(57)【要約】【課題】ＣＶＤを用いることなくアモルファスシリコン層を形成することによって太陽電池セルを提供する。【解決手段】半導体基板１０にレーザを照射することによって表面をアモルファス化して真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐを形成する工程、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐに水素を導入する工程と、を含む太陽電池セル１００の製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性シリコン基板にレーザを照射することによって前記結晶性シリコン基板の表面をアモルファス化してアモルファスシリコン層を形成する第１の工程と、
前記アモルファスシリコン層に水素を導入する第２の工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
前記アモルファスシリコン層の上に電極層を形成する第３の工程と、
をさらに含む、太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
前記第１の工程は、前記結晶性シリコン基板の表面にｎ型又はｐ型のドーパントを含むドーパント拡散層を形成する工程と、前記ドーパント拡散層と前記結晶性シリコン基板とにレーザを照射する工程とを含む、太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
前記太陽電池セルは、前記電極層が受光面側には設けられず、前記受光面側の反対の裏面に設けられる裏面接合型の太陽電池セルであって、
前記第１の工程は、前記結晶性シリコン基板の前記受光面側にテクスチャ構造を形成する工程と、前記結晶性シリコン基板の前記裏面にｎ型及びｐ型の前記アモルファスシリコン層を形成する工程を含む、太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
請求項１−４のいずれか１項に記載の太陽電池セルの製造方法であって、
前記第２の工程は、前記アモルファスシリコン層の上に、水素を含んだ酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのいずれかを含む絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層形成後又は形成中にアニール処理を行う工程と、を含む太陽電池セルの製造方法。
【請求項６】
結晶性シリコン基板と、
前記結晶性シリコン基板の上に構成された電極層と、を備える太陽電池セルであって、  前記結晶性シリコン基板は、結晶性シリコン層と、アモルファスシリコン層と、を含み前記結晶性シリコン層の酸素濃度と前記アモルファスシリコン層の酸素濃度との差が１０倍以内である、太陽電池セル。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽電池セルであって、
前記結晶性シリコン基板の前記受光面側にテクスチャ構造が形成され、
テクスチャ構造が形成されない前記結晶性シリコン基板の裏面側に前記アモルファスシリコン層を備え、
前記アモルファスシリコン層は、ｎ型のドーパントを含む第１導電型層と、ｐ型のドーパントを含む第２導電型層とを含み、
前記電極層は、前記第１導電型層と前記第２導電型層との上に設けられ、前記結晶性シリコン基板の受光面側には設けられない、太陽電池セル。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池セルであって、
前記電極層は、前記第１導電型層の上に形成されたｎ側電極と、前記第２導電型層の上に形成されたｐ側電極と、を含み
前記アモルファスシリコン層の上であって、前記ｎ側電極と前記ｐ側電極との間に形成された絶縁層を更に含む、太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電効率の高い太陽電池として、結晶系シリコンの上にアモルファスシリコン層を積層させた構造を備える太陽電池が知られている。このような太陽電池では、洗浄された結晶系シリコンの表面に、シランガス等のシリコン含有ガスを用いた化学気相成長（ＣＶＤ）によりアモルファスシリコン層を形成する方法が採用されている。
【０００３】
一方、結晶系シリコンの表面にレーザを照射することによって、結晶系シリコンの表面をアモルファス化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】公益財団法人  レーザー技術総合研究所  機関誌 Lase Cross, No.252, 2009 "http://www.ilt.or.jp/pdf/lasercross-paper/no252.pdf"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＣＶＤを用いたアモルファスシリコン層の形成方法では、真空装置を使用する必要がある。ＣＶＤを用いて結晶系シリコンの上にアモルファスシリコン層を形成する場合、結晶系シリコンとアモルファスシリコン層との界面に不純物が残る。この不純物は、不純物が残った結晶系シリコンの表面に形成されるアモルファスシリコンの結晶性や、太陽電池セルとして完成した後の電気的特性に影響を与える。そのため、その界面には不純物が少ない、好ましくは存在しないことが好ましい。しかし、結晶系シリコンの基板を真空装置に搬入する工程での不純物の付着を防ぐことは困難である。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、結晶系シリコンとアモルファスシリコン層との界面の不純物を減らした太陽電池セルの製造方法及び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】
