(57)【要約】  基板（１，１２１）と、基板（１，１２１）の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域（２，１２２）の複数と、基板（１，１２１）の表面におけるｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の面積率は６０％以上、特に８０％よりも大きい、太陽電池セル（８）である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１，１２１）と、
前記基板（１，１２１）の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域（２，１２２）の複数と、
前記ｎ型不純物拡散領域（２，１２２）上に設けられたｎ型用電極（６，１２６）と、を備え、
前記基板（１，１２１）の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の面積率は６０％以上であり、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の間隔が４００μｍ以下である、太陽電池セル（８）。
【請求項２】
隣り合う前記ｎ型用電極（６，１２６）の間隔が１ｍｍ以上である、請求の範囲第１項に記載の太陽電池セル（８）。
【請求項３】
基板（１，１２１）と、
前記基板（１，１２１）の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域（２，１２２）の複数と、
前記基板（１，１２１）の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の面積率は８０％よりも大きく、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の間隔が４００μｍ以下である、太陽電池セル（８）。
【請求項４】
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の前記間隔が１００μｍ以上である、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の太陽電池セル（８）。
【請求項５】
前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の前記面積率が９０％以下である、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の太陽電池セル（８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に地球環境の保護の観点から、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池セルは次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池セルが主流となっている。【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面（受光面）にｎ電極が形成されており、受光面と反対側の面（裏面）にｐ電極が形成された両面電極型太陽電池セルである。【０００４】
また、たとえば特開２００６−３３２２７３号公報（特許文献１）には、太陽電池セルの受光面には電極を形成せず、太陽電池セルの受光面とは反対側の裏面のみにｎ電極およびｐ電極を形成した裏面電極型太陽電池セルが開示されている。【０００５】
図１０に、特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板の裏面における不純物拡散領域のパターンの模式的な平面図を示す。【０００６】
特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板１６１の裏面においては、１本の帯状のｎ型ドーピング領域１６２と１本の帯状のｐ型ドーピング領域１６３とから不純物拡散領域のパターンが構成されている。そして、ｎ型ドーピング領域１６２上にｎ電極が形成され、ｐ型ドーピング領域１６３上にｐ電極が形成される。【０００７】
なお、図１０においては、説明の便宜上、ｎ型ドーピング領域１６２およびｐ型ドーピング領域１６３はそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ｎ型ドーピング領域１６２およびｐ型ドーピング領域１６３はそれぞれ複数存在しており、ｎ型ドーピング領域１６２とｐ型ドーピング領域１６３とは所定の間隔を空けて１本ずつ交互に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、ｐ型ドーピング領域１６３の面積率を６０％以上８０％以下とすることによって高い変換効率を有する裏面電極型太陽電池セルが得られることが記載されているが、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セルが要望されている。【００１０】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セル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、基板と、基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、ｎ型不純物拡散領域上に設けられたｎ型用電極と、を備え、基板の表面におけるｐ型不純物拡散領域の面積率は６０％以上であり、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下である太陽電池セルである。【００１２】
ここで、本発明の太陽電池セルにおいては、隣り合うｎ型用電極の間隔が１ｍｍ以上であることが好ましい。【００１３】
また、本発明は、基板と、基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、基板の表面におけるｐ型不純物拡散領域の面積率は８０％よりも大きく、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下である太陽電池セルである。【００１４】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が１００μｍ以上であることが好ましい。【００１５】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、ｐ型不純物拡散領域の面積率が９０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の太陽電池セルの一例である裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、図１に示す裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３】図１に示す裏面電極型太陽電池セルの基板の裏面の模式的な平面図である。
【図４】シミュレーションに用いられた裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。
【図５】裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度とベース幅との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図６】裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図７】裏面電極型太陽電池セルの開放電圧とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図８】裏面電極型太陽電池セルの変換効率とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図９】裏面電極型太陽電池セルのＦＦとｐ+面積率との関係を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板の裏面における不純物拡散領域のパターンの模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明において、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。
