(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、太陽電池の出力損失を改善することができる太陽電池の製造方法に関する。【解決手段】太陽電池の製造方法は、半導体基板に導電型領域を形成するステップＳＴ２０と、前記導電型領域に接続される電極を形成するステップＳＴ４０と、前記半導体基板をパッシベーションする後処理ステップＳＴ５０とを含む。前記後処理ステップは、前記半導体基板に光を共に提供して熱処理する主処理工程を含む。前記主処理工程での温度が１００℃〜８００℃であり、前記主処理工程の温度及び光強度が特定の条件をを満足する。【選択図】図３
2018026574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に導電型領域を形成するステップと、
前記導電型領域に水素を含む絶縁膜を形成するステップと、
前記導電型領域を形成した後に、太陽電池を形成するために前記導電型領域に接続される電極を形成するステップと、
前記半導体基板をパッシベーションするための前記半導体基板の後処理ステップであって、
光を提供する光源によって前記半導体基板に光を提供する全ての間において前記半導体基板を熱処理するための主処理工程を含み、
前記主処理工程は前記電極の形成の後に行われ、
前記主処理工程での温度が１００℃〜８００℃である、後処理ステップと、
前記主処理工程の前に、前記半導体基板の内部に水素を拡散させる水素拡散工程を実行するステップと、を含み、
前記半導体基板は前記主処理で初めて前記提供される光にさらされる、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記主処理工程の温度及び光強度が、次の数１を満足する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【数１】
2018026574.tif 000019
ここで、前記Ｔは、前記主処理工程での温度（℃）であり、前記Ｉは、前記主処理工程での光強度（ｍＷ／ｃｍ2）である。
【請求項３】
前記主処理工程での温度及び光強度が、数２を満足する、請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【数２】
2018026574.tif 000020
【請求項４】
前記主処理工程での光強度及び工程時間が、数３〜６のいずれか１つを満足する、請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【数３】
2018026574.tif 000021
【数４】
2018026574.tif 000022
【数５】
2018026574.tif 000023
【数６】
2018026574.tif 000024
ここで、Ｉは、前記主処理工程の光強度（ｍＷ／ｃｍ2）であり、Ｐは、前記主処理工程の時間（ｓｅｃ）である。
【請求項５】
前記主処理工程での光強度及び時間が、数７〜１０のいずれか１つを満足する、請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
【数７】
2018026574.tif 000025
【数８】
2018026574.tif 000026
【数９】
2018026574.tif 000027
【数１０】
2018026574.tif 000028
【請求項６】
前記半導体基板の厚さが２００μｍ以下である、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記後処理ステップは、前記主処理工程の前に前記半導体基板を予備熱処理する予備熱処理工程をさらに含み、
前記予備熱処理工程は、別途の光を提供していない状態で行われる、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記予備熱処理工程での温度が１００℃〜３００℃である、請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記予備熱処理工程の工程時間が１分〜３０分である、請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記水素拡散工程でのピーク温度が７００℃〜８００℃であり、
前記電極を形成するステップは、
電極層を形成するステップと、
前記電極層を焼成するステップと、
を含み、
前記水素拡散工程が、前記電極層を焼成するステップと同時に行われるか、または前記焼成するステップと前記主処理工程との間に行われる、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記水素拡散工程の工程時間が５秒〜２０分である、請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記後処理ステップは、
前記主処理工程の前に行われ、前記半導体基板の内部に水素を拡散させる水素拡散工程と、
前記水素拡散工程と前記主処理工程との間に行われる予備熱処理工程と、
を含み、
前記水素拡散工程の温度よりも前記予備熱処理工程の温度が低い、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板が、ｐ型を有するベース領域を含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板が、ドーパントとしてボロン（Ｂ）を含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記半導体基板の後処理ステップにおいて、前記絶縁膜に含まれた水素を前記半導体基板の内部に拡散させて、前記半導体基板の内部で水素と前記半導体基板の半導体物質とを含む結合を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁膜が水素を１０20〜１０22個／ｃｍ3だけ含む、請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記絶縁膜が少なくとも前記半導体基板の前面上に形成される、請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記導電型領域が、前記半導体基板にドーパントがドープされて形成されたドーピング領域として前記半導体基板の一部を構成するか、または前記半導体基板上に前記半導体基板と別個に形成される、請求項１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係り、より詳細には、結晶質半導体基板をベースとする太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予想されながら、これらに代わる代替エネルギーへの関心が高まっている。その中でも、太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する次世代電池として脚光を浴びている。