【０００７】
本発明の太陽電池セルの製造方法は、結晶性シリコン基板にレーザを照射することによって前記結晶性シリコン基板の表面をアモルファス化してアモルファスシリコン層を形成する第１の工程と、前記アモルファスシリコン層に水素を導入する第２の工程と、を含む。
【０００８】
本発明の太陽電池セルは、結晶性シリコン基板の表面にアモルファスシリコン層を備える太陽電池セルであって、前記結晶性シリコン基板と前記アモルファスシリコン層との界面における酸素濃度が前記結晶性シリコン基板のバルク内の酸素濃度と同じである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＶＤを用いることなくアモルファスシリコン層を形成することによって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】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における太陽電池セルの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における太陽電池セルの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の変形例１における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図８】本発明の変形例１における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の変形例１における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の変形例１における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の変形例２における太陽電池セルの構成を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態における太陽電池セルの構成を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態における太陽電池セルの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１２】
図１は、実施の形態に係る太陽電池セル１００の構造を示す断面図である。太陽電池セル１００は、半導体基板１０、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ、第２導電型層１２ｐ、絶縁層１４及び電極層１６を備える。電極層１６は、ｎ側電極１６ｎまたはｐ側電極１６ｐを構成する。太陽電池セル１００は、裏面側にｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐが設けられ、受光面側には電極層１６が設けられない、裏面接合型の太陽電池セルである。
【００１３】
半導体基板１０は、受光面側に設けられる第１主面Ａと、裏面側に設けられる第２主面Ｂを有する。半導体基板１０は、主に第１主面Ａに入射する光を吸収し、キャリアとして電子および正孔を生成する。半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性のシリコンウェーハなどの結晶性シリコン基板により構成される。半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型のドーピング濃度が低いバルク部１０ａとドーピング濃度が高い表面部１０ｂと、後述するアモルファスシリコン層とを備える。バルク部１０ａと表面部１０ｂとは、結晶性半導体層を構成する。また、半導体基板１０の第１主面Ａには、入射光を散乱させるためのテクスチャ構造としてもよい。一方、半導体基板１０の第２主面Ｂには、後述する第１導電型層１２ｎ、第２導電型層１２ｐを互いに間挿し合うように設けるため、テクスチャ構造を形成しないことが好ましい。本実施の形態における半導体基板１０は、ｎ型の単結晶シリコンのバルク部１０ａとｎ＋型の表面部１０ｂと、後述するアモルファスシリコン層とを備えるものとする。
【００１４】
ここで、受光面とは、太陽電池セル１００において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池セル１００に入射される光の大部分が入射される面を意味する。一方、裏面は、受光面に対向する他方の主面を意味する。具体的には、太陽電池セル１００の受光面側は、太陽電池モジュールとなったときに、ガラス基板などの透光性の基材（図示なし）を向くように配置される。
【００１５】
