(57)【要約】【課題】  大量生産に適し、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を提供する。【解決手段】  第１導電型の半導体基板の一方の表面に、第１導電型のドーパントを含む第１ドーピング領域と、第１導電型とは異なる第２導電型のドーパントを含む第２ドーピング領域と、が形成されている裏面電極型太陽電池であって、第１ドーピング領域は半導体基板よりも第１導電型のドーパントの濃度が高く、第２ドーピング領域の面積は表面の面積の６０％以上８０％以下であることを特徴とする裏面電極型太陽電池である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の一方の表面に、第１導電型のドーパントを含む第１ドーピング領域と、第１導電型とは異なる第２導電型のドーパントを含む第２ドーピング領域と、が形成されている裏面電極型太陽電池であって、
前記第１ドーピング領域は前記半導体基板よりも第１導電型のドーパントの濃度が高く、
前記第２ドーピング領域の面積は前記表面の面積の６０％以上８０％以下であることを特徴とする、裏面電極型太陽電池。
【請求項２】
前記第２ドーピング領域の面積が前記表面の面積の７０％以上７５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の裏面電極型太陽電池。
【請求項３】
前記第１ドーピング領域および前記第２ドーピング領域はそれぞれ帯状であって、前記第１ドーピング領域と前記第２ドーピング領域とは交互に配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の裏面電極型太陽電池。
【請求項４】
前記半導体基板がシリコン基板であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池。
【請求項５】
前記第１導電型がｎ型であって、前記第２導電型がｐ型であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は裏面電極型太陽電池に関し、特に、大量生産に適し、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のような光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造のものが開発されている。その中でも、結晶シリコン（Ｓｉ）系の太陽電池は、その変換効率および製造コスト等の優位性により最も一般的に用いられている。また、現在量産されている太陽電池の中では受光面にｎ電極を形成し、裏面にｐ電極を形成した両面電極型の太陽電池が多数を占める。しかし、両面電極型の太陽電池において受光面に形成されているｎ電極は太陽光の入射により発生した電流を外部に取り出すために不可欠なものであるが、ｎ電極の下方のシリコン基板には太陽光が入射しないためその部分には電流が発生しない。そこで、太陽電池の受光面に電極を形成せず、裏面にｎ電極およびｐ電極の双方を形成した裏面電極型太陽電池が、たとえば特許文献１に開示されている。この太陽電池においては、受光面に形成された電極によって太陽光の入射が阻害されることがないことから、原理的には高い変換効率を期待することができる。
【０００３】
図１０の模式的断面図に、特許文献１に開示されている裏面電極型太陽電池の概略を示す。ｎ型のシリコン基板１０の裏面には高濃度のｐ型ドーパントが拡散されてなるｐ型ドーピング領域１２と、シリコン基板１０の他の領域よりもｎ型ドーパントが高濃度に拡散されてなるｎ型ドーピング領域１３と、が向かい合って交互に配列されている。そして、シリコン基板１０の受光面にはパッシベーション膜１１が形成され、裏面にもパッシベーション膜１８が形成されており、これらのパッシベーション膜によりキャリアの再結合が抑制されている。また、シリコン基板１０の裏面には、パッシベーション膜１８の一部が除去されて、コンタクトホール１６、１７が形成されている。そして、コンタクトホール１６を通してｐ型ドーピング領域１２上にｐ電極１４が、コンタクトホール１７を通してｎ型ドーピング領域１３上にｎ電極１５が形成されており、これらの電極から電流が取り出される。また、シリコン基板１０の受光面のパッシベーション膜１１は反射防止膜としての機能も有している。この図からもわかるように、ｐ型ドーピング領域１２、ｎ型ドーピング領域１３、ｐ電極１４およびｎ電極１５はすべてシリコン基板１０の裏面に形成されており、電極によって受光面における太陽光の入射が阻害されない。