【０００３】
このような太陽電池は、様々な層及び電極を設計に応じて形成することによって製造することができる。ところで、このような様々な層及び電極の設計に応じて太陽電池の効率が決定され得る。太陽電池の商用化のためには、低い効率を克服しなければならないので、様々な層及び電極が太陽電池の効率を最大化できるように設計されることが要求される。また、様々な側及び電極を有する太陽電池の製造工程を単純化することが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、太陽電池の出力損失を改善することができる太陽電池の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板に導電型領域を形成するステップと、前記導電型領域に接続される電極を形成するステップと、前記半導体基板をパッシベーションする後処理ステップとを含む。前記後処理ステップは、前記半導体基板に光を共に提供して熱処理する主処理工程を含む。前記主処理工程での温度が１００℃〜８００℃であり、前記主処理工程の温度及び光強度が、次の数式１を満足する。
【０００６】
【数１】
2018026574.tif 000003
【０００７】
ここで、前記Ｔは、前記主処理工程での温度であって、単位が℃であり、前記Ｉは、前記主処理工程での光強度であって、単位がｍＷ／ｃｍ2である。
【発明の効果】
【０００８】
本実施例に係る太陽電池の製造方法は、一定の範囲の温度及び光強度で行われる主処理工程を含む後処理ステップを含み、半導体基板の内部に太陽電池の特性を低下させ得る望まない結合（例えば、Ｂ−Ｏ結合）が生成されることを防止することができる。これによって、望まない結合などによって太陽電池の特性が低下することを防止することができる。このとき、主処理工程の工程時間も一定の範囲内に限定されて、望まない結合の生成をより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した太陽電池の前面平面図である。
【図３】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｂ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｃ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｄ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｅ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｆ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４Ｇ】図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る製造方法の後処理ステップでの主処理工程の時間−温度グラフである。
【図６】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の後処理ステップでの温度及び光強度による水素の状態を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の後処理ステップにおいて、光強度及び工程時間による水素の状態を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の更に他の例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実験例において同一の出力損失を示す温度−光強度の線を表示したグラフである。
【図１１】本発明の実験例において同一の出力損失を示す光強度−工程時間の線を表示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な形態に変形可能であることはもちろんである。
【００１１】
図では、本発明を明確且つ簡略に説明するために、説明と関係のない部分の図示を省略し、明細書全体において同一又は極めて類似の部分に対しては同一の図面参照符号を使用する。そして、図では、説明をより明確にするために、厚さ、面積などを拡大又は縮小して示しており、本発明の厚さ、面積などは図面に示したものに限定されない。
【００１２】
そして、明細書全体において、ある部分が他の部分を「含む」とするとき、特に反対の記載がない限り、他の部分を排除するのではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上に」あるとするときは、中間に他の部分が位置しないことを意味する。
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を詳細に説明する。本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例を先に説明した後、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例を示す断面図であり、図２は、図１に示した太陽電池の前面平面図である。図２では、半導体基板及び電極を中心に示した。
【００１５】
図１を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００は、ベース領域１０を含む半導体基板１１０と、第１導電型を有する第１導電型領域２０及び第２導電型を有する第２導電型領域３０と、第１導電型領域２０に接続される第１電極４２と、第２導電型領域３０に接続される第２電極４４とを含む。そして、太陽電池１００は、第１パッシベーション膜２２、反射防止膜２４などの絶縁膜をさらに含むことができる。これについてより詳細に説明する。
【００１６】
半導体基板１１０は、結晶質半導体で構成されてもよい。一例として、半導体基板１１０は、単結晶または多結晶半導体（一例として、単結晶または多結晶シリコン）で構成されてもよい。特に、半導体基板１１０は、単結晶半導体（例えば、単結晶半導体ウエハ、より具体的には、単結晶シリコンウエハ）で構成されてもよい。このように、半導体基板１１０が単結晶半導体（例えば、単結晶シリコン）で構成される場合、太陽電池１００が単結晶半導体太陽電池（例えば、単結晶シリコン太陽電池）を構成するようになる。このように、結晶性が高いので欠陥の少ない結晶質半導体で構成される半導体基板１１０をベースとする太陽電池１００は、優れた電気的特性を有することができる。