半導体基板１０の第２主面Ｂには、アモルファスシリコン層（真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ、第２導電型層１２ｐ）が設けられる。本実施の形態では、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐはそれぞれｎ型の導電型及びｐ型の導電型であり、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐに対応するように形成される。図２に示すように、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐはそれぞれ櫛歯状に形成され、互いに間挿し合うように形成される。第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐは、Ｘ方向に交互に配列される。本実施の形態では、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐによって第２主面Ｂの全面が実質的に覆われる。
【００１６】
なお、本実施の形態において、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐは、微結晶シリコンを含んでもよい。微結晶シリコンとは、アモルファスシリコン中に結晶シリコンが析出している半導体をいう。
【００１７】
真性アモルファス層１２ｉは、水素（Ｈ）を含むｉ型のアモルファスシリコンで構成される。第１導電型層１２ｎは、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等のドーパントが添加された水素（Ｈ）を含むｎ型のアモルファスシリコンで構成される。第２導電型層１２ｐは、例えば、ボロン（Ｂ）等のドーパントが添加された水素（Ｈ）を含むｐ型のアモルファスシリコンで構成される。真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐは、例えば、数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有するものとする。ｉ型のアモルファスシリコンは、半導体基板１０のドーパントの濃度と同程度のドーパントを含むアモルファスシリコン膜であって、１×１０１７ｃｍ−３以下のドーパント濃度を有する。一方、ｎ型のアモルファスシリコンおよびｐ型のアモルファスシリコンは、典型的な例として、５×１０２１ｃｍ−３以下のドーパント濃度を有する。
【００１８】
真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの上には、絶縁層１４が形成される。絶縁層１４は、真性アモルファス層１２ｉから第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐに跨がるように設けられ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐのＸ方向の中央部には設けられない。絶縁層１４が設けられていない領域には、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐが設けられる。
【００１９】
絶縁層１４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成される。絶縁層１４は、窒化シリコンにより形成されることが望ましく、水素を含んでいることが好ましい。
【００２０】
第１導電型層１２ｎの上には、電子を収集するｎ側電極１６ｎが形成される。第２導電型層１２ｐの上には、正孔を収集するｐ側電極１６ｐが形成される。ｎ側電極１６ｎとｐ側電極１６ｐの間には絶縁層１４が配置され、ｎ側電極１６ｎとｐ側電極１６ｐとはＸ方向において絶縁層１４によって電気的に絶縁される。
【００２１】
ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐは、金属層や透明導電層とすることができる。例えば、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐのうち、第１導電型層１２ｎまたは第２導電型層１２ｐに接触する領域には、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を設けることが好適である。また、例えば、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐは、透明導電性酸化物の上に、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を含むことが好適である。ｎ側電極１６ｎおよびｐ側電極１６ｐは、導電層の積層体により構成することが好適である。本実施の形態では、アルミニウム（Ａｌ）層、バリアメタル層及び銅（Ｃｕ）層の積層構造とする。
【００２２】
ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐの形成方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法や化学気相成長法（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法や、めっき法、あるいはそれらの組合せ、などにより形成することができる。
【００２３】
なお、半導体基板１０の第１主面Ａの上には、パッシベーション層を設けてもよい。パッシベーション層は、例えば、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンにより形成され、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度の厚さとすればよい。また、半導体基板１０の第１主面Ａの上には、ｎ型またはｐ型の導電型を有する拡散層を設けてもよい。
