(57)【要約】【課題】簡便なプロセスで、半導体基板の一の面を隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層上に第三及び第四半導体層が積層することのない太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】第一半導体層１上の第二半導体層２の一部上にエッチングマスク層を形成する。第一及び第二半導体層１、２をエッチングする。一の面５１の一部上及びエッチングマスク層上に第三半導体層３を形成する。第三半導体層３上に第四半導体層４を形成する。エッチングマスク層を加熱しエッチングマスク層から気体を発生させ、エッチングマスク層と、エッチングマスク層上の第三及び第四半導体層３、４とを除去する。【選択図】図１
2018157113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の導電型の半導体基板における受光面とは反対側の一の面に真性の第一半導体層を形成する工程と、
前記第一半導体層上に、所定の導電型を示す第二半導体層を形成する工程と、
前記第二半導体層の一部上にエッチングマスク層を形成するマスク形成工程と、
前記第二半導体層が前記エッチングマスク層に覆われていない領域の前記第一及び第二半導体層をエッチングし、前記半導体基板の前記一の面の一部を露出させる工程と、
前記一の面の前記一部上及び前記エッチングマスク層上に真性の第三半導体層を形成する工程と、
前記第三半導体層上に、前記第二半導体層の導電型と異なる導電型を示す第四半導体層を形成する工程と、
前記エッチングマスク層を加熱し前記エッチングマスク層から気体を発生させ、前記エッチングマスク層と、前記エッチングマスク層上の前記第三及び第四半導体層とを除去し、前記第二半導体層を露出させる除去工程と、
前記第二半導体層上に第一電極を形成する工程と、
前記第四半導体層上に第二電極を形成する工程と、を備える
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記除去工程において、前記エッチングマスク層は、前記第三及び第四半導体層が形成されるときの温度よりも高い温度で気体を発生することを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記マスク形成工程において、前記エッチングマスク層は印刷法により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングマスク層は熱分解性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記除去工程において、加熱時の雰囲気温度に対する太陽電池の変換効率の特性に基づいて決定される温度で前記エッチングマスク層を加熱し、前記エッチングマスク層から前記気体を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、裏面電極型ヘテロ接合構造の太陽電池が提案されている。例えば、特許文献１、非特許文献１にはそれぞれ、裏面電極型ヘテロ接合太陽電池の一例が開示されている。これらの裏面電極型ヘテロ接合太陽電池において、半導体基板のうち受光面とは反対側の裏面には、真正な半導体膜などキャリア再結合を抑制するためのパッシベーション膜（第一、第三半導体層）が形成される。パッシベーション膜上には、ｐ型半導体膜（第二半導体層）とｎ型半導体膜（第四半導体層）とが交互に形成される。さらに、ｐ型半導体膜とｎ型半導体膜とにそれぞれ電極が形成され、これら裏面側の電極により発生電力を外部に取り出す。
【０００３】
裏面電極型ヘテロ接合太陽電池では、半導体基板の裏面におけるキャリア再結合を抑制するため、パッシベーション膜が裏面の全面に亘って形成されることが望ましい。そこで考えられる太陽電池の製造方法として、まず、ｉ型半導体膜（パッシベーション膜）とｎ型半導体膜とを積層したn/i型半導体層を半導体基板の裏面にパターン状に形成する。その後、n/i型半導体層及び半導体基板の裏面上に、ｉ型半導体膜とｐ型半導体膜とを積層したp/i型半導体層を積層させ、n/i型半導体層の上のp/i型半導体層をエッチングすることが考えられる。これにより、ｎ型半導体膜とｐ型半導体膜との間の部分でパッシベーション膜に隙間が発生することが抑制される。ただし、この方法では、エッチング精度などの関係上、n/i型半導体層の一部分の上にp/i型半導体層を積層させたまま残す（オーバーラップさせる）必要があった。このため、n/i型半導体層にp/i型半導体層が積層した領域でリーク電流が発生することにより、太陽電池の性能が低下するおそれがある。
【０００４】