【００１７】
半導体基板１１０の前面及び／又は後面は、テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されて凹凸を有することができる。凹凸は、一例として、半導体基板１１０の(１１１)面で構成され、不規則な大きさを有するピラミッド形状を有することができる。このようなテクスチャリングによって半導体基板１１０の前面などに凹凸が形成されて表面粗さが増加すると、半導体基板１１０の前面などを介して入射する光の反射率を低下させることができる。したがって、ベース領域１０と第１導電型領域２０によって形成されたｐｎ接合まで到達する光の量を増加させることができるので、光損失を最小化することができる。本実施例では、半導体基板１１０の前面に凹凸が形成されて、入射する光の反射率を低下させ、後面には凹凸が形成されないことで、反射効率を高める形状を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１１０の前面及び後面の両方に形成されてもよく、半導体基板１１０の前面及び後面にテクスチャリングによる凹凸が形成されないことも可能である。
【００１８】
半導体基板１１０は、第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含んで第２導電型を有するベース領域１０を含むことができる。一例として、ベース領域１０は、第１導電型領域２０よりも、半導体基板１１０の前面からもっと遠くに、または後面にもっと近くに位置してもよい。そして、ベース領域１０は、第２導電型領域３０よりも、半導体基板１１０の前面にもっと近くに、または後面からもっと遠くに位置してもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１０の位置が変わり得ることはもちろんである。
【００１９】
ここで、ベース領域１０は、第２導電型ドーパントを含む結晶質半導体で構成されてもよい。一例として、ベース領域１０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶または多結晶半導体（一例として、単結晶または多結晶シリコン）で構成されてもよい。特に、ベース領域１０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶半導体（例えば、単結晶半導体ウエハ、より具体的には、単結晶シリコンウエハ）で構成されてもよい。
【００２０】
第２導電型は、ｎ型またはｐ型であってもよい。ベース領域１０がｎ型を有する場合には、ベース領域１０が、５族元素であるリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。ベース領域１０がｐ型を有する場合には、ベース領域１０が、３族元素であるボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１０及び第２導電型ドーパントが様々な物質で構成されてもよい。
【００２１】
一例として、ベース領域１０はｐ型であってもよい。すると、第２電極４４を焼成するステップにおいて、第２電極４４に含まれた物質を拡散させて第２導電型領域３０を形成することができる。これによって、第２導電型領域３０を形成するための別途のドーピング工程を省略できるので、製造工程を単純化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１０及び第２導電型領域３０がｐ型を有し、第１導電型領域２０がｎ型を有することも可能である。
【００２２】
半導体基板１１０の前面側には、ベース領域１０と反対の第１導電型を有する第１導電型領域２０が形成されてもよい。第１導電型領域２０は、ベース領域１０とｐｎ接合を形成して、光電変換によってキャリアを生成するエミッタ領域を構成する。
【００２３】
本実施例では、第１導電型領域２０が、半導体基板１１０の一部を構成するドーピング領域として構成されてもよい。これによって、第１導電型領域２０が、第１導電型ドーパントを含む結晶質半導体で構成され得る。一例として、第１導電型領域２０が、第１導電型ドーパントを含む単結晶または多結晶半導体（一例として、単結晶または多結晶シリコン）で構成されてもよい。特に、第１導電型領域２０は、第１導電型ドーパントを含む単結晶半導体（例えば、単結晶半導体ウエハ、より具体的には、単結晶シリコンウエハ）で構成されてもよい。このように、第１導電型領域２０が半導体基板１１０の一部を構成すると、ベース領域１０との接合特性を向上させることができる。
【００２４】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１導電型領域２０が、半導体基板１１０の上で半導体基板１１０と別個に形成されてもよい。これについては、図９を参照してより詳細に後述する。
【００２５】
第１導電型は、ｐ型またはｎ型であってもよい。第１導電型領域２０がｐ型を有する場合には、第１導電型領域２０が、３族元素であるボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。第１導電型領域２０がｎ型を有する場合には、第１導電型領域２０が、５族元素であるリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な物質が第１導電型ドーパントとして用いられてもよい。
【００２６】
図では、第１導電型領域２０が、全体的に均一なドーピング濃度を有する均一な構造（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、他の実施例として、第１導電型領域２０が選択的構造（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有することができる。選択的構造については、図８を参照して詳細に説明する。
【００２７】
半導体基板１１０の後面側には、ベース領域１０と同一の第２導電型を有し、ベース領域１０よりも高いドーピング濃度で第２導電型ドーパントを含む第２導電型領域３０が形成されてもよい。第２導電型領域３０は、後面電界（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ）を形成して、半導体基板１１０の表面（より正確には、半導体基板１１０の後面）で再結合によってキャリアの損失が発生することを防止する後面電界領域を構成する。
【００２８】