【００１９】
図１に、本発明の太陽電池セルの一例である裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。
【００２０】
裏面電極型太陽電池セル８は、ｎ型シリコンからなる基板１と、基板１の裏面に形成されたｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３と、ｎ型不純物拡散領域２に接するようにして形成されたｎ型用電極６と、ｐ型不純物拡散領域３に接するようにして形成されたｐ型用電極７とを含んでいる。
【００２１】
裏面電極型太陽電池セル８の基板１の受光面にはテクスチャ構造などの凹凸構造が形成されており、その凹凸構造を覆うようにして反射防止膜５が形成されている。また、裏面電極型太陽電池セル８の基板１の裏面にはパッシベーション膜４が形成されている。
【００２２】
なお、図１においては、説明の便宜上、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ複数存在しており、ｎ型不純物拡散領域２とｐ型不純物拡散領域３とは所定の間隔を空けて１本ずつ交互に配置されている。
【００２３】
以下、図２（ａ）〜図２（ｇ）の模式的断面図を参照して、図１に示す裏面電極型太陽電池セル８の製造方法の一例について説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、たとえばｎ型の多結晶シリコンまたは単結晶シリコンインゴットからスライスすることなどによって、表面にスライスダメージ１ａが形成された基板１を用意する。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１の表面のスライスダメージ１ａを除去する。ここで、スライスダメージ１ａの除去は、たとえば、上記スライス後の基板１の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
【００２６】
スライスダメージ１ａの除去後の基板１の大きさおよび形状も特に限定されないが、基板１の厚さをたとえば１００μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、特に２００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２７】
次に、図２（ｃ）に示すように、基板１の裏面に、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３をそれぞれ形成する。
【００２８】
ｎ型不純物拡散領域２は、たとえば、ｎ型不純物を含む不純物拡散剤を用いた塗布拡散またはｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。
【００２９】
ｐ型不純物拡散領域３は、たとえば、ｐ型不純物を含む不純物拡散剤を用いた塗布拡散またはｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。
【００３０】
ｎ型不純物拡散領域２は、ｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｎ型不純物としては、たとえばリンなどのｎ型不純物を用いることができる。
【００３１】
ｐ型不純物拡散領域３は、ｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｐ型不純物としては、たとえばボロンまたはアルミニウムなどのｐ型不純物を用いることができる。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、基板１の裏面にパッシベーション膜４を形成する。ここで、パッシベーション膜４は、たとえば、熱酸化法またはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法などの方法により形成することができる。
【００３３】
パッシベーション膜４としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
パッシベーション膜４の厚みは、たとえば０．０５μｍ以上１μｍ以下とすることができ、特に０．２μｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、基板１の受光面の全面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成した後に、その凹凸構造上に反射防止膜５を形成する。
【００３６】
テクスチャ構造は、たとえば、基板１の受光面をエッチングすることにより形成することができる。テクスチャ構造は、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いて基板１の受光面をエッチングすることによって形成することができる。
【００３７】
反射防止膜５は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、反射防止膜５としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
次に、図２（ｆ）に示すように、基板１の裏面のパッシベーション膜４の一部を除去することによってコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂを形成する。ここで、コンタクトホール４ａは、ｎ型不純物拡散領域２の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成され、コンタクトホール４ｂは、ｐ型不純物拡散領域３の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成される。
【００３９】
コンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂはそれぞれ、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜４上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜４をエッチングする方法、またはコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応するパッシベーション膜４の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜４をエッチングする方法などにより形成することができる。
【００４０】
次に、図２（ｇ）に示すように、コンタクトホール４ａを通してｎ型不純物拡散領域２に接するｎ型用電極６を形成するとともに、コンタクトホール４ｂを通してｐ型不純物拡散領域３に接するｐ型用電極７を形成することによって、裏面電極型太陽電池セル８が完成する。
【００４１】
図３に、上記のようにして作製した裏面電極型太陽電池セル８の基板１の裏面の模式的な平面図を示す。基板１の裏面においては、帯状のｐ型不純物拡散領域３と、帯状のｎ型不純物拡散領域２と、が１つずつ所定の間隔をあけて交互に配列されており、ｐ型不純物拡散領域３およびｎ型不純物拡散領域２はそれぞれ複数形成されている。
【００４２】