また、半導体基板の裏面を隙間なくパッシベーションしつつ、n/i型半導体層にp/i型半導体層を積層することなく太陽電池を製造する方法の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２では、半導体基板の裏面にn/i型半導体層とレジスト層との積層構造をパターン状に形成した後、レジスト層及び半導体基板上にp/i型半導体層を積層し、溶剤によりレジスト層と共にレジスト層上のp/i型半導体層を除去する。これにより、n/i型半導体層にp/i型半導体層を積層することなく太陽電池を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９８０７８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８３０７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Meijun Lu, Ujjwal Das, Stuart Bowden, Steven Hegedus, Robert Birkmire, ‘Optimization of interdigitated back contact silicon heterojunctionsolar cells: tailoring hetero-interface band structures while maintaining surface passivation’, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Vol.19,326-338, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、レジスト層を溶剤に触れさせるためにレジスト層が露出した部分を設ける工程を追加したり、厚み方向に特殊な形状をしたレジスト層を形成したりする必要がある。したがって、特許文献２に記載の、半導体基板の裏面を隙間なくパッシベーションしつつn/i型半導体層にp/i型半導体層を積層することなく太陽電池を製造する方法は、簡便な方法であるとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、簡便なプロセスで、半導体基板の一の面を隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層上に第三及び第四半導体層が積層することのない太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る太陽電池の製造方法は、一の導電型の半導体基板における受光面とは反対側の一の面に真性の第一半導体層を形成する工程と、前記第一半導体層上に、所定の導電型を示す第二半導体層を形成する工程と、前記第二半導体層の一部上にエッチングマスク層を形成するマスク形成工程と、前記第二半導体層が前記エッチングマスク層に覆われていない領域の前記第一及び第二半導体層をエッチングし、前記半導体基板の前記一の面の一部を露出させる工程と、前記一の面の前記一部上及び前記エッチングマスク層上に真性の第三半導体層を形成する工程と、前記第三半導体層上に、前記第二半導体層の導電型と異なる導電型を示す第四半導体層を形成する工程と、前記エッチングマスク層を加熱し前記エッチングマスク層から気体を発生させ、前記エッチングマスク層と、前記エッチングマスク層上の前記第三及び第四半導体層とを除去し、前記第二半導体層を露出させる除去工程と、前記第二半導体層上に第一電極を形成する工程と、前記第四半導体層上に第二電極を形成する工程と、を備える。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る太陽電池の製造方法は、第１の態様において、前記除去工程で前記エッチングマスク層は、前記第三及び第四半導体層が形成されるときの温度よりも高い温度で気体を発生する。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る太陽電池の製造方法は、第１の態様又は第２の態様において、前記マスク形成工程で前記エッチングマスク層は印刷法により形成される。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る太陽電池の製造方法は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つにおいて、前記エッチングマスク層は熱分解性を有する。
【００１３】
本発明の第５の態様に係る太陽電池の製造方法は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、前記除去工程で加熱時の雰囲気温度に対する太陽電池の変換効率の特性に基づいて決定される温度で前記エッチングマスク層を加熱し、前記エッチングマスク層から前記気体を発生させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の各態様に係る太陽電池の製造方法では、第一及び第二半導体層をエッチングするためのエッチングマスク層上に第三及び第四半導体層を形成し、エッチングマスク層を加熱し気体を発生させる。これにより、簡便なプロセスで、半導体基板の一の面を隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層上に第三及び第四半導体層が積層することなく太陽電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法で製造された太陽電池の模式的断面図である。