本実施例では、第２導電型領域３０が、半導体基板１１０の一部を構成するドーピング領域として構成されてもよい。これによって、第２導電型領域３０が、第２導電型ドーパントを含む結晶質半導体で構成され得る。一例として、第２導電型領域３０が、第２導電型ドーパントを含む単結晶または多結晶半導体（一例として、単結晶または多結晶シリコン）で構成されてもよい。特に、第２導電型領域３０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶半導体（例えば、単結晶半導体ウエハ、より具体的には、単結晶シリコンウエハ）で構成されてもよい。このように、第２導電型領域３０が半導体基板１１０の一部を構成すると、ベース領域１０との接合特性を向上させることができる。
【００２９】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２導電型領域３０が、半導体基板１１０の上で半導体基板１１０と別個に形成されてもよい。これについては、図９を参照してより詳細に後述する。
【００３０】
第２導電型は、ｎ型またはｐ型であってもよい。第２導電型領域３０がｎ型を有する場合には、第２導電型領域３０が、５族元素であるリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。第２導電型領域３０がｐ型を有する場合には、第２導電型領域３０が、３族元素であるボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などがドープされた単結晶または多結晶半導体からなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な物質が第２導電型ドーパントとして用いられてもよい。そして、第２導電型領域３０の第２導電型ドーパントは、ベース領域１０の第２導電型ドーパントと同一の物質であってもよく、これとは異なる物質であってもよい。
【００３１】
本実施例において、第２導電型領域３０が、全体的に均一なドーピング濃度を有する均一な構造（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、他の実施例として、第２導電型領域３０が選択的構造（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）または局部的構造（ｌｏｃａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有してもよい。選択的構造及び局部的構造については、図８を参照して詳細に後述する。
【００３２】
本実施例では、半導体基板１１０に形成された第１及び第２導電型領域２０，３０が、それぞれ第１又は第２導電型ドーパントでドープされ、ベース領域１０が第２導電型ドーパントでドープされるので、半導体基板１１０に全体的にドーパントが位置する。このとき、特定のドーパントは、半導体基板１１０の内部で他の物質または元素と結合して、太陽電池１００の特性を低下させることがある。例えば、半導体基板１１０が、ドーパントとしてボロン（Ｂ）を含む場合、ボロンと酸素（Ｏ）とが反応してＢ−Ｏ結合を形成し得る。このようなＢ−Ｏ結合は、キャリアの寿命（ｌｉｆｅｔｉｍｅ）を大きく減少させ、太陽電池１００の特性を低下させることがある。特に、ボロンが、ベース領域１０に含まれる第２導電型ドーパントとして使用されて、ベース領域１０がｐ型を有する場合、半導体基板１１０の広い面積にＢ−Ｏ結合が多量存在し得るため、太陽電池１００の特性が大きく低下することがある。
【００３３】
これによって、本実施例では、太陽電池１００の特性を低下させる結合（例えば、上述したＢ−Ｏ結合）などが発生しないように後処理ステップ（図３の参照符号ＳＴ５０、以下同様）を行うことで、太陽電池１００の特性の低下を防止する。これについては、太陽電池１００の製造方法においてより詳細に後述する。
【００３４】
このとき、半導体基板１１０の厚さＴ１は２００μｍ以下であってもよい。半導体基板１１０の厚さＴ１が２００μｍを超えると、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果が半導体基板１１０に全体的に十分に示され難しくなり得るからである。一例として、半導体基板１１０の厚さＴ１が１００μｍ〜２００μｍであってもよい。半導体基板１１０の厚さＴ１が１００μｍ未満であると、光電変換が起こる半導体基板１１０の厚さＴ１が十分でないため、太陽電池１００の効率が低下することがあり、太陽電池１００の機械的特性が十分でないことがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１１０の厚さＴ１は多様に変化可能である。
【００３５】
半導体基板１１０の前面上に、より正確には、半導体基板１１０に、またはその上に形成された第１導電型領域２０上に、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４が順次形成され、第１電極４２が、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を貫通して（即ち、開口部１０２を介して）第１導電型領域２０に接触して形成される。
【００３６】
第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４は、第１電極４２に対応する開口部１０２を除いて、実質的に半導体基板１１０の前面全体に形成されてもよい。
【００３７】
第１パッシベーション膜２２は、第１導電型領域２０に接触して形成されて、第１導電型領域２０の表面またはバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これによって、少数キャリアの再結合サイトを除去して、太陽電池１００の開放電圧（Ｖｏｃ）を増加させることができる。反射防止膜２４は、半導体基板１１０の前面に入射する光の反射率を減少させる。これによって、半導体基板１１０の前面を介して入射する光の反射率を低下させることによって、ベース領域１０と第１導電型領域２０によって形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。これによって、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。このように、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４によって太陽電池１００の開放電圧と短絡電流を増加させることで、太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【００３８】
第１パッシベーション膜２２は、様々な物質で形成することができる。一例として、第１パッシベーション膜２２は、水素を含む絶縁物質で形成されてもよい。このように、第１パッシベーション膜２２が水素を含む場合、半導体基板１１０の表面をパッシベーションする役割と共に、後処理ステップ（ＳＴ５０）において半導体基板１１０の内部またはバルク（ｂｕｌｋ）に水素を供給する水素供給源としての役割を果たすことができる。