以上のような構成を有する裏面電極型太陽電池セルの特性について、２Ｄデバイスシミュレータを用いたシミュレーションにより検討を行なった。図４に、シミュレーションに用いられた裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。
【００４３】
ここで、図４に示す裏面電極型太陽電池セルは、ｎ型シリコン基板１２１（厚さ：２００μｍ、ｎ型不純物濃度：２×１０15ｃｍ-3）と、ｎ型シリコン基板１２１の裏面に形成された帯状のｎ型不純物拡散領域であるｎ+領域１２２（ｎ型不純物濃度：１×１０20ｃｍ-3）と、ｎ+領域１２２と所定の間隔をあけて形成された帯状のｐ型不純物拡散領域であるｐ+領域１２３（ｐ型不純物濃度：１×１０19ｃｍ-3）と、ｎ+領域１２２に接するようにして形成されたｎ型用電極１２６と、ｐ+領域１２３に接するようにして形成されたｐ型用電極１２７と、を有する構成とした。ここで、ｎ+領域１２２およびｐ+領域１２３はそれぞれ図４の紙面に対して垂直方向に伸長する帯状に形成されており、ｎ型シリコン基板１２１の幅方向（図４の左右方向）に交互に周期的に配列されている。
【００４４】
また、図４に示す裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板１２１の受光面には反射防止膜１２５を形成するとともに、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ型用電極１２６およびｐ型用電極１２７以外の領域にはパッシベーション膜１２４を形成する構成とした。
【００４５】
そして、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ+領域１２２およびｐ+領域１２３を除く領域におけるキャリアの再結合速度を１０ｃｍ／ｓに設定するとともに、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ+領域１２２の表面におけるキャリアの再結合速度を１×１０4ｃｍ／ｓに設定し、ｐ+領域１２３の表面におけるキャリアの再結合速度を５×１０4ｃｍ／ｓに設定した。
【００４６】
なお、図４に示す裏面電極型太陽電池セルにおいて、ベース幅は、ｎ型シリコン基板１２１の裏面の幅方向において隣り合うｐ+領域１２３の間隔を意味しており、ピッチは、ｎ型シリコン基板１２１の裏面の幅方向において隣り合うｎ型用電極１２６の間隔を意味している。すなわち、ピッチは、１つのｐ+領域１２３の幅とベース幅との和で表わされ、ｐ+領域１２３の幅はｐ+領域１２３の面積をｐ+領域１２３の長さで割ることにより求められることから、ピッチ、ベース幅およびｐ+領域１２３の面積率にはそれぞれ関連性がある。
【００４７】
以上の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）とベース幅（隣り合うｐ+領域１２３の間隔）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図５に示す。
【００４８】
ここで、短絡電流密度（Ｊsc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ（ミリ秒）、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてベース幅を変化させて行なった。
【００４９】
なお、図５においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）を示し、横軸がベース幅（μｍ）を示している。また、図５における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの短絡電流密度（Ｊsc）（ｍＡ／ｃｍ2）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００５０】
図５に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度は、ベース幅の減少とともに上昇することがわかる。より具体的には、ベース幅が４００μｍ以下の場合には短絡電流密度が高くなる傾向が見られ、特に、ベース幅が２００μｍ以下の場合には短絡電流密度が高い状態で維持できることがわかった。
【００５１】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためには、隣り合うｐ+領域１２３の間隔であるベース幅を４００μｍ以下、特に２００μｍ以下とすることが好ましいことがわかった。
【００５２】
次に、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）とｐ+面積率（ｎ型シリコン基板１２１の裏面全体の面積に対するｐ+領域１２３の面積の総和の割合）（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図６に示す。
【００５３】
ここで、短絡電流密度（Ｊsc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率を変化させて行なった。
【００５４】
なお、図６においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図６における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの短絡電流密度（Ｊsc）（ｍＡ／ｃｍ2）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００５５】
図６に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度は、ｐ+面積率の増加とともに上昇することがわかる。より具体的には、ｐ+面積率が６０％以上、特に８０％よりも大きい場合には短絡電流密度が高くなる傾向が見られた。ただし、ｐ+面積率が９０％を超えると短絡電流密度はほとんど上昇しない傾向にあった。
【００５６】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためには、ｎ型シリコン基板１２１の裏面全体の面積に対するｐ+領域１２３の面積の総和の割合であるｐ+面積率を６０％以上、特に８０％よりも大きくすることが好ましいことがわかった。また、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためのｐ+面積率の上限は９０％であることもわかった。
【００５７】
次に、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧（Ｖoc）とｐ+面積率（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図７に示す。
【００５８】
ここで、開放電圧（Ｖoc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率を変化させて行なった。
【００５９】
なお、図７においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの開放電圧（Ｖoc）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図７における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの開放電圧（Ｖoc）（ｍＶ）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００６０】
図７に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧は、ｐ+面積率の増加とともに単調減少することがわかる。