【図２】図２Ａは、同上の製造方法において、半導体基板の受光面にｉ型半導体層が形成され、半導体基板の一の面に第一及び第二半導体層が形成された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｂは、同上の製造方法において、第一エッチングマスク層が形成された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｃは、同上の製造方法において、第一及び第二半導体層がエッチングされた状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｄは、同上の製造方法において、第三及び第四半導体層が形成された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｅは、同上の製造方法において、第二エッチングマスク層が形成された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｆは、同上の製造方法において、第三及び第四半導体層がエッチングされた状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｇは、同上の製造方法において、第一エッチングマスク層が加熱された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｈは、同上の製造方法において、第三及び第四半導体層の一部と第一エッチングマスク層とが除去された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｉは、同上の製造方法において、電極が形成された状態を示すデバイスの模式的断面図である。図２Ｊは、同上の製造方法において、反射防止層が形成された状態を示す太陽電池の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態に係る太陽電池の製造方法について、図面を用いて説明する。本実施形態は太陽電池の製造方法に関し、より詳細には、半導体基板における受光面とは反対側の一の面側に半導体層及び電極を形成する太陽電池の製造方法に関する。
【００１７】
本明細書中において、以下のように用語が規定される。非晶質系半導体には非晶質半導体及び微結晶半導体が含まれる。真性の半導体とは、不純物が意図的にドープされていない半導体である。真性の半導体には、半導体原料に本来的に含まれる不純物又は製造過程において自然に混入する不純物を含む半導体も含まれる。
【００１８】
本実施形態の製造方法では、図１に示すように、半導体基板５の一の面５１（裏面）に第一半導体層１、第二半導体層２、第三半導体層３、第四半導体層４、第一電極６１及び第二電極６２を形成することにより、太陽電池９を製造する。
【００１９】
太陽電池９は、裏面電極型ヘテロ接合太陽電池である。まず、太陽電池９の各構成について説明する。
【００２０】
半導体基板５は、平板状に形成されている。半導体基板５は、例えば、単結晶シリコンにより形成されている。半導体基板５の導電型はｎ型である。また、太陽電池９に入射した光の閉じ込めを行い太陽電池９の発電効率を高めるために、半導体基板５の片面又は両面にテクスチャ構造が設けられていることが好ましい。
【００２１】
第一半導体層１、第二半導体層２、第三半導体層３及び第四半導体層４はそれぞれ、非晶質系半導体により形成されている。各半導体層は、例えば、非晶質シリコンにより形成されている。
【００２２】
第一半導体層１及び第三半導体層３はそれぞれ、真正のｉ型半導体の層である。第一半導体層１及び第三半導体層３は、パッシベーション膜として機能する。すなわち、第一半導体層１及び第三半導体層３は、一の面５１でのキャリア再結合を抑制する。第二半導体層２は、ｐ型半導体の層である。第四半導体層４は、ｎ型半導体の層である。すなわち、第四半導体層４は、第二半導体層２とは異なる導電型を示す。
【００２３】
第二半導体層２は、第一半導体層１に積層して形成されている。第四半導体層４は、第三半導体層３に積層して形成されている。第二半導体層２は、第一半導体層１上の全域に形成されている。第一半導体層１及び第二半導体層２は、一の面５１においてパターン状（櫛形）に形成されている。第四半導体層４は、第三半導体層３上の全域に形成されている。第三半導体層３及び第四半導体層４は、一の面５１において第一半導体層１及び第二半導体層２が形成されていない領域を埋めるように、櫛形に形成されている。なお、各半導体層の形状は櫛形状でなくてもよい。
【００２４】
ｐ型の第二半導体層２に含まれる不純物としては、例えば、Ｂ（ボロン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）が挙げられる。この不純物は、第１３族元素が好ましい。不純物として、Ｂ（ボロン）が好ましく用いられる。ｎ型の第四半導体層４の不純物としては、例えば、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）が挙げられる。この不純物は、第１５族元素が好ましい。不純物として、Ｐ（リン）が好ましく用いられる。
【００２５】
第一電極６１は、正極側の電極である。第一電極６１は、第二半導体層２上に形成されており、第二半導体層２から正孔を取り出す。第一電極６１は、第二半導体層２に沿って櫛形にパターニングされている。第二電極６２は、負極側の電極である。第二電極６２は、第四半導体層４上に形成されており、第四半導体層４から電子を取り出す。第二電極６２は、第一電極６１と接触しないように、第四半導体層４に沿って櫛形にパターニングされている。
【００２６】
第一電極６１及び第二電極６２は、透明電極である。第一電極６１及び第二電極６２は、例えば、透明金属酸化物により形成されている。第一電極６１及び第二電極６２は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＳｎＯ２（酸化錫）、またはＺｎＯ（酸化亜鉛）により形成されている。第一電極６１及び第二電極６２は、同じ材料で形成されていてもよいし、互いに異なる材料で形成されていてもよい。