【００３９】
一例として、第１パッシベーション膜２２は、水素を１０20〜１０22個／ｃｍ3だけ含むことができる。このような水素含量は、第１パッシベーション膜２２による半導体基板１１０の表面のパッシベーション及び後処理ステップ（ＳＴ５０）での水素供給源としての役割を効果的に行うことができる範囲に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１パッシベーション膜２２の水素の範囲は多様に変化可能である。
【００４０】
一例として、第１パッシベーション膜２２は、水素含有シリコン窒化物（ＳｉＮｘ：Ｈ）、水素含有シリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ：Ｈ）、水素含有シリコン炭化物（ＳｉＣｘ：Ｈ）、水素含有シリコン酸化物（ＳｉＯｘ：Ｈ）などを含むことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１パッシベーション膜２２がその他の様々な物質を含むことができる。
【００４１】
第１パッシベーション膜２２の厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有することができる。第１パッシベーション膜２２の厚さが５０ｎｍ未満であると、パッシベーション効果が十分でないことがあり、後処理ステップ（ＳＴ５０）において水素を内部に拡散させる効果が少ないことがある。第１パッシベーション膜２２の厚さが２００ｎｍを超えると、効果は大きく増加せずに、工程時間が増加し、太陽電池１００の厚さが厚くなることがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１パッシベーション膜２２の厚さは多様に変化可能である。
【００４２】
放射防止膜２４は、様々な物質で形成することができる。一例として、反射防止膜２４は、シリコン窒化膜、水素含有シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2及びＣｅＯ2からなる群から選択されたいずれか１つの単一膜、または２つ以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。一例として、反射防止膜２４はシリコン窒化物を含むことができる。
【００４３】
本実施例では、半導体基板１１０に接触形成される第１パッシベーション膜２２が、水素を含むことで、パッシベーションの役割及び水素供給源としての役割を効果的に行う場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、反射防止膜２４が単独でまたは第１パッシベーション膜２２と共に水素を含むことも可能である。反射防止膜２４が水素を含む場合に、反射防止膜２４の物質、水素の含量、厚さなどは、上述した第１パッシベーション膜２２の物質、水素の含量、厚さなどと同一又はほぼ同一であってもよい。
【００４４】
そして、本実施例では、半導体基板１１０の前面に位置した絶縁膜である第１パッシベーション膜２２が水素を含むことで、後処理ステップ（ＳＴ５０）において水素を供給する場合を例示した。これは、半導体基板１１０の前面で短波長の光がよく吸収されて望まない結合（例えば、上述したＢ−Ｏ結合）が発生する確率が高いので、半導体基板１１０の前面側から水素を供給することが、望まない結合の生成を防止するのに有利であるからである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。半導体基板１１０の前面及び後面のうちの少なくとも１つの上に形成された絶縁膜が水素を含むことで後処理ステップ（ＳＴ５０）において水素を供給する場合であれば、本発明の範囲に属する。
【００４５】
また、上述した実施例では、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４の両方とも備えられる場合を例示した。本発明がこれに限定されるものではなく、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４のいずれか一方が反射防止の役割及びパッシベーションの役割を共に行うため、他の一方が備えられないことも可能である。または、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４以外の様々な膜が半導体基板１１０の前面上に形成されてもよい。その他にも様々な変形が可能である。
【００４６】
第１電極４２は、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４に形成された開口部１０２を介して（即ち、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を貫通して）第１導電型領域２０に電気的に接続される。このような第１電極４２は、様々な物質により様々な形状を有するように形成することができる。第１電極４２の形状については、図２を参照して、後に再び説明する。
【００４７】
半導体基板１１０の後面上に、より正確には、半導体基板１１０に形成された第２導電型領域３０上に第２電極４４が形成される。本実施例では、第２電極４４が半導体基板１１０の後面上に全体的に形成され、半導体基板１１０の後面で光の反射を誘導する構造を備える場合を例示した。すると、半導体基板１１０の後面に到達した光を半導体基板１１０の内部に再び反射して再使用することによって、光の使用効率を向上させることができる。このとき、第２電極４４が半導体基板１１０の後面または第２導電型領域３０に接触して形成されてもよい。
【００４８】
本実施例では、第２電極４４を焼成するステップにおいて、第２電極４４内に含まれる物質を半導体基板１１０の内部に拡散させて第２導電型領域３０を形成することができるので、第２導電型領域３０を形成する工程を別途に行わなくて済む。これによって、製造工程を単純化し、第２導電型領域３０を別途のドーピングによって形成する工程で発生し得る半導体基板１１０の損傷、欠陥発生などの問題を防止することができる。
【００４９】
図２を参照して、第１電極４２の平面形状を詳細に説明する。
【００５０】
