の簡単のため、テクスチャ構造１ａ、パッシベーション層８および反射防止層９については図示を省略しているが、太陽電池素子２０Ｃにおいても、受光面側にこれらを備えてもよい。【０１２８】
係る太陽電池素子２０Ｃにおいても、第二の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ｂと同様に、半導体基板１の裏面側に、真性型薄膜層２と、第一導電型薄膜層３と、透光性導電層５（第一透光性導電層５ａおよび第二透光性導電層５ｂ）と、導電層６（第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂ）と、絶縁層７と、導電性拡散層１５とが主に備わっている。【０１２９】
また、太陽電池素子２０Ｃにおいても、絶縁層７に複数の貫通孔１０が設けられている。貫通孔１０の形状、配置などは、第一および第二の  実施の形態と同様である。なお、図１８に示す太陽電池素子２０Ｃにおける半導体基板１の裏面の凹部は必須ではない。また、本実施の形態において、貫通孔１０のうち、フィンガー部１１ｂに沿って設けられたものを第一貫通孔１０ａとし、フィンガー部１２ｂに沿って設けられたものを第二貫通孔１０ｂとする。【０１３０】
図１８に示すように、太陽電池素子２０Ｃは、第二貫通孔１０ｂの上にも真性型薄膜層２と、第一導電型薄膜層３とが積層されている点で、第二の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ｂと相違する。【０１３１】
正極１３においてはさらに、第一導電型薄膜層３の上に、第一透光性導電層５ａと、第一導電層６ａとが積層されている。ただし、真性型薄膜層２および第一透光性導電層５ａは必須ではなく、第一導電型薄膜層３が第一貫通孔１０ａと絶縁層７の上に直接形成されてもよいし、正極１３において第一導電型薄膜層３の上に第一導電層６ａが直接に形成されてもよい。【０１３２】
また、負極１４においては、上述のように形成された第一導電型薄膜層３の上に、第二透光性導電層５ｂと、第二導電層６ｂとが積層されている。ただし、第二透光性導電層５ｂは必須ではなく、第二導電層６ｂが直接形成されてもよい。【０１３３】
なお、太陽電池素子２０Ｃの場合、負極１４において、ｎ型の導電型を呈する導電性拡散層１５と第二導電層６ｂとの間に、ｐ型の導電型を呈する第一導電性薄膜層３が介在してなるが、第一導電性薄膜層３は５〜５０ｎｍ程度の厚みに形成されるので、半導体基板１から第二導電層６ｂへと向かうキャリアは第一導電性薄膜層３をトンネリングして第二電極１２において取り出される。【０１３４】
係る構成を有する太陽電池素子２０Ｃにおいても、半導体基板１とヘテロ接合を形成している第一導電型薄膜層３の層内方向における抵抗が、極めて高く、正極１３と負極１４との電気的分離が図られている。【０１３５】
また、太陽電池素子２０Ｃにおいて、半導体基板１と第一導電型薄膜層３とが第一真性型薄膜層２ａを挟むｐ／ｉ／ｐ+接合領域（Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域）が、それぞれの第一貫通孔１０ａにおいてのみ形成されている。そして、ｐ型を呈する半導体基板１のバルク領域とｎ型の導電型を呈する導電性拡散層１５とのＰＮ接合領域が、それぞれの第二貫通孔１０ｂにおいてのみ形成されている。また、複数の第一貫通孔１０ａおよび第二貫通孔１０ｂがドット状に形成されていることで、それぞれの接合領域もドット状となっている。これにより、太陽電池素子２０Ｃは、暗電流が低減され、より大きなＶｏｃが得られる。【０１３６】
加えて、太陽電池素子２０Ｃにおいても、太陽電池素子２０Ａおよび太陽電池素子２０Ｃと同様に、第一貫通孔１０ａにおいて形成されたＨｉｇｈ−Ｌｏｗ接合領域と、第二貫通孔１０ｂにおいて形成されたＰＮ接合領域との間に、絶縁層７を介在させることで、両領域が離間した状態が実現されており、これによりリーク電流の低減が図られている。さらには、貫通孔１０が設けられた箇所を除いて、絶縁層７の上に第一導電型薄膜層３が設けられているので、少数キャリアの再結合を抑制する効果が得られる。【０１３７】
≪太陽電池素子の製造方法≫
以下、太陽電池素子２０Ｃの製造方法について、図１９に基づき説明する。ただし、第一の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ａおよび第二の実施の形態に係る太陽電池素子２０Ｂの製造方法と内容が共通する工程については、その詳細についての説明を省略する。本実施の形態においては、半導体基板１として、ｐ型の導電型を有する結晶シリコン基板を用いる場合を例として説明する。【０１３８】
まず、ｐ型の導電型を有する半導体基板１を準備（図１９（ａ））し、絶縁層７を形成（図１９（ｂ））し、第二貫通孔１０ｂを形成（図１９（ｃ））、導電性拡散層１５を形成する（図１９（ｄ））ところまでは、第二の実施の形態と同様に行う。【０１３９】
導電性拡散層１５の形成後、本実施の形態においては、絶縁層７に複数の貫通穴を設けることによって第一貫通孔１０ａを形成する。第一貫通孔１０ａは、半導体基板１と後に形成する第一導電型薄膜層３との接合領域を形成する位置（第一領域）に設けられる（図１９（ｄ））。【０１４０】