【００２７】
第一電極６１上には、正極側集電極として第一集電極６３が形成されていることが好ましい。これにより、第二半導体層２から正孔が取り出しやすくなる。第一集電極６３は、第一電極６１に沿って櫛形にパターニングされている。また、第二電極６２上には、負極側集電極として第二集電極６４が形成されていることが好ましい。これにより、第四半導体層４から電子が取り出しやすくなる。第二集電極６４は、第二電極６２に沿って櫛形にパターニングされている。第一集電極６３及び第二集電極６４は、例えば、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）などの金属により形成されている。第一集電極６３及び第二集電極６４は、同じ材料で形成されていてもよいし、互いに異なる材料で形成されていてもよい。
【００２８】
なお、第四半導体層４とのオーミックコンタクトが形成可能で、かつ電極材料の拡散が影響しない場合には、第二電極６２は、金属で構成されていてもよい。その場合、第二電極６２が集電極の機能を兼ね備えて、第二集電極６４が省略されていてもよい。
【００２９】
半導体基板５の一の面５１とは反対側の受光面５２（表面）には、ｉ型半導体層５３と反射防止層５４とが形成されていることが好ましい。ｉ型半導体層５３は、非晶質シリコンの層である。ｉ型半導体層５３は、パッシベーション層として機能する。反射防止層５４は、窒化シリコン等により形成されている。反射防止層５４は、ｉ型半導体層５３上に形成されている。反射防止層５４は、入射光の反射を抑制する。太陽電池９は、受光面５２から入射する光を電力に変換する。なお、ｉ型半導体層５３は、非晶質シリコンのほか、非晶質シリコンカーバイド、非晶質酸化シリコン又は非晶質窒化シリコンなど、シリコンを含む水素化非晶質系半導体により形成されていてもよい。あるいは、ｉ型半導体層５３は、他の非晶質系半導体により形成されていてもよい。
【００３０】
なお、キャリア再結合を抑制するために、ｉ型半導体層５３と反射防止層５４との間には、不純物をドープした非晶質半導体層が形成されていてもよい。非晶質半導体層は、表面電界層として機能する。あるいは、キャリア再結合を抑制するために、ｉ型半導体層５３と反射防止層５４との間には、固定電荷を有する誘電体層が形成されていてもよい。
【００３１】
また、受光面５２には、窒化シリコン又は窒化アルミニウムの層のみが形成されていてもよい。この場合であっても、窒化シリコン又は窒化アルミニウムの層により、受光面５２がパッシベーションされ、さらに、入射光の反射を抑制することができる。
【００３２】
半導体基板５の厚みは、部材コスト及びハンドリングの観点から、１０〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。第一半導体層１、第二半導体層２、第三半導体層３、第四半導体層４及びｉ型半導体層５３の厚みは、例えば１０ｎｍ程度である。第一電極６１及び第二電極６２の厚みは、例えば７０ｎｍ程度である。第一電極６１と第二電極６２との間の距離は１０μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。第一集電極６３及び第二集電極６４の厚みは、例えば２００ｎｍ〜１０μｍ程度である。反射防止層５４の厚みは、例えば７０ｎｍ程度である。ただし、太陽電池９の各構成の寸法は、これらに限定されない。
【００３３】
なお、平面視において第二半導体層２と第四半導体層４とが並んでいる方向（図１の左右方向）において、半導体基板５と異なる導電型を示す半導体層（第二半導体層２）は、半導体基板５と同じ導電型を示す半導体層（第四半導体層４）よりも長いことが好ましい。これにより、半導体基板５中で発生する少数キャリアである正孔を広い面積で効率よく取り出すことができる。
【００３４】
次に、太陽電池９の製造方法について、図２Ａ〜２Ｊを参照して説明する。以下では、製造途中の太陽電池９の全体の構成を指して、デバイス８と称する。
【００３５】
まず、半導体基板５の一の面５１及び受光面５２を洗浄する。洗浄は、例えば、硫酸過水、フッ化水素、アンモニア、過酸化水素水、塩酸過水等を用いるＲＣＡ洗浄法により行う。
【００３６】
次に、ＫＯＨを含むアルカリ水溶液による異方性エッチング等により一の面５１及び受光面５２にテクスチャ構造を形成することが好ましい。さらに、真空チャンバー内で半導体基板５を加熱する。これにより、半導体基板５の表面に付着した水分を除去する。
【００３７】
次に、図２Ａに示すように、受光面５２の全面にｉ型半導体層５３を形成することが好ましい。さらに、半導体基板５を反転させるなどして、一の面５１に第一半導体層１を形成する。より詳細には、一の面５１の全面に第一半導体層１を形成する。ｉ型半導体層５３及び第一半導体層１は、例えば、真空チャンバー内にＳｉＨ４（シラン）ガスを導入し、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）法により形成される。
【００３８】
次に、第一半導体層１上に第二半導体層２を形成する。より詳細には、第一半導体層１上の全面を覆うように第二半導体層２を形成する。第二半導体層２は、例えば、真空チャンバー内にＳｉＨ４ガス、Ｈ２（水素）ガス及びＢ２Ｈ６（ジボラン）ガスを導入し、ＰＥＣＶＤ法により形成される。
【００３９】