図２を参照すると、第１電極４２は、一定のピッチをもって互いに離隔する複数のフィンガー電極４２ａを含むことができる。図では、フィンガー電極４２ａが互いに平行であり、半導体基板１１０の縁部に平行である場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。そして、第１電極４２は、フィンガー電極４２ａと交差する方向に形成されて、フィンガー電極４２ａを接続するバスバー電極４２ｂを含むことができる。このようなバスバー電極４２ｂは、１つのみ備えられてもよく、図２に示したように、フィンガー電極４２ａのピッチよりさらに大きいピッチをもって複数個備えられてもよい。このとき、フィンガー電極４２ａの幅よりもバスバー電極４２ｂの幅が大きくてもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、バスバー電極４２ｂの幅がフィンガー電極４２ａの幅と同一又はそれより小さい幅を有することができる。
【００５１】
断面視で、第１電極４２のフィンガー電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂは両方とも、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を貫通して形成されてもよい。すなわち、開口部１０２が第１電極４２のフィンガー電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂの両方に対応して形成され得る。他の例として、第１電極４２のフィンガー電極４２ａが第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を貫通して形成され、バスバー電極４２ｂが第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４上に形成されてもよい。この場合には、開口部１０２がフィンガー電極４２ａに対応する形状に形成され、バスバー電極４２ｂのみが位置した部分には形成されなくてもよい。
【００５２】
上述したような太陽電池１００は、後処理ステップ（ＳＴ５０）によって、太陽電池１００の特性を低下させ得る結合などが発生しないように処理することができる。太陽電池１００の製造方法において、これについてより詳細に説明する。
【００５３】
図３は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示すフローチャートであり、図４Ａ乃至図４Ｇは、図３に示した太陽電池の製造方法を示す断面図である。図１及び図２を参照した太陽電池１００の説明と同一又は類似の内容については詳細な説明を省略し、説明されていない部分を詳細に説明する。
【００５４】
図３を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００の製造方法は、半導体基板を準備するステップ（ＳＴ１０）、導電型領域を形成するステップ（ＳＴ２０）、絶縁膜を形成するステップ（ＳＴ３０）、電極を形成するステップ（ＳＴ４０）及び後処理ステップ（ＳＴ５０）を含む。電極を形成するステップ（ＳＴ４０）は、第１及び第２電極層を形成するステップ（ＳＴ４２）及び焼成するステップ（ＳＴ４４）を含み、後処理ステップ（ＳＴ５０）は、水素拡散工程（ＳＴ５２）、予備熱処理工程（ＳＴ５４）及び主処理工程（ＳＴ５６）を含むことができる。このとき、焼成するステップ（ＳＴ４４）と水素拡散工程（ＳＴ５２）は同一の工程で共に行われてもよい。これについて、図４Ａ乃至図４Ｇを参照して詳細に説明する。
【００５５】
まず、図４Ａに示すように、半導体基板を準備するステップ（ＳＴ１０）では、第２導電型ドーパントを有するベース領域１０で構成される半導体基板１１０を準備する。一例として、本実施例において、半導体基板１１０は、ｐ型のドーパント（特に、ボロン（Ｂ））を有するシリコン基板（一例として、シリコンウエハ）からなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１０がボロン以外のｐ型のドーパントまたはｎ型のドーパントを有してもよい。
【００５６】
このとき、半導体基板１１０の前面及び後面のうちの少なくとも一面が凹凸を有するようにテクスチャリングしてもよい。半導体基板１１０の表面のテクスチャリングとしては、湿式または乾式テクスチャリングを用いることができる。湿式テクスチャリングは、テクスチャリング溶液に半導体基板１１０を浸漬することによって行うことができ、工程時間が短いという利点がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドグリルまたはレーザーなどを用いて半導体基板１１０の表面を削るもので、凹凸を均一に形成できる一方、工程時間が長く、半導体基板１１０に損傷が発生することがある。その他に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより半導体基板１１０をテクスチャリングすることもできる。このように、本発明では、様々な方法で半導体基板１１０をテクスチャリングすることができる。
【００５７】
一例として、半導体基板１１０の前面が凹凸を有するようにテクスチャリングされ、半導体基板１１０の後面が、鏡面研磨などによって処理されて、半導体基板１１０の前面よりも小さい表面粗さを有する平坦な面として構成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な構造の半導体基板１１０を使用することができる。
【００５８】
次に、図４Ｂに示すように、導電型領域を形成するステップ（ＳＴ２０）では、半導体基板１１０に導電型領域を形成する。より具体的に、本実施例では、導電型領域を形成するステップにおいて半導体基板１１０の前面に第１導電型領域２０を形成し、後面に位置する第２導電型領域（図４Ｅの参照符号３０、以下同様）は、後に第２電極４４を焼成するステップにおいて形成する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、導電型領域を形成するステップにおいて第１導電型領域２０及び第２導電型領域３０のうちの少なくとも１つを形成してもよい。この場合には、後述する第１導電型領域２０の形成方法と同一又は類似の方法を適用して第２導電型領域３０を形成することができる。
【００５９】
第１導電型領域２０は、イオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などのような様々な方法によりドーパントをドープして形成することができる。他の例として、半導体基板１１０上に第１導電型ドーパントを有する別途の層を形成することによって第１導電型領域２０を形成することもできる。
【００６０】
次いで、図４Ｃに示すように、絶縁膜を形成するステップ（ＳＴ３０）では、半導体基板１１０の前面上にまたは第１導電型領域２０上に絶縁膜を形成する。
【００６１】