次に、第一貫通孔１０ａの内面、第一貫通孔１０ａより露出した半導体基板１、絶縁層７、および第二貫通孔１０ｂの上に（つまりは裏面側の全面に）、第一導電型薄膜層３としてｐ型シリコン薄膜層を形成する。これによって第一貫通孔１０ａにおいてＨｉｇｈ−ｌｏｗヘテロ接合が形成される。好ましくは、真性型（ｉ型）の半導体層である真性型薄膜層２を形成した上で、第一導電型薄膜層３を形成する（図１９（ｅ））。なお、本実施の形態においても、真性型薄膜層２および第一導電型薄膜層３を、単にシリコン薄膜層とも称する。シリコン薄膜層は、第二の実施の形態におけるシリコン薄膜層と同様の手法により形成する。【０１４１】
続いて、正極１３において第一貫通孔１０ａを塞いで第一導電層６ａを形成し、負極１４において第二貫通孔１０ｂを塞いで第二導電層６ｂを形成する。この場合、第一透光性導電層５ａおよび第二透光性導電層５ｂをそれぞれ正極１３および負極１４に形成した上で第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂをそれぞれ形成するのがより好ましい（図１９（ｆ））。透光性導電層５（第一透光性導電層５ａおよび第二透光性導電層５ｂ）および導電層６（第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂ）はそれぞれ、第一および第二の実施の形態と同様の手法および同様の形成条件によって形成することができる。【０１４２】
第一導電層６ａおよび第二導電層６ｂが形成されると、最後に、出力取出電極としての第一電極１１と第二電極１２を、第一の実施の形態と同様の手法で形成する（図１９（ｇ））。【０１４３】
以上のような手順によって、太陽電池素子２０Ｃが作製される。シリコン薄膜層の形成にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法などの薄膜形成法を用いることにより、２００℃程度の極めて低い温度で、半導体基板１と第一導電型薄膜層３との間に極めて品質の高いＨｉｇｈ−ｌｏｗヘテロ接合が形成されるので、製造工程の省エネルギー化が実現される。【０１４４】
また、本実施の形態に係る製造方法の場合、第二貫通孔１０ｂの形成に続いて導電性拡散層１５を形成した後、第一貫通孔１０ａの形成を行いさえすれば、マスクの形成や第一シリコン薄膜層のウェットエッチングによる除去といった煩雑な処理を行うことなくシリコン薄膜層を形成できる。加えて、第二導電層６ｂを露出させることがないので、シリコン薄膜層の除去工程が不要である。すなわち、ＢＣ型であって、しかも貫通孔の形成箇所のみに部分的に接合部が形成されたローカルへテロ構造を有することにより高い変換効率を実現する太陽電池素子を、簡略的な素子作製プロセスによって作成することができる。【０１４５】
本実施の形態に係る製造方法においても、ウェットエッチングを必須としないので、第一および第二の実施の形態に係る製造方法を用いる場合と同様に、製造プロセスにおける薬液使用量が大幅に削減され、環境負荷および製造コストが低減される。【０１４６】
＜その他の変形例＞
本発明は上述の実施形態およびその変形例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種々の変更、改良等が可能である。【０１４７】
たとえば、上述の各実施形態においては、ｐ型の導電型を有する半導体基板を用いた場合について説明しているが、これに代えてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いることもできる。この場合、各層の極性を逆にすれば、上述の実施形態と同様の工程で、同様の作用効果を奏する太陽電池素子を得ることができる。【０１４８】
また、上述の実施形態においては、半導体基板１および薄膜層の構成材料としてシリコンを例に挙げて説明しているが、本発明において半導体基板１および薄膜層の材料はこれに限定されるわけではなく、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅなどの他の半導体材料を用いる場合についても、本発明を適用することができる。
【図１】
2009096539.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月10日(2010.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一形態にかかる太陽電池素子は、受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板と、前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、前記絶縁層上に形成されるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、前記第一の層上に形成されるとともに、前記第二貫通孔内の前記半導体基板上において形成された逆導電型を有する第二の層と、を有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の一形態にかかる太陽電池素子の製造方法は、受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、前記絶縁層の上と、前記第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、前記絶縁層に第二貫通孔を形成するため、前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、前記第一の層の上と、前記第二貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、逆導電型の第二の層を形成する工程と、有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