【０００４】
この裏面電極型太陽電池は、たとえば以下のようにして作製される。まず、シリコン基板１０の受光面および裏面にそれぞれ酸化シリコン膜を形成した後にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成することによってパッシベーション膜１１、１８を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を利用して、シリコン基板１０の裏面のパッシベーション膜１８の一部を除去してコンタクトホール１７を形成する。そして、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板１０の裏面側の全面にｎ型ドーパントを含むガラス層を堆積させる。続いて、ｐ型ドーピング領域１２が形成される部分に対応するガラス層の部分を除去した後、フォトエッチングによりその部分のパッシベーション膜１８を除去してコンタクトホール１６を形成する。そして、ＣＶＤ法を用いて、シリコン基板１０裏面側にｐ型ドーパントを含むガラス層を堆積させる。
【０００５】
次いで、このようにガラス層が堆積されたシリコン基板１０を９００℃に加熱することによって、シリコン基板１０の裏面にｐ型ドーピング領域１２およびｎ型ドーピング領域１３を形成する。その後、パッシベーション膜１８に堆積されているガラス層をすべて除去し、水素雰囲気下において９００℃以上の高温でシリコン基板１０を熱処理する。これにより、シリコン基板１０とパッシベーション膜１８の酸化シリコン膜との界面が水素化処理される。そして、ｐ型ドーピング領域１２およびｎ型ドーピング領域１３上に残留しているガラス層を除去した後に、スパッタリング法によりシリコン基板１０の裏面側にアルミニウム膜を堆積する。このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術を利用したパターンニングによってｐ型ドーピング領域１２上にｐ電極１４を形成し、ｎ型ドーピング領域１３上にｎ電極１５を形成する。
【０００６】
このような裏面電極型太陽電池は、当初、集光型の太陽電池として開発されたものであり、その作製には複雑なフォトリソグラフィ技術ならびに高品位なドーピング技術およびパッシベーション技術が用いられていた。そのため、製造コストが高く、一般の地上用太陽電池には適していなかった。その問題を改善し、プロセスを簡略化して製造コストを低減した裏面電極型太陽電池がたとえば非特許文献１および非特許文献２に開示されている。図１１の模式的断面図に、その裏面電極型太陽電池の概略を示す。
【０００７】
非特許文献１に記載されたプロセスの概略は以下のようなものである。まず、シリコン基板１０の裏面の全面に、ｎ型ドーパントを含むガラス層をＣＶＤにより堆積させる。次に、このガラス層をフォトリソグラフィ技術を利用して下地のシリコン基板１０ごと櫛の歯状にエッチングする。このため図１１に示すように、シリコン基板１０の裏面に段差ができる。続いて、その上から、シリコン基板１０の裏面の全面にｐ型ドーパントを含むガラス層を堆積させる。次いで、シリコン基板１０を熱処理することによって、ｎ型ドーパントを含むガラス層に接しているシリコン基板１０の裏面の領域にはｎ型ドーパントが拡散されてｎ型ドーピング領域１３が形成され、ｐ型ドーパントを含むガラス層に接しているシリコン基板１０の裏面の領域にはｐ型ドーパントが拡散されてｐ型ドーピング領域１２が形成される。そして、これらのガラス層をすべて除去した後、シリコン基板１０の受光面および裏面にそれぞれパッシベーション膜１１、１８を形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を利用して、パッシベーション膜１８にコンタクトホール１６、１７を形成するとともに、ｐ電極１４とｎ電極１５とをそれぞれｐ型ドーピング領域１２およびｎ型ドーピング領域１３に電気的に接続するように形成する。
【特許文献１】米国特許第４９２７７７０号明細書