より具体的に、第１導電型領域２０上に第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を形成する。本実施例では、半導体基板１１０の後面に絶縁膜が位置しない場合を例示した。しかし半導体基板１１０の後面に絶縁膜（例えば、第２パッシベーション膜）が位置することも可能であり、この場合には、本ステップにおいて半導体基板１１０の後面に位置する絶縁膜を共に形成することができる。この場合には、後述する第１パッシベーション膜２２、反射防止膜２４などの形成方法と同一又は類似の方法を適用して、半導体基板１１０の後面上の絶縁膜を形成することができる。
【００６２】
第１パッシベーション膜２２及び／又は反射防止膜２４は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどのような様々な方法により形成することができる。
【００６３】
このとき、本実施例において、第１パッシベーション膜２２が、水素を含む絶縁物質で構成されてもよい。これによって、第１パッシベーション膜２２が、半導体基板１１０の表面を水素によってパッシベーションすると共に、以降の後処理ステップ（ＳＴ５０）で水素を供給する水素供給源としての役割を果たすことができる。
【００６４】
次いで、図４Ｄ及び図４Ｅに示すように、電極を形成するステップ（ＳＴ４０）では、第１及び第２電極４２，４４を形成する。これについてより詳細に説明する。
【００６５】
まず、図４Ｄに示すように、第１及び第２電極層を形成するステップ（ＳＴ４２）では、第１及び第２電極形成用ペーストを第１パッシベーション膜２２、反射防止膜２４などのような絶縁膜上または半導体基板１１０上にそれぞれ印刷（例えば、スクリーン印刷）などで塗布して、第１及び第２電極層４２０，４４０を形成する。その他にも、第１及び第２電極層４２０，４４０を形成する方法、工程などには様々な方法、工程などを適用できる。
【００６６】
次いで、焼成するステップ（ＳＴ４４）において、図４Ｅに示すように、第１及び第２電極層４２０，４４０を焼成して第１及び第２電極４２，４４を形成する。
【００６７】
このとき、焼成工程中に、第１電極層４２０は、ファイヤースルー（ｆｉｒｅ  ｔｈｒｏｕｇｈ）またはレーザー焼成コンタクト（ｌａｓｅｒ  ｆｉｒｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）などによって絶縁膜である第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４を貫通する開口部１０２を形成するようになり、第１導電型領域２０と接続（一例として、接触）するようになる。このように、ファイヤースルーまたはレーザー焼成コンタクトなどを適用すれば、焼成するステップで開口部１０２が形成されるので、別途に開口部１０２を形成する工程を追加しなくて済む。
【００６８】
そして、第２電極４４を構成する物質（例えば、アルミニウム）が半導体基板１１０の後面に拡散して、半導体基板１１０に第２導電型領域３０が形成され得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、上述したように、第２導電型領域３０が導電型領域を形成するステップ（ＳＴ２０）で形成されてもよい。
【００６９】
一例として、焼成するステップ（ＳＴ４４）の温度（特に、ピーク温度）が７００℃〜８００℃であり、工程時間が５秒〜２０秒であってもよい。これは、十分に焼成が行われるようにすると共に、工程時間を最小化できる範囲に限定されたものであるが、本発明がこれに限定されるものではない。焼成するステップ（ＳＴ４４）は、紫外線ランプを用いて熱を提供することによって行われてもよいが、本発明がこれに限定されるものではなく、その他の様々な方法が適用可能である。
【００７０】
上述したように、本実施例では、電極を形成するステップ（ＳＴ４０）が焼成するステップ（ＳＴ４４）を備えており、このような焼成するステップ（ＳＴ４４）は、以降に行われる後処理ステップ（ＳＴ５０）の一部としての役割をすることもできる。すなわち、焼成するステップ（ＳＴ４４）と後処理ステップ（ＳＴ５０）の一部の工程とが互いに同じ単一の工程で共に行われてもよい。これについては、後処理ステップ（ＳＴ５０）においてより詳細に後述する。
【００７１】
本発明がこれに限定されるものではなく、電極を形成するステップ（ＳＴ４０）が焼成するステップ（ＳＴ４４）を備えないことも可能である。例えば、第１パッシベーション膜２２及び反射防止膜２４に開口部１０２を形成し、開口部１０２内にメッキ法、蒸着法などの様々な方法で伝導性物質を形成して第１電極４２を形成し、メッキ法、蒸着法、印刷法などの様々な方法で第２電極４４を形成することができる。その他の様々な方法により第１及び第２電極４２，４４を形成することができる。
【００７２】
そして、半導体基板１１０をパッシベーションする後処理ステップ（ＳＴ５０）を行う。より詳細には、後処理ステップ（ＳＴ５０）は、半導体基板１１０の内部またはバルクで発生する特定の結合によって発生し得る太陽電池１００の特性の低下を防止する。例えば、半導体基板１１０がボロンを含む場合に、半導体基板１１０に光が提供されると半導体基板１１０の内部にＢ−Ｏ結合が発生しやすく、Ｂ−Ｏ結合はキャリアの寿命を大幅に減少させて太陽電池１００の特性を低下させることがある。これによって、本実施例の後処理ステップ（ＳＴ５０）では、上述したように、半導体基板１１０の内部に位置して太陽電池１００の特性を低下させる特定の結合（例えば、Ｂ−Ｏ結合）が生成されることを防止して、太陽電池１００の特性を向上させる役割を果たす。
【００７３】
このとき、後処理ステップ（ＳＴ５０）の後に半導体基板１１０などに再び高い温度で熱処理が行われる場合、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果が低下するか又はなくなることがある。したがって、後処理ステップ（ＳＴ５０）は、太陽電池１００の製造方法において後半部に行われ、比較的高い温度で行われる焼成するステップ（ＳＴ４４）と共に、または焼成するステップ（ＳＴ４４）の後に行われてもよい。一例として、後処理ステップ（ＳＴ５０）の一部の工程が焼成するステップ（ＳＴ４４）と共に行われ、残りの工程は焼成するステップ（ＳＴ４４）の後に行われてもよい。または、後処理ステップ（ＳＴ５０）の工程全体が焼成するステップ（ＳＴ４４）の後に行われてもよい。これによって、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果が低下するか又はなくならないようにすることができる。これについては、より詳細に後述する。
【００７４】