次に、図２Ｂに示すように、第二半導体層２の一部上に第一エッチングマスク層７１（エッチングマスク層）を形成する（マスク形成工程）。第一エッチングマスク層７１は、加熱されることにより気体を発生する。第一エッチングマスク層７１は、熱分解性を有することが好ましい。第一エッチングマスク層７１は、例えば、脂肪族ポリカーボネート又はノルボルネンポリマーを材料として形成され、加熱されることにより分解して二酸化炭素又は気体の状態の有機化合物を発生する。上記気体の状態の有機化合物は、第一エッチングマスク層７１が分解して発生した揮発性有機化合物が気化することで発生する。本実施形態では第一エッチングマスク層７１が比較的低い温度（１６０〜２６０℃、より好ましくは１８０〜２００℃）で分解することが好ましいので、第一エッチングマスク層７１はポリプロピレンカーボネートにより形成されている。
【００４０】
第一エッチングマスク層７１を形成する方法は、印刷法が好ましい。印刷法としては、例えば、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法又はフォトリソグラフィー法が挙げられる。第一エッチングマスク層７１の材料を溶媒に希釈して、印刷法により、第一エッチングマスク層７１をパターン状に形成する。すなわち、第二半導体層２上の面のうち、最終的に第二半導体層２を残す櫛形の領域に第一エッチングマスク層７１を形成する。
【００４１】
なお、フォトリソグラフィー法と比較して、インクジェット印刷法又はスクリーン印刷法の方が、感光性を付与する必要が無い点、感光度合を調整する必要が無い点及び、材料の入手が容易である点から、より好ましい。
【００４２】
また、第一エッチングマスク層７１の材料を希釈するための溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、α−テルピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルエチルケトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等の有機溶媒を用いることができる。溶媒としては、インクジェット印刷法に用いる場合は、室温で蒸発しにくくインクジェットノズルの目詰まりを抑制できるという観点から、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好適に用いられる。第一エッチングマスク層７１の材料を溶媒に希釈して印刷法により第二半導体層２上に塗布し、１００〜１５０℃に加熱することで溶媒を蒸発させて、第一エッチングマスク層７１を固化させる。
【００４３】
次に、図２Ｃに示すように、第一半導体層１及び第二半導体層２のうち、第二半導体層２が第一エッチングマスク層７１に覆われていない領域の第一半導体層１及び第二半導体層２をエッチングする。つまり、第一エッチングマスク層７１をマスクとして用いて、第一エッチングマスク層７１の下の部分以外の第一半導体層１及び第二半導体層２を除去する。具体的には、デバイス８をエッチング液に浸漬させる。このエッチングは、ウェットエッチングである。エッチング液としては、例えば、ＮＨ４Ｆ（フッ化アンモニウム）水溶液とＨ２Ｏ２（過酸化水素）水溶液との混合液が用いられる。また、エッチングはドライエッチングで行われてもよい。ドライエッチングとしては、例えば、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＮＦ３（三フッ化窒素）、ＣＦ４（四フッ化炭素）などによるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が例示される。
【００４４】
これにより、第一半導体層１及び第二半導体層２を、第一エッチングマスク層７１の下の部分を残して除去する。すなわち、第一半導体層１及び第二半導体層２を、第一エッチングマスク層７１に沿って櫛形状に形成する。また、これにより、半導体基板５の一の面５１の一部（領域５１０）を露出させる。
【００４５】
なお、ｉ型半導体層５３をエッチング液等から保護するために、第一半導体層１及び第二半導体層２をエッチングする前に、溶剤等で容易に除去可能な保護膜をｉ型半導体層５３の表面に形成してもよい。
【００４６】
次に、図２Ｄに示すように、領域５１０と第一エッチングマスク層７１上に、第三半導体層３を形成する。すなわち、半導体基板５の一の面５１側の全域に第三半導体層３を形成する。さらに、第三半導体層３上に、第四半導体層４を形成する。より詳細には、第三半導体層３上の全面を覆うように第四半導体層４を形成する。第三半導体層３は、例えば、真空チャンバー内にＳｉＨ４ガスを導入し、ＰＥＣＶＤ法により形成される。第四半導体層４は、例えば、真空チャンバー内にＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス及びＢ２Ｈ６（ジボラン）ガスを導入し、ＰＥＣＶＤ法により形成される。
【００４７】
第三半導体層３及び第四半導体層４を形成するときの温度は、第一エッチングマスク層７１が気体を発生する温度（第一エッチングマスク層７１が分解する温度）よりも低いことが好ましい。なおかつ、半導体基板５表面のパッシベーション性能及びｐ型ドープ層（第二半導体層２）の所望の性能を発現する温度であることが好ましい。第三半導体層３及び第四半導体層４を形成するときの半導体基板５の温度は、例えば、１００〜１５０℃である。
【００４８】
次に、第三半導体層３及び第四半導体層４をエッチングすることが好ましい。
【００４９】