【００６１】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧を高くするためには、ｐ+面積率を小さく抑えることが好ましいことがわかった。
【００６２】
次に、図６および図７に示す結果から、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルの変換効率（％）とｐ+面積率（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図８に示す。
【００６３】
ここで、変換効率の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率（ベース幅）を変化させて行なった。
【００６４】
なお、図８においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの変換効率（％）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図８における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの変換効率（％）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００６５】
図８に示す変換効率は、ｐ+面積率（ベース幅）、キャリアライフタイムおよびピッチの少なくとも１つが異なるそれぞれの条件について、図６に示す短絡電流密度と、図７に示す開放電圧と、図９に示すＦＦ（フィルファクタ）との積から算出した。図９に示すＦＦは、裏面電極型太陽電池セルの変換効率が算出されるそれぞれの条件について、シミュレーションにより電流−電圧曲線を求め、その電流−電圧曲線から求めた。なお、図９においては、縦軸がＦＦを示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。
【００６６】
図８に示すように、裏面電極型太陽電池セルの変換効率は、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓのそれぞれの条件において、ピッチを１ｍｍ〜２ｍｍの範囲で変更した場合でも、ｐ+面積率が６０％以上であるとき、特に８０％よりも大きくしたときに安定して高い値を示す傾向にあることが確認された。その一方で、ｐ+面積率が９０％を超えると、変換効率が上昇しない、または低下に転じる傾向にあることも確認された。
【００６７】
したがって、図８に示す結果から、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くするためには、ｐ+面積率を少なくとも６０％以上、特に８０％よりも大きくすることが好ましい。また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ｐ+面積率を９０％以下とすることがより好ましい。
【００６８】
また、図８において、斜線、白抜きおよび黒塗りのそれぞれのマークを結ぶ破線は同一のベース幅であることを意味しており、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓのそれぞれの条件において、当該破線の図８の右から左にかけてベース幅がそれぞれ５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍおよび５００μｍであることを意味している。
【００６９】
図８に示すように、裏面電極型太陽電池セルの変換効率は、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓであって、ピッチが１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍであるそれぞれの条件において、ベース幅が減少するにつれて増加する傾向にあり、特にベース幅が４００μｍ以下である場合に変換効率が安定して高い値を示す傾向にあることが確認された。その一方で、ベース幅が１００μｍよりも大きい場合、特に２００μｍよりも大きい場合には変換効率が上昇しない、または低下に転じる傾向にあることも確認された。
【００７０】
したがって、図８に示す結果から、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くするためには、ベース幅は４００μｍ以下であることが好ましい。また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ベース幅を１００μｍ以上とすることが好ましい。なお、ｎ+領域１２２とｎ型用電極１２６とを再現性良く形成する観点からも、ベース幅は１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００７１】
以上のシミュレーション結果から、キャリアライフタイムτが少なくとも０．５ｍｓ〜２．０ｍｓであって、ピッチが少なくとも１ｍｍ〜２ｍｍである条件で、裏面電極型太陽電池セルのｐ+面積率を６０％以上、特に８０％よりも大きくするとともに、ベース幅を４００μｍ以下とすることによって、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くすることができると考えられる。
【００７２】
また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ｐ+面積率を９０％以下とすることがより好ましい。
【００７３】
また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ベース幅を１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００７４】
今回開示された実施の形態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請求の範囲によって示され、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】
【００７５】
本発明は、太陽電池セルに利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  基板、１ａ  スライスダメージ、２  ｎ型不純物拡散領域、３  ｐ型不純物拡散領域、４  パッシベーション膜、５  反射防止膜、６  ｎ型用電極、７  ｐ型用電極、８  裏面電極型太陽電池セル、１２１  ｎ型シリコン基板、１２２  ｎ+領域、１２３  ｐ+領域、１２４  パッシベーション膜、１２５  反射防止膜、１２６  ｎ型用電極、１２７  ｐ型用電極、１６１  ｎ型シリコン基板、１６２  ｎ型ドーピング領域、１６３  ｐ型ドーピング領域。
【図１】
2012017517.tif 000003
【図２】
2012017517.tif 000004
【図３】
2012017517.tif 000005
【図４】
2012017517.tif 000006
【図５】
2012017517.tif 000007
【図６】
2012017517.tif 000008
【図７】
2012017517.tif 000009
【図８】
2012017517.tif 000010
【図９】
2012017517.tif 000011
【図１０】
2012017517.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【手続補正１】
【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】
基板（１，１２１）と、
前記基板（１，１２１）の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域（２，１２２）の複数と、
前記ｎ型不純物拡散領域（２，１２２）上に設けられたｎ型用電極（６，１２６）と、を備え、