【００２４】
また、半導体基板１０の第１主面Ａの上には、反射防止膜および保護膜としての機能を有する絶縁層を設けてもよい。反射防止膜となる絶縁層は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成すればよい。その膜厚は、例えば、８０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とされる。
【００２５】
つづいて、図３〜図６を参照しながら、本実施の形態の太陽電池セル１００の製造方法について説明する。
【００２６】
まず、半導体基板１０の第１主面Ａの上にテクスチャ構造を形成する。テクスチャ構造形成は、結晶方位（１００）のシリコン単結晶基板を、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ性水溶液に浸漬して結晶方位（１１１）面が露出するように異方性エッチングすることによって形成される。
【００２７】
次に、図３に示すように、テクスチャ構造が形成されない半導体基板１０の第２主面Ｂの上に、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐを形成する。ｎ型ドーパント拡散層２０ｎは、ｎ型のドーパントであるリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等のドーパントを含む樹脂層である。ｎ型ドーパント拡散層２０ｎは、半導体基板１０の第２主面Ｂにおいて第１導電型層１２ｎとなる領域上に形成される。ｐ型ドーパント拡散層２０ｐは、ｐ型のドーパントであるボロン（Ｂ）等のドーパントを含む樹脂層である。ｐ型ドーパント拡散層２０ｐは、半導体基板１０の第２主面Ｂにおいて第２導電型層１２ｐとなる領域上に形成される。なお、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐは、樹脂層のようなドーパントを含む樹脂で構成に限られず、ガラスコートのようなドーパントを含む無機質層であってもよい。
【００２８】
次に、図４に示すように、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ、ｐ型ドーパント拡散層２０ｐ及び半導体基板１０にレーザを照射して、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐを形成する。本実施の形態では、半導体基板１０の第２主面Ｂの表面にレーザを照射することにより半導体基板１０の表面の結晶性半導体をアモルファス半導体に変質させる。したがって、レーザを照射した後の半導体基板１０の第２主面Ｂの表面の結晶化率は、半導体基板１０（バルク部１０ａ）の結晶化率より低くなる。照射されるレーザは、フェムト秒パルスレーザとすることが好適である。レーザの波長は、２５０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下とすることが好適である。例えば、照射されるレーザの波長を２６７ｎｍとした場合には３６ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度、４００ｎｍとした場合には６０ｍＪ／ｃｍ２以下、８００ｎｍとした場合には１８０ｍＪ／ｃｍ２以下、１５５０ｎｍとした場合には１９０ｍＪ／ｃｍ２以下のレーザを照射すればよい。
【００２９】
この処理によって、半導体基板１０の第２主面Ｂの表面から数ｎｍ以上１００ｎｍ以下の深さの領域がアモルファス化する。同時に、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐからそれぞれｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントがアモルファス層に拡散して、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐが形成された領域下に第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐが形成される。また、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐが形成されなかった領域は真性アモルファス層１２ｉとなる。
【００３０】
このとき、半導体基板１０と真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐとの界面は外部に曝されることがないので、半導体基板１０内の酸素濃度と真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐ内の酸素濃度とは略同程度となる。酸素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定することができる。ここで、酸素濃度が同程度とは、ＳＩＭＳで測定された酸素濃度の差が１０倍以内であることをいう。
【００３１】
次に、図５に示すように、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの上に絶縁層１４を形成する。絶縁層１４の形成方法は、特に限定されないが、シランガス等の水素化珪素ガスと酸素や窒素との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法等により形成することができる。これにより、水素を含んだ酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を形成することができる。なお、絶縁層１４を形成する前に、表面を洗浄することが好適である。