【非特許文献１】Ronald A. Sinton and Richard M. Swanson, "Simplified Backside-Contact Solar Cells" IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES. VOL.37, NO.2, February 1990, p.348-p.352
【非特許文献２】Keith R. McIntosh, Michael J. Cudzinovic, David D. Smith, William P. Mulligan and Richard M. Swanson, "THE CHOICE OF SILICON WAFER FOR THE PRODUCTION OF LOW-COST REAR-CONTACT SOLAR CELLS" 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Osaka, Japan, May 11-18, 2003, 4O-D10-05
【非特許文献３】Santo Martinuzzi, Damien Barakel1, Franck Torregrosa, "N-Type Multicrystalline Silicon Wafers for Solar Cells" 31st IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE, FLORIDA, U.S.A, January 3-7, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような裏面電極型太陽電池において、裏面のｐ型ドーピング領域およびｎ型ドーピング領域のデザインが変換効率に与える影響は大きい。図１０に示すように、ｎ型ドーピング領域１３の近傍で発生した光生成キャリア２０は、図１０の矢印に示される方向にシリコン基板１０の内部を移動し、ｎ型のシリコン基板１０とｐ型ドーピング領域１２との界面（ｐｎ接合部）に到達することによって光電流として取り出される。このとき、光生成キャリア２０の移動距離が長くなると、光生成キャリア２０がｐｎ接合部に到達する前に再結合によって消滅し、光電流として取り出せなくなるため、変換効率が低下してしまう。ここで、光生成キャリア２０が移動しなくてはならない距離は、ｐ型ドーピング領域１２の幅３３や、ピッチ３１（ｐ型ドーピング領域から次のｐ型ドーピング領域までの間隔またはｎ型ドーピング領域から次のｎ型ドーピング領域までの間隔）などの設計、いわゆるデザインルールによって決定される。
【０００９】
しかしながら、デザインルールを実現するために、パターニング方法としてフォトリソグラフィ技術を利用する場合には、製造プロセスに手間と時間がかかるだけでなく、フォトレジストなどの使用により材料コストも高くなるので、大量生産には不向きである。そこで、大量生産に適したパターニング方法としては、スクリーン印刷やインクジェット印刷などがある。しかしながら、これらの方法は非常に高速で大量に処理するため、フォトリソグラフィ技術に比べて精度は格段に低くならざるを得ず、パターン幅やパターンの位置にある程度のばらつきが生じる。そのようなばらつきが生じる場合においても安定して高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を得るためにはどのようなデザインルールとすればよいのかという点については、これまで明らかにされていなかった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、大量生産に適し、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１導電型の半導体基板の一方の表面に、第１導電型のドーパントを含む第１ドーピング領域と、第１導電型とは異なる第２導電型のドーパントを含む第２ドーピング領域と、が形成されている裏面電極型太陽電池であって、第１ドーピング領域は半導体基板よりも第１導電型のドーパントの濃度が高く、第２ドーピング領域の面積は表面の面積の６０％以上８０％以下であることを特徴とする裏面電極型太陽電池である。
【００１２】