前記基板（１，１２１）の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の面積率は６０％以上であり、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の間隔が４００μｍ以下であって、
隣り合う前記ｎ型用電極（６，１２６）の間隔が１ｍｍ以上である、太陽電池セル（８）。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
基板（１，１２１）と、
前記基板（１，１２１）の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域（２，１２２）の複数と、
前記基板（１，１２１）の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の面積率は８０％よりも大きく、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の間隔が４００μｍ以下である、太陽電池セル（８）。
【請求項４】
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の前記間隔が１００μｍ以上である、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の太陽電池セル（８）。
【請求項５】
前記ｐ型不純物拡散領域（３，１２３）の前記面積率が９０％以下である、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の太陽電池セル（８）。
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月25日(2013.1.25)
【手続補正１】
【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】
基板と、
前記基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、
前記ｎ型不純物拡散領域上に設けられたｎ型用電極と、を備え、
前記基板の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域の面積率は６０％以上であり、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下であって、
隣り合う前記ｎ型用電極の間隔が１ｍｍ以上である、太陽電池セル。
【請求項２】
基板と、
前記基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、
前記基板の前記表面における前記ｐ型不純物拡散領域の面積率は８０％よりも大きく、
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下である、太陽電池セル。
【請求項３】
隣り合う前記ｐ型不純物拡散領域の前記間隔が１００μｍ以上である、請求項１または２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記ｐ型不純物拡散領域の前記面積率が９０％以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に地球環境の保護の観点から、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池セルは次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池セルが主流となっている。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面（受光面）にｎ電極が形成されており、受光面と反対側の面（裏面）にｐ電極が形成された両面電極型太陽電池セルである。
【０００４】
また、たとえば特開２００６−３３２２７３号公報（特許文献１）には、太陽電池セルの受光面には電極を形成せず、太陽電池セルの受光面とは反対側の裏面のみにｎ電極およびｐ電極を形成した裏面電極型太陽電池セルが開示されている。
【０００５】
図１０に、特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板の裏面における不純物拡散領域のパターンの模式的な平面図を示す。
【０００６】
特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板１６１の裏面においては、１本の帯状のｎ型ドーピング領域１６２と１本の帯状のｐ型ドーピング領域１６３とから不純物拡散領域のパターンが構成されている。そして、ｎ型ドーピング領域１６２上にｎ電極が形成され、ｐ型ドーピング領域１６３上にｐ電極が形成される。
【０００７】
なお、図１０においては、説明の便宜上、ｎ型ドーピング領域１６２およびｐ型ドーピング領域１６３はそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ｎ型ドーピング領域１６２およびｐ型ドーピング領域１６３はそれぞれ複数存在しており、ｎ型ドーピング領域１６２とｐ型ドーピング領域１６３とは所定の間隔を空けて１本ずつ交互に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、ｐ型ドーピング領域１６３の面積率を６０％以上８０％以下とすることによって高い変換効率を有する裏面電極型太陽電池セルが得られることが記載されているが、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セルが要望されている。
【００１０】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セル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、基板と、基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、ｎ型不純物拡散領域上に設けられたｎ型用電極と、を備え、基板の表面におけるｐ型不純物拡散領域の面積率は６０％以上であり、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下である太陽電池セルである。
【００１２】
ここで、本発明の太陽電池セルにおいては、隣り合うｎ型用電極の間隔が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、基板と、基板の一方の表面に隣り合うようにして設けられた、帯状のｐ型不純物拡散領域の複数と、帯状のｎ型不純物拡散領域の複数と、基板の表面におけるｐ型不純物拡散領域の面積率は８０％よりも大きく、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が４００μｍ以下である太陽電池セルである。
【００１４】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、隣り合うｐ型不純物拡散領域の間隔が１００μｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、ｐ型不純物拡散領域の面積率が９０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、変換効率をさらに安定して向上させることが可能な太陽電池セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の太陽電池セルの一例である裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、図１に示す裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３】図１に示す裏面電極型太陽電池セルの基板の裏面の模式的な平面図である。