【００３２】
また、絶縁層１４の形成後又は形成中にアニール処理を行うことが好適である。アニール処理の熱により、絶縁層１４から真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐ内へ水素が導入され、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐ内の欠陥が不活性化（パッシベーション）される。
【００３３】
その後、図６に示すように、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの上に形成された絶縁層１４が部分的に除去される。絶縁層１４から露出した第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの上に、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐが形成される。絶縁層１４の除去は、従来のリソグラフィ技術やレーザ加工技術等を適用することができる。また、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐは、従来の薄膜形成方法や、めっき法等を適用して形成することができる。
【００３４】
なお、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐを形成する前に、部分的に除去された絶縁層１４から露出する第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの表面を再結晶化させてもよい。再結晶化には、レーザアニール技術を適用すればよい。これにより、第１導電型層１２ｎとｎ側電極１６ｎの界面抵抗及び第２導電型層１２ｐとｐ側電極１６ｐの界面抵抗を低下させることができる。
【００３５】
以上の製造方法により、本実施の形態の太陽電池セル１００を形成することができる。これによって、半導体基板１０の結晶性半導体とアモルファスシリコン層との間の接合の界面を良好に形成することができる。結晶性シリコン基板を用いた太陽電池において、基板の表面の欠陥準位を減らすために、その表面にパッシベーション層が設けられる。従来、化学気相成長法などの真空成膜法によって形成された酸化シリコン、窒化シリコン、アモルファスシリコンがパッシベーション層として用いられていた。しかし、化学気相成長法によってパッシベーション層を形成する場合、結晶性半導体とパッシベーション層との間に不純物が混入してしまうことがあった。本実施の形態の太陽電池セルの製造方法によれば、結晶性半導体とアモルファスシリコン層との界面が外界に露出しないため、この界面に不純物が混入することを抑制することができる。これによって、結晶性半導体とアモルファスシリコン層との界面の欠陥準位を減らすことができ、効率よくキャリアを収集することができる。
【００３６】
本実施の形態では、絶縁層１４を形成した後にアニール処理を行うことによって、真性アモルファス層１２ｉ、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐなどの、アモルファス化された半導体基板１０の表面へ水素を導入した。しかし、アモルファス化された半導体基板１０の表面へ水素を導入する方法はこれに限られず、例えば、半導体基板１０の表面を水素の大気圧プラズマに曝す方法、半導体基板１０の表面を真空中で水素プラズマ処理する方法、半導体基板１０の表面にイオン注入処理するとともにアニール処理を行う方法、を採用することができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、半導体基板１０はｎ型の単結晶シリコンのバルク部１０ａとｎ＋型の表面部１０ｂとを備える構成としたが、表面部１０ｂは設けずにバルク部１０ａを備える構成としてもよい。これは、後述する他の実施の形態の表面部１１０ｂについても同様である。
【００３８】
［変形例１］
以下、図７〜図１０を参照しながら、本実施の形態の太陽電池セル１００の製造方法の変形例１を説明する。
【００３９】
まず、半導体基板１０の第１主面Ａの上にテクスチャ構造を形成する。次に、図７に示すように、半導体基板１０の第２主面Ｂに真性アモルファス層１２ｉを形成する。本実施の形態では、半導体基板１０の第２主面Ｂの表面にレーザを照射することによりアモルファス化する。照射されるレーザは、上記実施の形態と同様でよい。
【００４０】
次に、図８に示すように、真性アモルファス層１２ｉの上に絶縁層１４を形成する。絶縁層１４の形成方法は、上記実施の形態と同様に、シランガス等の水素化珪素ガスと酸素や窒素との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法等により形成すればよい。
【００４１】
次に、図９に示すように、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの上に形成された絶縁層１４が部分的に除去される。絶縁層１４の除去には、従来のリソグラフィ技術やレーザ加工技術等を適用することができる。このとき、絶縁層１４の形成後又は形成中にアニール処理を行うことが好適である。これにより、絶縁層１４から真性アモルファス層１２ｉ内へ水素が導入され、真性アモルファス層１２ｉ内の欠陥が不活性化（パッシベーション）される。