また、本発明の裏面電極型太陽電池においては、第２ドーピング領域の面積が表面の面積の７０％以上７５％以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の裏面電極型太陽電池においては、第１ドーピング領域および第２ドーピング領域がそれぞれ帯状であって、第１ドーピング領域と第２ドーピング領域とは交互に配列されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の裏面電極型太陽電池においては、半導体基板がシリコン基板であってもよい。
【００１５】
また、本発明の裏面電極型太陽電池においては、第１導電型がｎ型であって、第２導電型がｐ型であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大量生産に適し、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１８】
本発明者は、スクリーン印刷やインクジェット印刷などの精度の低いパターニング方法を用いて裏面電極型太陽電池を作製する場合に、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を得るためにはどのようなデザインルールで設計を行えばよいのかという問題を検討するため、まずデバイス・シミュレーションによる検討を行なった。ここで、裏面電極型太陽電池のモデルとしては、図１に示す断面構造および図２に示す裏面構造を有するものを用い、以下に示すパラメータを標準条件として設定して、ＩＳＥ社のデバイス・シミュレータＴＣＡＤにより、ｐ型ドーピング領域のピッチと裏面電極型太陽電池の変換効率との関係について検討した。なお、図２に示すように、ｐ型ドーピング領域１２およびｎ型ドーピング領域１３はそれぞれ帯状であって、ｐ型ドーピング領域１２とｎ型ドーピング領域１３とは交互に配列されている。
【００１９】
＜パラメータ＞
シリコン基板１０の導電型：ｎ型
シリコン基板１０の不純物濃度：１０15／ｃｍ3
シリコン基板１０のバルクライフタイム：０．５ｍｓｅｃ
ｐ型ドーピング領域１２のピッチ３１：１．４ｍｍ
シリコン基板１０の厚み３２：０．２８ｍｍ
受光面のパッシベーション膜１１による受光面表面再結合速度：１０ｃｍ／ｓ
裏面のパッシベーション膜１８による裏面表面再結合速度：１００ｃｍ／ｓ
ｐ型ドーピング領域１２の不純物濃度：１０20／ｃｍ3
ｐ型ドーピング領域１２の幅３３：０．９ｍｍ
ｐ型ドーピング領域１２の面積率：６４％
ｎ型ドーピング領域１３の不純物濃度：１０20／ｃｍ3
ｎ型ドーピング領域１３の幅３４：０．５ｍｍ
ｎ型ドーピング領域１３の面積率：３６％
ｐ電極１４およびｎ電極１５の幅３５：０．１ｍｍ
この検討においては、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ｐ型ドーピング領域１２の面積率（ｐ型ドーピング領域１２のピッチ３１に対するｐ型ドーピング領域１２の幅３３の割合と言うこともできる）を固定してｐ型ドーピング領域１２のピッチ３１を０．５〜２．０ｍｍの範囲で変化させ、変換効率がどのように変化するかを調べた。その結果を図４に示す。図４に示す結果からは、ｐ型ドーピング領域１２のピッチ３１を小さくしていくとそれにほぼ比例して変換効率が上昇することがわかる。
【００２０】
この理由は以下のように考えられる。図３（ａ）に示すように、ピッチ３１が大きい場合には、ｎ型ドーピング領域１３の近傍で発生した光生成キャリア２０はｐ型ドーピング領域１２に到達するまでに長い距離を移動しなくてはならず、その途中で再結合して消滅してしまう確率が高くなる。一方、図３（ｂ）に示すように、ピッチ３１が小さくなると光生成キャリア２０の移動距離が短くて済むので、途中で再結合する確率が低くなり、電力として有効に取り出せるようになるため変換効率が向上する。
【００２１】
次に、本発明者は、ｐ型ドーピング領域１２の面積率と変換効率との関係について検討を行なった。この検討においては、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ｐ型ドーピング領域１２のピッチ３１を固定して、ｐ型ドーピング領域１２の面積率（％）を６４％〜８６％の範囲で変化させ、変換効率がどのように変化するかを調べた。その結果を図６に示す。図６に示す結果からは、ｐ型ドーピング領域１２の面積率を大きくしていくとそれにほぼ比例して変換効率が上昇することがわかる。
【００２２】