【図４】シミュレーションに用いられた裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。
【図５】裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度とベース幅との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図６】裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図７】裏面電極型太陽電池セルの開放電圧とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図８】裏面電極型太陽電池セルの変換効率とｐ+面積率との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【図９】裏面電極型太陽電池セルのＦＦとｐ+面積率との関係を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板の裏面における不純物拡散領域のパターンの模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明において、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。
【００１９】
図１に、本発明の太陽電池セルの一例である裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。
【００２０】
裏面電極型太陽電池セル８は、ｎ型シリコンからなる基板１と、基板１の裏面に形成されたｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３と、ｎ型不純物拡散領域２に接するようにして形成されたｎ型用電極６と、ｐ型不純物拡散領域３に接するようにして形成されたｐ型用電極７とを含んでいる。
【００２１】
裏面電極型太陽電池セル８の基板１の受光面にはテクスチャ構造などの凹凸構造が形成されており、その凹凸構造を覆うようにして反射防止膜５が形成されている。また、裏面電極型太陽電池セル８の基板１の裏面にはパッシベーション膜４が形成されている。
【００２２】
なお、図１においては、説明の便宜上、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ複数存在しており、ｎ型不純物拡散領域２とｐ型不純物拡散領域３とは所定の間隔を空けて１本ずつ交互に配置されている。
【００２３】
以下、図２（ａ）〜図２（ｇ）の模式的断面図を参照して、図１に示す裏面電極型太陽電池セル８の製造方法の一例について説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、たとえばｎ型の多結晶シリコンまたは単結晶シリコンインゴットからスライスすることなどによって、表面にスライスダメージ１ａが形成された基板１を用意する。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１の表面のスライスダメージ１ａを除去する。ここで、スライスダメージ１ａの除去は、たとえば、上記スライス後の基板１の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
【００２６】
スライスダメージ１ａの除去後の基板１の大きさおよび形状も特に限定されないが、基板１の厚さをたとえば１００μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、特に２００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２７】
次に、図２（ｃ）に示すように、基板１の裏面に、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３をそれぞれ形成する。
【００２８】
ｎ型不純物拡散領域２は、たとえば、ｎ型不純物を含む不純物拡散剤を用いた塗布拡散またはｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。
【００２９】
ｐ型不純物拡散領域３は、たとえば、ｐ型不純物を含む不純物拡散剤を用いた塗布拡散またはｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。
【００３０】
ｎ型不純物拡散領域２は、ｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｎ型不純物としては、たとえばリンなどのｎ型不純物を用いることができる。
【００３１】
ｐ型不純物拡散領域３は、ｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｐ型不純物としては、たとえばボロンまたはアルミニウムなどのｐ型不純物を用いることができる。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、基板１の裏面にパッシベーション膜４を形成する。ここで、パッシベーション膜４は、たとえば、熱酸化法またはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法などの方法により形成することができる。
【００３３】
パッシベーション膜４としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
パッシベーション膜４の厚みは、たとえば０．０５μｍ以上１μｍ以下とすることができ、特に０．２μｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、基板１の受光面の全面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成した後に、その凹凸構造上に反射防止膜５を形成する。
【００３６】
テクスチャ構造は、たとえば、基板１の受光面をエッチングすることにより形成することができる。テクスチャ構造は、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いて基板１の受光面をエッチングすることによって形成することができる。
【００３７】
反射防止膜５は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、反射防止膜５としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
次に、図２（ｆ）に示すように、基板１の裏面のパッシベーション膜４の一部を除去することによってコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂを形成する。ここで、コンタクトホール４ａは、ｎ型不純物拡散領域２の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成され、コンタクトホール４ｂは、ｐ型不純物拡散領域３の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成される。
【００３９】
コンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂはそれぞれ、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜４上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜４をエッチングする方法、またはコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応するパッシベーション膜４の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜４をエッチングする方法などにより形成することができる。