そして、図１および図４に示すように、正極１３においては、第一導電層６ａおよび第二導電型薄膜層４の上に、フィンガー部１１ｂが形成されている。また、図１および図５に示すように、負極１４においては、第二導電層６ｂの上に、フィンガー部１２ｂが形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図１２（ａ）に示すように、太陽電池モジュール３０は、例えば、ガラスなどの透光性部材２２と、透光性のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる表側充填材２４と、配線２１によって隣接する太陽電池素子の第一電極１１と第二電極１２とを交互に接続して成る複数の太陽電池素子２０Ａと、ＥＶＡなどからなる裏側充填材２５と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ裏面保護材２３と、を主として備える。なお、表側充填材２４および裏側充填材２５は受酸剤を含んでいることが好ましく、使用する受酸剤としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化鉛（Ｐｂ3Ｏ4）などの金属酸化物、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）や酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）などの金属水酸化物、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）などの金属炭酸化物やこれらの混合物が使用可能である。隣接する太陽電池素子２０Ａ同士の接続には、例えば、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆された配線２１が用いられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
あるいは、図１４（ａ）に示すように、第一透光性導電層５ａおよび第一導電層６ａの形成位置における第二シリコン薄膜層（第二真性型薄膜層２ｂおよび第二導電型薄膜層４）の除去（図１０（ｉ））を行うことなく第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂを形成することで、負極１４のみならず正極１３に設けられてなる第二導電型薄膜層４の上にも第二透光性導電層５ｂおよび第二導電層６ｂをいったん形成した後、図１４（ｂ）に示すように、正極１３に形成された第二導電層６ｂを第一導電層６ａと導通させることによって、第一導電層６ａに第一電極１１を接続してもよい。具体的には、正極１３の第二導電層６ｂを加熱溶融させることによって、第二シリコン薄膜層および第二透光性導電層５ｂを貫通させて、第一導電層６ａと第二導電層６ｂとを電気的に短絡させる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
なお、第二導電層６ｂの厚みは上述したように０．１〜３μm程度であって、通常は、第二透光性導電層５ｂ、第二真性型薄膜層２ｂ、および第二導電型薄膜層４の厚みの総和に比べて十分大きいので、溶融金属６ｍの冷却固化後の第二導電層６ｂ自体の厚みは加熱溶融前とほとんど同じであると考えてよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、
前記第一の層上に形成されるとともに、前記第二貫通孔内の前記半導体基板上において形成された逆導電型を有する第二の層と、
を有することを特徴とする太陽電池素子。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池素子であって、
前記第一貫通孔と前記第二貫通孔とは複数形成されており、
前記複数の第一貫通孔のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第一の層との界面に形成された複数の第一接合領域と、前記複数の第一接合領域同士を接続する第一導電部と、
前記複数の第二貫通孔のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第二の層との界面に形成された複数の第二接合領域同士と、前記複数の第二接合領域同士を接続する第二導電部と、
を備えることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項３】
受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面側に形成され、第一貫通孔と第二貫通孔とを含む絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されてなるとともに、前記第一貫通孔内の前記半導体基板上において形成された一導電型を有する第一の層と、
前記第二貫通孔において前記半導体基板の前記裏面近傍に形成されてなる、逆導電型を有する拡散層と、
を有することを特徴とする太陽電池素子。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池素子であって、
前記第一貫通孔と前記第二貫通孔とは複数形成されており、