この理由も光生成キャリアの移動距離の変化で説明することができる。図５（ａ）に示すように、ｐ型ドーピング領域１２の面積率が小さい場合には、ｎ型ドーピング領域１３の近傍で発生した光生成キャリア２０はｐ型ドーピング領域１２に到達するまでに長い距離を移動しなくてはならず、その途中で再結合して消滅してしまう確率が高くなる。一方、図５（ｂ）に示すように、ピッチ３１が小さくなると光生成キャリア２０の移動距離が短くて済むので、途中で再結合する確率が低くなり、電力として有効に取り出せるようになるため変換効率が向上する。
【００２３】
以上の検討から、高い変換効率を有する裏面電極型太陽電池を得るためには、（１）ｐ型ドーピング領域のピッチを小さくすること、および（２）ｐ型ドーピング領域の面積率を広くすることが有効であることが判明した。（１）と（２）の条件を両立させるためには、たとえば図１に示すｐ型ドーピング領域１２以外の領域の幅であるｎ層幅３４（図１に示すｎ型ドーピング領域１３の幅とドーピングがされていない領域の幅の合計）を可能な限り小さくすればよいということになる。
【００２４】
続いて、ｎ型ドーピング領域の幅を可能な限り小さくした場合に、ｐ型ドーピング領域の幅、ｐ型ドーピング領域の面積率およびｐ型ドーピング領域のピッチをどのように設計すべきかということについて検討する。（２）の条件にしたがってｐ型ドーピング領域の面積率を大きくするためにｐ型ドーピング領域の幅を広げていくと、必然的にｐ型ドーピング領域のピッチが大きくなる。したがって、ｐ型ドーピング領域の面積率の増大による変換効率向上効果とｐ型ドーピング領域のピッチの拡大による変換効率低下効果とが相殺し、どこかの点で変換効率が極大値を取ることが予想される。そこで、この問題についてデバイス・シミュレーションによる検討を行なった。
【００２５】
図７に示すｎ層幅３４を０．１４ｍｍ、０．２０ｍｍおよび０．３０ｍｍにそれぞれ固定して、ｐ型ドーピング領域１２の幅３３を変化させ（それに伴い、ｐ型ドーピング領域１２の面積率およびピッチも変化する）、変換効率がどのように変化するかを調べた。その結果を、図８に示す。
【００２６】
図８に示すように、０．１４ｍｍ、０．２０ｍｍおよび０．３０ｍｍのいずれの幅においてもｐ型ドーピング領域の面積率を５０％から広くするにしたがって変換効率は上昇するが、７０〜７５％をピークとしてそれ以上にｐ型ドーピング領域の面積率を上げていくと、急速に変換効率が低下することがわかる。さらに細かく見ていくと、ｎ層幅が０．３０ｍｍの場合、ｐ型ドーピング領域の面積率が５０％では変換効率が約２０％であるが、そこからｐ型ドーピング領域の面積率を上げていくと６０〜７０％では変換効率が約２０．２〜約２０．３％に上昇し、ｐ型ドーピング領域の面積率が７０％から上昇するにつれて変換効率はさらに上昇する。そして、ｐ型ドーピング領域の面積率が７４〜７５％で変換効率のピークを迎え、その後はｐ型ドーピング領域の面積率が上がるにしたがって変換効率は低下していき、ｐ型ドーピング領域の面積率が８１％のときには変換効率は約１９．８％に低下する。
【００２７】
また、ｎ層幅が０．２０ｍｍの場合、ｐ型ドーピング領域の面積率が５０％では変換効率が約２０．３％であるが、そこからｐ型ドーピング領域の面積率を上げていくと６０〜７０％では変換効率が約２０．４〜約２０．６％に上昇し、ｐ型ドーピング領域の面積率が７５％のときに変換効率がピークを迎え、その後はｐ型ドーピング領域の面積率が８０％のときに変換効率は約２０．５％となり、ｐ型ドーピング領域の面積率が８９％のときには変換効率は約１９．３％に低下する。
【００２８】
また、ｎ層幅が０．１４ｍｍの場合、ｐ型ドーピング領域の面積率が５０％では変換効率が約２０．３％であるが、そこからｐ型ドーピング領域の面積率を上げていくと６０〜７０％では変換効率が約２０．５〜約２０．８％に上昇し、ｐ型ドーピング領域の面積率が７０％から上昇するにつれて変換効率はさらに上昇する。そして、ｐ型ドーピング領域の面積率が約７３％のときに変換効率がピークを迎え、その後はｐ型ドーピング領域の面積率が８０％のときに変換効率は約２０．７％となり、ｐ型ドーピング領域の面積率が８４％のときには変換効率は約２０．６％に低下する。
【００２９】