【００４０】
次に、図２（ｇ）に示すように、コンタクトホール４ａを通してｎ型不純物拡散領域２に接するｎ型用電極６を形成するとともに、コンタクトホール４ｂを通してｐ型不純物拡散領域３に接するｐ型用電極７を形成することによって、裏面電極型太陽電池セル８が完成する。
【００４１】
図３に、上記のようにして作製した裏面電極型太陽電池セル８の基板１の裏面の模式的な平面図を示す。基板１の裏面においては、帯状のｐ型不純物拡散領域３と、帯状のｎ型不純物拡散領域２と、が１つずつ所定の間隔をあけて交互に配列されており、ｐ型不純物拡散領域３およびｎ型不純物拡散領域２はそれぞれ複数形成されている。
【００４２】
以上のような構成を有する裏面電極型太陽電池セルの特性について、２Ｄデバイスシミュレータを用いたシミュレーションにより検討を行なった。図４に、シミュレーションに用いられた裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。
【００４３】
ここで、図４に示す裏面電極型太陽電池セルは、ｎ型シリコン基板１２１（厚さ：２００μｍ、ｎ型不純物濃度：２×１０15ｃｍ-3）と、ｎ型シリコン基板１２１の裏面に形成された帯状のｎ型不純物拡散領域であるｎ+領域１２２（ｎ型不純物濃度：１×１０20ｃｍ-3）と、ｎ+領域１２２と所定の間隔をあけて形成された帯状のｐ型不純物拡散領域であるｐ+領域１２３（ｐ型不純物濃度：１×１０19ｃｍ-3）と、ｎ+領域１２２に接するようにして形成されたｎ型用電極１２６と、ｐ+領域１２３に接するようにして形成されたｐ型用電極１２７と、を有する構成とした。ここで、ｎ+領域１２２およびｐ+領域１２３はそれぞれ図４の紙面に対して垂直方向に伸長する帯状に形成されており、ｎ型シリコン基板１２１の幅方向（図４の左右方向）に交互に周期的に配列されている。
【００４４】
また、図４に示す裏面電極型太陽電池セルのｎ型シリコン基板１２１の受光面には反射防止膜１２５を形成するとともに、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ型用電極１２６およびｐ型用電極１２７以外の領域にはパッシベーション膜１２４を形成する構成とした。
【００４５】
そして、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ+領域１２２およびｐ+領域１２３を除く領域におけるキャリアの再結合速度を１０ｃｍ／ｓに設定するとともに、ｎ型シリコン基板１２１の裏面のｎ+領域１２２の表面におけるキャリアの再結合速度を１×１０4ｃｍ／ｓに設定し、ｐ+領域１２３の表面におけるキャリアの再結合速度を５×１０4ｃｍ／ｓに設定した。
【００４６】
なお、図４に示す裏面電極型太陽電池セルにおいて、ベース幅は、ｎ型シリコン基板１２１の裏面の幅方向において隣り合うｐ+領域１２３の間隔を意味しており、ピッチは、ｎ型シリコン基板１２１の裏面の幅方向において隣り合うｎ型用電極１２６の間隔を意味している。すなわち、ピッチは、１つのｐ+領域１２３の幅とベース幅との和で表わされ、ｐ+領域１２３の幅はｐ+領域１２３の面積をｐ+領域１２３の長さで割ることにより求められることから、ピッチ、ベース幅およびｐ+領域１２３の面積率にはそれぞれ関連性がある。
【００４７】
以上の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）とベース幅（隣り合うｐ+領域１２３の間隔）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図５に示す。
【００４８】
ここで、短絡電流密度（Ｊsc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ（ミリ秒）、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてベース幅を変化させて行なった。
【００４９】
なお、図５においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）を示し、横軸がベース幅（μｍ）を示している。また、図５における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの短絡電流密度（Ｊsc）（ｍＡ／ｃｍ2）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００５０】
図５に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度は、ベース幅の減少とともに上昇することがわかる。より具体的には、ベース幅が４００μｍ以下の場合には短絡電流密度が高くなる傾向が見られ、特に、ベース幅が２００μｍ以下の場合には短絡電流密度が高い状態で維持できることがわかった。
【００５１】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためには、隣り合うｐ+領域１２３の間隔であるベース幅を４００μｍ以下、特に２００μｍ以下とすることが好ましいことがわかった。
【００５２】
次に、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）とｐ+面積率（ｎ型シリコン基板１２１の裏面全体の面積に対するｐ+領域１２３の面積の総和の割合）（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図６に示す。
【００５３】
ここで、短絡電流密度（Ｊsc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率を変化させて行なった。
【００５４】
なお、図６においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度（Ｊsc）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図６における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの短絡電流密度（Ｊsc）（ｍＡ／ｃｍ2）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００５５】
図６に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度は、ｐ+面積率の増加とともに上昇することがわかる。より具体的には、ｐ+面積率が６０％以上、特に８０％よりも大きい場合には短絡電流密度が高くなる傾向が見られた。ただし、ｐ+面積率が９０％を超えると短絡電流密度はほとんど上昇しない傾向にあった。
【００５６】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためには、ｎ型シリコン基板１２１の裏面全体の面積に対するｐ+領域１２３の面積の総和の割合であるｐ+面積率を６０％以上、特に８０％よりも大きくすることが好ましいことがわかった。また、裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度を高くするためのｐ+面積率の上限は９０％であることもわかった。
【００５７】
次に、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルにおいて、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧（Ｖoc）とｐ+面積率（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図７に示す。
【００５８】