【００４２】
次に、図１０に示すように、絶縁層１４が除去された開口を利用して真性アモルファス層１２ｉの一部に不純物を添加する。絶縁層１４が除去された真性アモルファス層１２ｉの表面にｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐを形成する。その後、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐにレーザを照射する。これによって、ｎ型ドーパント拡散層２０ｎ及びｐ型ドーパント拡散層２０ｐからそれぞれｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントが真性アモルファス層１２ｉに拡散して第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐが形成される。
【００４３】
なお、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐを形成すると同時に、第１導電型層１２ｎ及び第２導電型層１２ｐの表面を再結晶化させてもよい。
【００４４】
その後、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐが形成される。ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐの形成は、上記実施の形態と同様に、スパッタリング技術等を適用することができる。これによって、図１に示した構造と同様の太陽電池セル１００を形成することができる。
【００４５】
［変形例２］
なお、上記実施の形態における太陽電池セル１００ではレーザ照射によってｐ型ドーパントを添加した第２導電型層１２ｐを形成したがこれに限定されるものではない。図１１に示すように、第２導電型層１２ｐを設けず、ＣＶＤ等の方法により形成された第２導電型層２２ｐを設けた太陽電池セル１０２としてもよい。
【００４６】
この場合、半導体基板１０の第２主面Ｂにｎ型ドーパント拡散層２０ｎのみを形成してレーザ照射を行うことによって第１導電型層１２ｎ及び真性アモルファス層１２ｉを形成する。その後、従来のプラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法等を適用して、第１導電型層１２ｎ及び真性アモルファス層１２ｉの上にｐ型ドーパントが添加された第２導電型層２２ｐを形成する。その後は、上記実施の形態と同様に絶縁層１４、ｎ側電極１６ｎ及びｐ側電極１６ｐを形成する。
【００４７】
上述の実施の形態では、本願発明が裏面接合型の太陽電池セルに適用された例を示したが、本願発明は裏面接合型の太陽電池セルに限られたものではなく、他の太陽電池セルに適用することができる。
【００４８】
以下、図１２〜図１６を参照しながら、他の実施の形態の太陽電池セル２００、およびその製造方法を説明する。図１２は、他の実施の形態に係る太陽電池セル２００の構造を示す断面図である。太陽電池セル２００は、半導体基板１１０、第１導電型層１１２ｎ、第２導電型層１１２ｐ、透明導電層１１５及び電極層１１６を備える。透明導電層１１５は、ｎ側透明導電層１１５ｎまたはｐ側透明導電層１１５ｐを構成する。電極層１１６は、ｎ側電極１１６ｎまたはｐ側電極１１６ｐを構成する。太陽電池セル１００は、受光面型、裏面側の両方に電極層１６が設けられた太陽電池セルである。
【００４９】
半導体基板１１０は、受光面側に設けられる第１主面Ａと、裏面側に設けられる第２主面Ｂを有する。半導体基板１０は、上述の実施の形態と同様のシリコンウェーハ材料を用いることができる。他の実施の形態における半導体基板１１０は、ｎ型の単結晶シリコンのバルク部１１０ａとｎ＋型の表面部１１０ｂと、後述するアモルファスシリコン層とを備えるものとする。
【００５０】
半導体基板１１０の第１主面Ａおよび第２主面Ｂには、アモルファスシリコン層（第１導電型層１１２ｎ、第２導電型層１１２ｐ）が設けられる。他の実施の形態では、第１導電型層１１２ｎによって第１主面Ａの全面が実質的に覆われ、第２導電型層１１２ｐによって第２主面Ｂの全面が実質的に覆われる。なお、他の実施の形態において、第１導電型層１１２ｎ及び第２導電型層１１２ｐは、微結晶シリコンを含んでもよい。
【００５１】
第１導電型層１１２ｎは、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等のドーパントが添加された水素（Ｈ）を含むｎ型のアモルファスシリコンで構成される。第２導電型層１１２ｐは、例えば、ボロン（Ｂ）等のドーパントが添加された水素（Ｈ）を含むｐ型のアモルファスシリコンで構成される。第１導電型層１１２ｎ及び第２導電型層１１２ｐは、例えば、数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有するものとする。ｎ型のアモルファスシリコンおよびｐ型のアモルファスシリコンは、典型的な例として、５×１０２１ｃｍ−３以下のドーパント濃度を有する。半導体基板１１０と第１導電型層１１２ｎとの間、および、半導体基板１１０と第２導電型層１１２ｐとの間には、図示しない真性アモルファス層が設けられることが好ましい。
【００５２】