以上のように、ｎ層幅を狭くすることによって変換効率が上昇する傾向にあることがわかる。よって、ｎ層幅はできるだけ狭くした方が高い変換効率を得る上では有利ではあるが、ｎ層幅をどれだけ狭くできるかということについてはパターニング方法や装置などによって変わるが、上記の結果から概ね、６０％以上８０％以下であることが高い変換効率を得る上では有利であると考えられる。さらに、上記の結果からは、ｎ層幅が０．１４ｍｍ、０．２０ｍｍおよび０．３０ｍｍのいずれの場合においてもｐ型ドーピング領域の面積率が７０％以上７５％以下であれば高い変換効率が得られている。
【００３０】
以上の検討結果をまとめると、ｎ型のシリコン基板を用いた裏面電極型太陽電池の裏面のｐ型ドーピング領域およびｎ型ドーピング領域のパターンを設計する場合には、なるべくｐ型ドーピング領域以外の領域の幅が最小となるようにするとともに、ｐ型ドーピング領域の面積率を６０％以上８０％以下、より好ましくは７０％以上７５％以下となるようにｐ型ドーピング領域の幅を設計することによって、高い変換効率を得ることができるということがわかる。
【実施例】
【００３１】
上記のシミュレーション検討の結果を、図１に示す構成の裏面電極型太陽電池を実際に試作して検証した。表１に試作した裏面電極型太陽電池のデザインルールをまとめている。ここで、ｎ層幅３４は０．１８ｍｍに固定し、ｐ型ドーピング領域１２の幅３３を０．１２ｍｍ、０．４２ｍｍおよび０．７２ｍｍに増加させた。このとき、ｐ型ドーピング領域のそれぞれの幅におけるｐ型ドーピング領域の面積率はそれぞれ４０％、７０％および８０％となっている。
【００３２】
【表１】
2006332273.tif 000003
【００３３】
このようなデザインルールについて、表２に示すように、シリコン基板の比抵抗と厚みとを変化させた３種類の裏面電極型太陽電池の試作を行ない、それぞれの裏面電極型太陽電池のｐ型ドーピング領域の面積率と変換効率との関係を調べた。その結果を図９に示す。
【００３４】
【表２】
2006332273.tif 000004
【００３５】
図９に示すように、試作１〜３においてはそれぞれシリコン基板の比抵抗および厚みを変化させているが、いずれの場合もｐ型ドーピング領域の面積率７０％において最も高い変換効率が得られている。図９の結果を図８のシミュレーション結果と比較してみても、変換効率の絶対値には差があるものの、ｐ型ドーピング領域に対する変換効率の変化の傾向として非常によく一致していることがわかる。このようにシミュレーション結果と実際の試作結果とが非常に良い一致を示したことから、本発明に示したデザインルールの有効性と信頼性の高さを確認することができた。
【００３６】
なお、上記の検討においては、ｎ型のシリコン基板を用いた場合について検討したが、ｐ型のシリコン基板を用いる場合も同様の結果を示すと考えられる。既に述べたように、シリコン基板の裏面におけるドーピング領域のパターンと変換効率との相関関係において重要なファクターは、光生成キャリアがｐｎ接合に到達するまでに移動しなくてはならない距離であり、これはｐ型のシリコン基板の場合も同様である。この場合にはｎ型ドーピング領域の面積率が問題となるが、ドーピング領域を設計する場合のデザインルールとしては、上記と同様に、できる限りｐ層幅（ｐ型ドーピング領域の幅とドーピングされていない領域の幅との合計幅）が最小になるようにするとともに、ｎ型ドーピング領域の面積率が６０％以上８０％以下となるように、より好ましくは７０％以上７５％以下となるようにｎ型ドーピング領域の幅を設計することによって、高い変換効率を得ることができる。
【００３７】
しかしながら、ｐ型のシリコン基板を用いた場合にはｎ型のシリコン基板を用いた場合と比べて、主に以下の２点が問題となる。
【００３８】
第一に、ホウ素をドーパントとするとともに酸素を多く含むシリコン基板を用いた場合には、光照射によってシリコン基板中のホウ素と酸素とが結合して複合欠陥を形成し、変換効率を低下させる、いわゆる光劣化現象が生じることである。これに対してリンをドーパントとするｎ型のシリコン基板においてはそのような光劣化現象は生じないことが知られているので、この点からシリコン基板としてはｎ型が有利といえる。
【００３９】
第二に、ｐ型のシリコン基板よりもｎ型のシリコン基板のほうが光生成キャリアの再結合寿命（ライフタイム）が長いことがある（たとえば、非特許文献３など）。光生成キャリアのライフタイムが長いということは光生成キャリアを光電流として取り出せる確率が高くなるので高効率化に有利であり、特に、たとえば非特許文献２に述べられているように、ライフタイムが変換効率に対して大きな影響を及ぼす裏面電極型太陽電池においてはｎ型のシリコン基板が適しているということが言える。