ここで、開放電圧（Ｖoc）の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率を変化させて行なった。
【００５９】
なお、図７においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの開放電圧（Ｖoc）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図７における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの開放電圧（Ｖoc）（ｍＶ）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００６０】
図７に示すように、キャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓの場合のいずれにおいても、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧は、ｐ+面積率の増加とともに単調減少することがわかる。
【００６１】
以上の結果から、裏面電極型太陽電池セルの開放電圧を高くするためには、ｐ+面積率を小さく抑えることが好ましいことがわかった。
【００６２】
次に、図６および図７に示す結果から、上記の構成を有する裏面電極型太陽電池セルの変換効率（％）とｐ+面積率（％）との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を図８に示す。
【００６３】
ここで、変換効率の評価は、ｎ型シリコン基板１２１内部のキャリアライフタイムτが２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓであるときの隣り合うｎ型用電極１２６間のピッチを１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のそれぞれについてｐ+面積率（ベース幅）を変化させて行なった。
【００６４】
なお、図８においては、縦軸が裏面電極型太陽電池セルの変換効率（％）を示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。また、図８における三角のマーク、正方形のマークおよび菱形のマークがそれぞれキャリアライフタイムτ２．０ｍｓ、１．０ｍｓおよび０．５ｍｓのときの変換効率（％）を示しており、それぞれのマークの斜線、白抜きおよび黒塗りがそれぞれの上記のピッチ１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍに相当している。
【００６５】
図８に示す変換効率は、ｐ+面積率（ベース幅）、キャリアライフタイムおよびピッチの少なくとも１つが異なるそれぞれの条件について、図６に示す短絡電流密度と、図７に示す開放電圧と、図９に示すＦＦ（フィルファクタ）との積から算出した。図９に示すＦＦは、裏面電極型太陽電池セルの変換効率が算出されるそれぞれの条件について、シミュレーションにより電流−電圧曲線を求め、その電流−電圧曲線から求めた。なお、図９においては、縦軸がＦＦを示し、横軸がｐ+面積率（％）を示している。
【００６６】
図８に示すように、裏面電極型太陽電池セルの変換効率は、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓのそれぞれの条件において、ピッチを１ｍｍ〜２ｍｍの範囲で変更した場合でも、ｐ+面積率が６０％以上であるとき、特に８０％よりも大きくしたときに安定して高い値を示す傾向にあることが確認された。その一方で、ｐ+面積率が９０％を超えると、変換効率が上昇しない、または低下に転じる傾向にあることも確認された。
【００６７】
したがって、図８に示す結果から、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くするためには、ｐ+面積率を少なくとも６０％以上、特に８０％よりも大きくすることが好ましい。また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ｐ+面積率を９０％以下とすることがより好ましい。
【００６８】
また、図８において、斜線、白抜きおよび黒塗りのそれぞれのマークを結ぶ破線は同一のベース幅であることを意味しており、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓのそれぞれの条件において、当該破線の図８の右から左にかけてベース幅がそれぞれ５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍおよび５００μｍであることを意味している。
【００６９】
図８に示すように、裏面電極型太陽電池セルの変換効率は、キャリアライフタイムτが０．５ｍｓ、１．０ｍｓおよび２．０ｍｓであって、ピッチが１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍであるそれぞれの条件において、ベース幅が減少するにつれて増加する傾向にあり、特にベース幅が４００μｍ以下である場合に変換効率が安定して高い値を示す傾向にあることが確認された。その一方で、ベース幅が１００μｍよりも大きい場合、特に２００μｍよりも大きい場合には変換効率が上昇しない、または低下に転じる傾向にあることも確認された。
【００７０】
したがって、図８に示す結果から、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くするためには、ベース幅は４００μｍ以下であることが好ましい。また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ベース幅を１００μｍ以上とすることが好ましい。なお、ｎ+領域１２２とｎ型用電極１２６とを再現性良く形成する観点からも、ベース幅は１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００７１】
以上のシミュレーション結果から、キャリアライフタイムτが少なくとも０．５ｍｓ〜２．０ｍｓであって、ピッチが少なくとも１ｍｍ〜２ｍｍである条件で、裏面電極型太陽電池セルのｐ+面積率を６０％以上、特に８０％よりも大きくするとともに、ベース幅を４００μｍ以下とすることによって、裏面電極型太陽電池セルの変換効率を安定して高くすることができると考えられる。
【００７２】
また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ｐ+面積率を９０％以下とすることがより好ましい。
【００７３】
また、裏面電極型太陽電池セルの変換効率をさらに安定して高くするためには、ベース幅を１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００７４】
今回開示された実施の形態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】
【００７５】
本発明は、太陽電池セルに利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  基板、１ａ  スライスダメージ、２  ｎ型不純物拡散領域、３  ｐ型不純物拡散領域、４  パッシベーション膜、５  反射防止膜、６  ｎ型用電極、７  ｐ型用電極、８  裏面電極型太陽電池セル、１２１  ｎ型シリコン基板、１２２  ｎ+領域、１２３  ｐ+領域、１２４  パッシベーション膜、１２５  反射防止膜、１２６  ｎ型用電極、１２７  ｐ型用電極、１６１  ｎ型シリコン基板、１６２  ｎ型ドーピング領域、１６３  ｐ型ドーピング領域。
【国際調査報告】
2012017517.tif 000013
2012017517.tif 000014
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