具体的には、まず、図２Ｅに示すように、第四半導体層４上に第二エッチングマスク層７２を形成する。第二エッチングマスク層７２を形成する方法は、例えば印刷法である。印刷法により、第二エッチングマスク層７２をパターン状に形成する。すなわち、第四半導体層４上の面のうち、最終的に第四半導体層４を残す櫛形の領域に沿って第二エッチングマスク層７２を形成する。ただし、最終的に第四半導体層４を残す櫛形の領域よりもやや広い範囲に第二エッチングマスク層７２を形成する。これにより、第一半導体層１、第二半導体層２及び第一エッチングマスク層７１の周縁部分が、第二エッチングマスク層７２により上から覆われる。第二エッチングマスク層７２は、例えば、フォトレジスト、顔料インク又はポリイミドにより形成されている。
【００５０】
さらに、図２Ｆに示すように、第三半導体層３及び第四半導体層４のうち、第二エッチングマスク層７２が形成されていない領域の第三半導体層３及び第四半導体層４をエッチングする。エッチングは、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより行う。これにより、第三半導体層３及び第四半導体層４を、第二エッチングマスク層７２に沿って櫛形状に形成する。また、これにより、第一エッチングマスク層７１の一部を露出させる。このとき、第二半導体層２（第一エッチングマスク層７１）の周縁部分の上に第三半導体層３及び第四半導体層４の一部が重なって形成されている。言い換えると、第三半導体層３及び第四半導体層４が第二半導体層２にオーバーラップしている。
【００５１】
次に、アセトンなどのレジスト除去材を用いて第二エッチングマスク層７２を除去する。
【００５２】
次に、図２Ｇに示すように、第一エッチングマスク層７１を加熱する。この工程と、デバイス８の表面を洗浄する次の工程とにより、第一エッチングマスク層７１と、第一エッチングマスク層７１上の第三半導体層３及び第四半導体層４とを除去する（除去工程）。
【００５３】
より詳細には、デバイス８を加熱することにより、第一エッチングマスク層７１を加熱する。第一エッチングマスク層７１は、加熱されることにより分解され、気体（二酸化炭素など）を発生する。これにより、第一エッチングマスク層７１に空洞（気泡）が生じて脆くなり、第一エッチングマスク層７１は第二半導体層２から分離し、あるいは分離しやすい状態になる。また、第一エッチングマスク層７１上に形成されている第三半導体層３及び第四半導体層４は、第一エッチングマスク層７１と共にデバイス８の表面から分離し、あるいは第一エッチングマスク層７１と共に分離しやすい状態になる。第一エッチングマスク層７１と、第一エッチングマスク層７１上の第三半導体層３及び第四半導体層４とは、一部は周囲に飛散して第二半導体層２の表面から除去され、残りは第二半導体層２の表面に留まる。図２Ｇでは、第一エッチングマスク層７１に生じた空洞を模式的に図示している。この工程では、例えば、１６０〜２６０℃の雰囲気温度でデバイス８を加熱する。より好ましくは、１８０〜２００℃の雰囲気温度でデバイス８を加熱する。デバイス８の加熱は、空気中、真空中、窒素又はアルゴン等の不活性ガス中で行う。また、デバイス８を加熱するこの工程は、デバイス８をアニールすることを兼ねている。
【００５４】
第一エッチングマスク層７１（デバイス８）を加熱するときの上記の雰囲気温度は、デバイス８を加熱するときの雰囲気温度に対する太陽電池９（図１参照）の変換効率の特性に基づいて決定される。すなわち、太陽電池９は、製造工程で高温に晒されることにより製造後の変換効率が低下する場合があるので、製造された太陽電池９の変換効率に悪影響を与えない雰囲気温度で第一エッチングマスク層７１を加熱することが好ましい。加熱時の雰囲気温度に対する太陽電池９の変換効率の特性は、実際に様々な雰囲気温度で太陽電池９（デバイス８）を加熱する工程を経て太陽電池９を製造し変換効率を測定することによりあらかじめ調べられている。
【００５５】
なお、本実施形態では非晶質シリコンを用いて太陽電池９（図１参照）を製造するので、第一エッチングマスク層７１を加熱するときの雰囲気温度の範囲を１６０〜２６０℃（又は１８０〜２００℃）とした。他の材料を用いて太陽電池を製造する場合は、第一エッチングマスク層７１を加熱するときの雰囲気温度を適宜変更する。その場合も、加熱時の雰囲気温度に対する太陽電池の変換効率の特性に基づいて雰囲気温度を決定し、太陽電池の変換効率が低下する温度より低い温度で第一エッチングマスク層７１を加熱することが好ましい。また、変更後の温度で第一エッチングマスク層７１が気体を発生するように、第一エッチングマスク層７１の材料を適宜変更することが好ましい。
【００５６】
次に、図２Ｈに示すように、第二半導体層２の表面に留まった第一エッチングマスク層７１と、第一エッチングマスク層７１上の第三半導体層３及び第四半導体層４とを除去する。具体的には、デバイス８の表面（一の面５１側）をケトン（例えばアセトン）等の溶剤で洗浄することにより、第二半導体層２の表面に留まった第一エッチングマスク層７１と、第一エッチングマスク層７１上の第三半導体層３及び第四半導体層４とを除去する。第二半導体層２の表面に留まった第一エッチングマスク層７１と、第一エッチングマスク層７１上の第三半導体層３及び第四半導体層４とは、第一エッチングマスク層７１が気体を発生したことにより分離しやすい状態になっているので、容易に除去できる。これにより、第二半導体層２が露出する。また、第三半導体層３及び第四半導体層４のうち、第二半導体層２にオーバーラップした部分が除去される。言い換えると、第三半導体層３及び第四半導体層４は、半導体基板５の厚み方向において第二半導体層２に重なっていない状態で形成される。これにより、第二半導体層２と第四半導体層４との間にリーク電流が発生することを抑制することができる。また、デバイス８の表面が洗浄されるこの工程において、第一エッチングマスク層７１を完全に除去する。