【００４０】
また、本発明に記載のデザインルールは、シリコン基板を用いた裏面電極型太陽電池に限定されるものではなく、シリコン基板以外の半導体基板を用いた裏面電極型太陽電池に対しても適用することができる。しかしながら、現在生産されている太陽電池の大部分がシリコン基板を用いたものであること、したがってシリコン基板は大量かつ比較的安価に入手可能であること、さらに製造技術および製造装置も成熟しており量産性と信頼性の高いものが出回っていることなどの理由から、シリコン基板を用いたものが現状においては最も大量生産に適している。
【００４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、大量生産に適し、高い変換効率を示す裏面電極型太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明においてデバイス・シミュレーションによる検討を行なった裏面電極型太陽電池のモデルの模式的な断面図である。
【図２】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルの裏面の概要を示す模式的な平面図である。
【図３】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｐ型ドーピング領域の面積率を一定に保ったままｐ型ドーピング領域のピッチを変化させる場合を図解する模式的な断面図である。
【図４】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｐ型ドーピング領域の面積率を固定してｐ型ドーピング領域のピッチを変化させた場合のｐ型ドーピング領域のピッチと変換効率との関係を示す図である。
【図５】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｐ型ドーピング領域のピッチを固定してｐ型ドーピング領域の面積率を変化させる場合を図解する模式的な断面図である。
【図６】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｐ型ドーピング領域のピッチを固定してｐ型ドーピング領域の面積率を変化させた場合のｐ型ドーピング領域の面積率と変換効率との関係を示す図である。
【図７】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｎ層幅を固定してｐ型ドーピング領域の幅を変化させる場合を図解する模式的な断面図である。
【図８】図１に示す裏面電極型太陽電池のモデルのｎ層幅を固定してｐ型ドーピング領域の幅を変化させた場合のｐ型ドーピング領域の面積率と変換効率との関係を示す図である。
【図９】シリコン基板の比抵抗と厚みとを変化させた３種類の裏面電極型太陽電池の試作のｐ型ドーピング領域の面積率と変換効率との関係を示す図である。
【図１０】従来の裏面電極型太陽電池の一例の概略を示す模式的な断面図である。
【図１１】従来の裏面電極型太陽電池の他の一例の概略を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  シリコン基板、１１，１８  パッシベーション膜、１２  ｐ型ドーピング領域、１３  ｎ型ドーピング領域、１４  ｐ電極、１５  ｎ電極、１６，１７  コンタクトホール、２０  光生成キャリア、３１  ピッチ、３２  厚み、３３，３４，３５  幅。
【図１】
2006332273.tif 000005
【図２】
2006332273.tif 000006
【図３】
2006332273.tif 000007
【図４】
2006332273.tif 000008
【図５】
2006332273.tif 000009
【図６】
2006332273.tif 000010
【図７】
2006332273.tif 000011
【図８】
2006332273.tif 000012
【図９】
2006332273.tif 000013
【図１０】
2006332273.tif 000014
【図１１】
2006332273.tif 000015