第１導電型層１１２ｎの上には、電子を収集するｎ側透明導電層１１５ｎおよびｎ側電極１１６ｎが形成される。第２導電型層１１２ｐの上には、正孔を収集するｐ側透明導電層１１５ｐおよびｐ側電極１１６ｐが形成される。ｎ側透明導電層１１５ｎおよび、ｐ側透明導電層１１５ｐは、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を含むことが好適である。ｎ側電極１１６ｎおよびｐ側電極１１６ｐは、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を含むことが好適である。ｎ側透明導電層１１５ｎおよびｐ側透明導電層１１５ｐは、それぞれ、第１導電型層１１２ｎおよび第２導電型層１１２ｐの実質的に全面を覆うように設けられる。ｎ側電極１１６ｎおよびｐ側電極１１６ｐは、それぞれ、第１導電型層１１２ｎおよび第２導電型層１１２ｐの表面が部分的に露出するように設けられる。
【００５３】
ｎ側透明導電層１１５ｎ及びｐ側透明導電層１１５ｐの形成方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法や化学気相成長法（ＣＶＤ）などの薄膜形成方法により形成することができる。ｎ側電極１１６ｎ及びｐ側電極１１６ｐの形成方法は、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの印刷法や、電界めっきなどのめっき法など、あるいはそれらの組合せ、などにより形成することができる。
【００５４】
つづいて、図１３〜図１６を参照しながら、他の実施の形態の太陽電池セル２００の製造方法について説明する。なお、図１３〜図１６に示す製造方法では、図１２に記載の太陽電池セル２００のうち、第１導電型層１１２ｎが設けられる第１主面Ａ側について説明するが、第２導電型層１１２ｐが設けられる第２主面Ｂ側についても同様に形成することができる。
【００５５】
図１３に示すように、半導体基板１１０の第１主面Ａの上に、ｎ型ドーパント拡散層１２０ｎを形成する。ｎ型ドーパント拡散層１２０ｎは、上述した実施の形態と同様に、ｎ型のドーパントであるリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等のドーパントを含む樹脂層である。ｎ型ドーパント拡散層１２０ｎは、半導体基板１１０の第１主面Ａにおいて実質的に全面に形成される。
【００５６】
次に、図１４に示すように、ｎ型ドーパント拡散層１２０ｎ及び半導体基板１１０にレーザを照射して、第１導電型層１２ｎを形成する。半導体基板１１０の第１主面Ａの表面にレーザを照射することにより半導体基板１１０の表面の結晶性半導体をアモルファス半導体に変質させる。照射されるレーザは、上述の実施の形態と同様のものを用いることができる。この処理によって、半導体基板１１０の第１主面Ａの表面から数ｎｍ以上１００ｎｍ以下の深さの領域がアモルファス化する。同時に、ｎ型ドーパント拡散層１２０ｎからｎ型ドーパントがアモルファス層に拡散して、第１導電型層１１２ｎが形成される。
【００５７】
このとき、半導体基板１１０と第１導電型層１１２ｎとの界面は外部に曝されることがないので、半導体基板１１０内の酸素濃度と第１導電型層１１２ｎ内の酸素濃度とは略同程度となる。
【００５８】
次に、図１５に示すように、第１導電型層１１２ｎの上に絶縁層１１４ｎを形成する。絶縁層１１４ｎの形成方法は、特に限定されないが、シランガス等の水素化珪素ガスと酸素や窒素との混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法等により形成することができる。これにより、水素を含んだ酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を形成することができる。
【００５９】
また、絶縁層１１４ｎの形成後又は形成中にアニール処理を行うことが好適である。これにアニール処理の熱により、絶縁層１１４ｎから第１導電型層１１２ｎ内へ水素が導入され、第１導電型層１１２ｎ内の欠陥が不活性化（パッシベーション）される。
【００６０】
その後、図１６に示すように、第１導電型層１１２ｎの上に形成された絶縁層１１４ｎが除去される。第１導電型層１１２ｎの上に、ｎ側透明導電層１１５ｎおよびｎ側電極１１６ｎが形成される。ｎ側透明導電層１１５ｎは、薄膜形成方法を適用して形成することができ、ｎ側電極１１６ｎは、印刷法やめっき法等を適用して形成することができる。
【００６１】
以上の製造方法により、本実施の形態の太陽電池セル２００を形成することができる。これによって、実施の形態と同様に、半導体基板１１０の結晶性半導体とアモルファスシリコン層との間の接合の界面を良好に形成することができる。
【００６２】
以上、本発明を上述の実施の形態及び変形例を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１０，１１０  半導体基板、１０ａ，１１０ａ  バルク部、１０ｂ，１１０ｂ  表面部、１２ｉ  真性アモルファス層、１２ｎ，１１２ｎ  第１導電型層、１２ｐ，１１２ｐ  第２導電型層、１４，１１４ｎ，１１４ｐ  絶縁層、１６，１１６  電極層、１６ｎ，１１６ｎ  ｎ側電極、１６ｐ，１１６ｐ  ｐ側電極、２０ｎ，１２０ｎ  ｎ型ドーパント拡散層、２０ｐ，１２０ｐ  ｐ型ドーパント拡散層、２２ｐ  第２導電型層、１００，１０２，２００  太陽電池セル。
【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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