【００５７】
ここまでの工程により、半導体基板５の一の面５１には、第一半導体層１及び第三半導体層３が隙間なく形成されている。つまり、第一半導体層１及び第三半導体層３は一の面５１を隙間なくパッシベーションしている。また、第一半導体層１の上には第二半導体層２が形成されている。第一半導体層１及び第二半導体層２は、一の面５１において櫛形に形成されている。第三半導体層３の上には第四半導体層４が形成されている。第三半導体層３及び第四半導体層４は、一の面５１において第一半導体層１及び第二半導体層２が形成されていない領域を埋めるように、櫛形に形成されている。また、第二半導体層２と第四半導体層４とは、一の面５１に平行な方向においてのみ隣接しており、一の面５１に平行な方向において第二半導体層２と第四半導体層４との間には、第三半導体層３が形成されている。これにより、第三半導体層３及び第四半導体層４が、半導体基板５の厚み方向において第二半導体層２に重なっている場合に比べ、第二半導体層２と第四半導体層４との間でキャリア再結合が起こることが抑制される。
【００５８】
次に、図２Ｉに示すように、第二半導体層２上に第一電極６１を形成する。さらに、第四半導体層４上に第二電極６２を形成する。また、第一電極６１上に第一集電極６３を形成することが好ましい。第二電極６２上に第二集電極６４を形成することが好ましい。第一電極６１、第二電極６２、第一集電極６３及び第二集電極６４は、例えば、電極材料を含むインクを印刷法で塗布し、加熱処理を行うことで形成される。あるいは、第一電極６１、第二電極６２、第一集電極６３及び第二集電極６４は、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法などの蒸着法又はスパッタ法により全面に形成された後、マスクを用いてパターン状にエッチングされることにより形成される。あるいは、第一電極６１、第二電極６２、第一集電極６３及び第二集電極６４は、櫛形状の孔を有するメタルマスク等を用いて、蒸着法又はスパッタ法により形成される。
【００５９】
最後に、図２Ｊに示すように、受光面５２側のｉ型半導体層５３の上に反射防止層５４を形成することが好ましい。反射防止層５４を形成する方法は、例えば、スパッタ法である。なお、ｉ型半導体層５３と反射防止層５４とを形成するタイミングは、一の面５１側で各半導体層を形成する工程の前後であってもよいし、一の面５１側の工程と並行して行ってもよい。
【００６０】
以上の工程により、太陽電池９が製造される。
【００６１】
以上説明した本実施形態に係る太陽電池９の製造方法では、第二半導体層２上に第一エッチングマスク層７１（エッチングマスク層）が形成される。除去工程において第一エッチングマスク層７１が加熱されて気体を発生することにより、第一エッチングマスク層７１が脆くなり、第一エッチングマスク層７１は第二半導体層２から分離して除去され、又は分離しやすい状態になる。また、第一エッチングマスク層７１上の第三及び第四半導体層３、４も第一エッチングマスク層７１と共に除去され、あるいは除去されやすくなる。これにより、第三及び第四半導体層３、４のうち、第一エッチングマスク層７１上の第三及び第四半導体層３、４を除去することができる。すなわち、半導体基板５の一の面５１を第一及び第三半導体層１、３により隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層２上に第三及び第四半導体層３、４が積層することなく太陽電池９を製造することができる。
【００６２】
また、第一エッチングマスク層７１は、第一及び第二半導体層１、２をエッチングするためのマスクと、第三及び第四半導体層３、４を除去するための構造とを兼ねている。したがって、工数の増加を抑制することができる。すなわち、簡便なプロセスで、半導体基板５の一の面５１を第一及び第三半導体層１、３により隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層２上に第三及び第四半導体層３、４が積層することなく太陽電池９を製造することができる。
【００６３】
また、上記の通り、本実施形態に係る太陽電池９の製造方法では、第一エッチングマスク層７１（エッチングマスク層）は、第三及び第四半導体層３、４が形成されるときの温度よりも高い温度で気体を発生する。したがって、第三及び第四半導体層３、４が形成されるまでの間、第一エッチングマスク層７１が形成された状態をより確実に保つことができる。
【００６４】
また、上記の通り、本実施形態に係る太陽電池９の製造方法では、第一エッチングマスク層（エッチングマスク層）は印刷法により形成される。したがって、より簡便に第一エッチングマスク層７１を形成することができる。また、印刷法では第一エッチングマスク層７１をより確実に形成することができるので、太陽電池９の歩留まりの向上を図ることができる。
【００６５】
また、上記の通り、本実施形態に係る太陽電池９の製造方法では、第一エッチングマスク層（エッチングマスク層）は熱分解性を有する。したがって、第一エッチングマスク層７１として熱分解性を有する種々の材料を選択して用いることができる。
【００６６】