前記複数の第一貫通孔内のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記第一の層との界面に形成された複数の第一接合領域と、前記複数の第一接合領域同士を接続する第一導電部と、
前記複数の第二貫通孔内のそれぞれに形成され、前記半導体基板と前記拡散層との界面に形成された複数の第二接合領域と、前記複数の第二接合領域同士を接続する第二導電部と、
を備えることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の太陽電池素子であって、
前記第一の層が、前記第二貫通孔内に形成されていることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載の太陽電池素子であって、
前記第一導電部と前記第二導電部とがそれぞれ、前記半導体基板の前記裏面側に複数の電極指を有する櫛歯状電極を備え、
前記複数の第一貫通孔が、前記第一導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列され、
前記複数の第二貫通孔が、前記第二導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列されている、
ことを特徴とする太陽電池素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の太陽電池素子であって、
前記半導体基板が、平面透視で前記絶縁層の前記第一貫通孔および前記第二貫通孔の形成された位置に凹部を有する、
ことを特徴とする太陽電池素子。
【請求項８】
受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、
前記絶縁層の上と、前記第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、
前記絶縁層に第二貫通孔を形成するため、前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、
前記第一の層の上と、前記第二貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、逆導電型の第二の層を形成する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記絶縁層の前記第一領域を除去する工程は、レーザー光を前記第一領域に照射して前記第一領域を除去する工程を含む、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一貫通孔に連通する凹部を前記半導体基板に形成するため、前記半導体基板の一部を除去する工程をさらに含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程は、レーザー光を第一の層と前記絶縁層の第二領域に照射して前記第一の層と前記絶縁層の第二領域を除去する工程を含む、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第二貫通孔に連通する凹部を前記半導体基板に形成するため、前記半導体基板の一部を除去する工程をさらに含むことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一及び第二貫通孔は、それぞれ複数形成され、
前記複数の第一貫通孔のそれぞれに形成されてなる前記半導体基板と前記第一の層との第一接合領域同士を接続する第一導電部を前記第一の層上に形成する工程と、
前記複数の第二貫通孔のそれぞれに形成されてなる前記半導体基板と前記第二の層との第二接合領域同士を接続する第二導電部を前記第二の層上に形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記第一導電部を形成する工程と前記第二導電部を形成する工程とがそれぞれ、前記半導体基板の前記裏面側に複数の電極指を有する櫛歯状電極を形成する工程を有し、
前記複数の第一貫通孔が、前記第一導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列され、
前記複数の第二貫通孔が、前記第二導電部の前記複数の電極指のそれぞれに沿って配列される、
ことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【請求項１５】
受光面と前記受光面の裏面とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記裏面側に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に第一貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第一領域を除去する工程と、
前記絶縁層に複数の第二貫通孔を形成するため、前記絶縁層の第二領域を除去する工程と、
前記複数の第二貫通孔より露出している前記半導体基板の前記裏面近傍に逆導電性を有する拡散層を形成する工程と、
前記絶縁層の上と、前記複数の第一貫通孔より露出している前記半導体基板上とに、一導電型の第一の層を形成する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
【国際調査報告】
2009096539.tif 000022
2009096539.tif 000023
2009096539.tif 000024
2009096539.tif 000025