また、上記の通り、本実施形態に係る太陽電池９の製造方法では、加熱時の雰囲気温度に対する太陽電池９の変換効率の特性に基づいて決定される温度で第一エッチングマスク層７１（エッチングマスク層）を加熱し、第一エッチングマスク層７１から気体を発生させる。したがって、第一エッチングマスク層７１を加熱することが、製造された太陽電池９の変換効率の低下に繋がることを抑制することができる。
【００６７】
なお、第一エッチングマスク層７１は、加熱されることにより気体を発生すればよいのであって、必ずしも熱分解性を有していなくてもよい。例えば、第一エッチングマスク層７１は、加熱されることにより気体へ相変化してもよい。
【００６８】
また、第一エッチングマスク層７１及び第二エッチングマスク層７２を形成する方法は、印刷法に限定されない。例えば、マスク材料をパターン状に形成し、マスク材料の上から第一エッチングマスク層７１（第二エッチングマスク層７２）の材料をスプレーで塗布することにより、第一エッチングマスク層７１（第二エッチングマスク層７２）を形成してもよい。あるいは、パターン状の孔を有するメタルマスクの上から第一エッチングマスク層７１（第二エッチングマスク層７２）の材料をスプレーで塗布してもよい。
【００６９】
また、第三及び第四半導体層３、４をエッチングする際に、第二エッチングマスク層７２のようなマスク材料を用いなくてもよい。例えば、第四半導体層４のうち第四半導体層４を除去すべき領域にエッチングペーストを印刷法によって塗布し、第三及び第四半導体層３、４をエッチングペーストに化学的に反応させることにより、第三及び第四半導体層３、４を除去してもよい。
【００７０】
また、第三半導体層３及び第四半導体層４をエッチングする工程は必須ではない。第三及び第四半導体層３、４をエッチングしなくても、第一エッチングマスク層７１を加熱し第一エッチングマスク層７１から気体を発生させることで第一エッチングマスク層７１上の第三及び第四半導体層３、４が十分に離れやすくなる場合は、第三及び第四半導体層３、４をアセトン洗浄等により除去できる。したがって、このような場合は第三及び第四半導体層３、４をエッチングする工程を省略してもよい。
【００７１】
また、上述の通り、第一エッチングマスク層７１を加熱することにより第一エッチングマスク層７１が気体を発生して第二半導体層２から分離し又は分離しやすくなる。これにより、簡便なプロセスで、半導体基板５の一の面５１を隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層２上に第三及び第四半導体層３、４が積層することなく太陽電池９を製造することができる。この効果を得るために、第一エッチングマスク層７１を加熱するときの雰囲気温度の影響により、製造された太陽電池９の変換効率がある程度低下することを許容してもよい。太陽電池９の変換効率は、例えば、デバイス８（第一エッチングマスク層７１）を加熱するときの雰囲気温度が所定の温度以下のときは安定し、当該所定の温度以上のときは雰囲気温度が上昇するほど低下する。つまり、当該所定の温度を超えると、雰囲気温度の上昇により太陽電池９の変換効率が低下し始め、又は一定の温度上昇に対して変換効率が低下する程度が当該所定の温度以下のときよりも大きくなる。第一エッチングマスク層７１を加熱するときの雰囲気温度は、当該所定の温度以下が好ましいが、太陽電池９に要求される変換効率と、第一エッチングマスク層７１を加熱し気体を発生させることの利点との兼ね合いで、当該所定の温度よりも高い雰囲気温度でもよい。
【００７２】
また、半導体基板５は、単結晶シリコンに限定されず、多結晶シリコンなどの結晶シリコン、化合物半導体、その他板状に形成可能な半導体材料から形成されていてもよい。化合物半導体としては、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰが挙げられる。
【００７３】
また、第一半導体層１、第二半導体層２、第三半導体層３及び第四半導体層４はそれぞれ、非晶質シリコンのほか、非晶質シリコンカーバイド又は非晶質シリコンゲルマニウムなど、シリコンを含む水素化非晶質系半導体により形成されてもよい。あるいは、各半導体層は、他の非晶質系半導体により形成されてもよい。また、各半導体層は、非晶質系半導体に限らず、他の薄膜半導体により形成されてもよい。
【００７４】
また、第二半導体層２の導電型がｎ型であって、第一電極６１及び第一集電極６３が負極であって、第四半導体層４の導電型がｐ型であって、第二電極６２及び第二集電極６４が正極であってもよい。
【００７５】
また、半導体基板５の導電型がｐ型であってもよい。
【００７６】
上記の各変形例であっても、簡便なプロセスで、半導体基板５の一の面５１を第一及び第三半導体層１、３により隙間なくパッシベーションしつつ、第二半導体層２上に第三及び第四半導体層３、４が積層することなく太陽電池９を製造することができる。
【００７７】
なお、以上説明した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明はこれらの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  第一半導体層
２  第二半導体層
３  第三半導体層
４  第四半導体層
５  半導体基板
５１  一の面
５２  受光面
５１０  領域（一の面の一部）
６１  第一電極
６２  第二電極
７１  第一エッチングマスク層（エッチングマスク層）
【図１】
2018157113.tif 000003
【図２】
2018157113.tif 000004