後処理ステップ（ＳＴ５０）は、半導体基板に光を共に提供する熱処理によって、太陽電池１００の特性を低下させる結合の生成を抑制することができ、太陽電池１００の特性に悪影響を及ぼさない結合（例えば、Ｂ−Ｈ結合）を生成する主処理工程（ＳＴ５６）を含む。そして、後処理ステップ（ＳＴ５０）は、主処理工程（ＳＴ５６）の効果を向上させることができるように主処理工程（ＳＴ５６）の前に行われる水素拡散工程（ＳＴ５２）及び／又は予備熱処理工程（ＳＴ５４）を含むことができる。本実施例では、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果を最大化できるように水素拡散工程（ＳＴ５２）、予備熱処理工程（ＳＴ５４）及び主処理工程（ＳＴ５６）を順次行っており、この順に詳細に説明する。
【００７５】
まず、水素拡散工程（ＳＴ５２）では、水素を半導体基板１１０の内部に拡散させる。水素拡散工程（ＳＴ５２）は、水素をもう少し深く半導体基板１１０の内部に拡散させることができる高い温度で熱処理することによって行うことができる。
【００７６】
このとき、水素は、様々な供給源から供給されて半導体基板１１０の内部に供給されてもよい。一例として、半導体基板１１０を水素雰囲気内の炉（ｆｕｒｎａｃｅ）などに位置させることによって、水素雰囲気内の水素を半導体基板１１０の内部に供給することができる。この場合には、水素雰囲気の水素気体が水素の供給源となる。または、半導体基板１１０上に形成された絶縁膜（即ち、第１パッシベーション膜２２、反射防止膜２４など）が水素を含む場合には、熱処理によって絶縁膜の水素を半導体基板１１０の内部に供給することができる。この場合には、絶縁膜内の水素が水素の供給源となる。
【００７７】
本実施例では、絶縁膜、特に、半導体基板１１０に接触している第１パッシベーション膜２２が水素を含み、この水素を半導体基板１１０の内部に供給する場合を例示した。このように、第１パッシベーション膜２２を水素の供給源として使用すれば、水素雰囲気などを作るための工程、装置などが不要であり、第１パッシベーション膜２２が一種のキャッピング膜として作用し、水素の内部拡散をより促進させることができる。
【００７８】
このような水素拡散工程（ＳＴ５２）は、４００℃〜８００℃（より具体的には、４００℃〜７００℃）の温度（より正確には、ピーク温度）で５秒〜２０分（１分〜２０分）間行われてもよい。水素拡散工程（ＳＴ５２）の温度が４００℃未満であるか、または工程時間が５秒未満であると、水素の拡散が十分に行われないことがある。水素拡散工程の温度が８００℃を超えるか、または工程時間が２０分を超えると、工程コスト及び時間が増加して生産性が低下することがある。すなわち、上述した温度及び時間範囲内で、水素が効果的に半導体基板１１０の内部に拡散し、高い生産性を有することができる。工程コスト、生産性などをさらに考慮すると、水素拡散工程（ＳＴ５２）の温度が４００℃〜７００℃であってもよく、水素拡散をさらに考慮すると、工程時間が１分〜２０分であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、水素拡散工程（ＳＴ５２）の温度、工程時間などは様々な値を有することができる。
【００７９】
このとき、水素拡散工程（ＳＴ５２）が一定の温度を維持できるようにする熱源としては、様々な熱源を使用することができ、一例として、紫外線ランプ、抵抗加熱式ヒーターなどを熱源として使用することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、その他の様々な熱源を使用することができる。
【００８０】
このような水素拡散工程（ＳＴ５２）の温度、工程時間などは、電極を形成するステップ（ＳＴ４０）の焼成するステップ（ＳＴ４４）の温度、工程時間と同一又はほぼ同一であるか、または、これと重なる範囲を有することができる。そして、水素拡散工程（ＳＴ５２）及び焼成するステップ（ＳＴ４４）に使用される熱源が互いに同一又はほぼ同一であってもよい。これによって、水素拡散工程（ＳＴ５２）が、焼成するステップ（ＳＴ４４）において共に行われ得る。すなわち、図４Ｅに示したように、別途に水素拡散工程（ＳＴ５２）をさらに行わずに、焼成するステップ（ＳＴ４４）において水素拡散が共に行われるようにすることができる。すると、別途の水素拡散工程（ＳＴ５２）を別に行わなくて済むので、工程を単純化し、コストを低減することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、水素拡散工程（ＳＴ５２）が、焼成するステップ（ＳＴ４４）後の別途のステップにおいて行われることも可能である。
【００８１】
次に、図４Ｆに示すように、予備熱処理工程（ＳＴ５４）では、半導体基板１１０を熱処理して半導体基板１１０の内部に拡散した水素が、半導体基板１１０の内部で他の物質または元素と反応して、水素を含む結合を生成するようにする。特に、水素は、半導体基板１１０のドーパントと結合することができる。例えば、半導体基板１１０がドーパントとしてボロンを含む場合には、水素とボロンが結合したＢ−Ｈ結合が生成される。
【００８２】
このとき、予備熱処理工程（ＳＴ５４）では、熱処理だけを行い、別途に光を提供しないことで、Ｂ−Ｏ結合が生成されることを防止し、Ｂ−Ｈ結合が多く生成され得るようにする。このように、予備熱処理工程（ＳＴ５４）では、別途の光が提供されず、自然光などが提供されても主処理工程（ＳＴ５６）よりも低い光強度を有し、約１００ｍＷ／ｃｍ2以下の光強度の光が提供され得る。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、予備熱処理工程（ＳＴ５４）の光強度が変わってもよい。
【００８３】
予備熱処理工程（ＳＴ５４）の温度は、水素拡散工程（ＳＴ５２）の温度よりも低い１００℃〜３００℃であってもよい。上述したように、予備熱処理工程（ＳＴ５４）は、Ｂ−Ｈ結合を形成するためのもので、予備熱処理工程（ＳＴ５４）の温度が１００℃未満である場合には、Ｂ−Ｈ結合エネルギーに該当するエネルギーが提供されないため、Ｂ−Ｈ結合が円滑に生成されないことがある。予備熱処理工程（ＳＴ５４）の温度が３００℃を超える場合には、Ｂ−Ｈ結合の生成よりは水素間での結合の方が優勢であるため、Ｈ2結合が生成され、Ｂ−Ｈ結合は分解されることがある。したがって、予備熱処理工程（ＳＴ５４）の温度が１００℃〜３００℃であれば、予備熱処理工程（ＳＴ５４）によって多くのＢ−Ｈ結合が生成され得る。
【００８４】
予備熱処理工程（ＳＴ５４）の工程時間は１分〜３０分であってもよい。予備熱処理工程（ＳＴ５４）の工程時間が１分未満であると、望む結合であるＢ−Ｈ結合を十分に生成しにくいことがある。予備熱処理工程（ＳＴ５４）の工程時間が３０分を超えると、予備熱処理による効果は大きく増加せずに工程時間が長くなって、生産性が低下することがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、予備熱処理工程（ＳＴ５４）の工程時間は変更可能である。
【００８５】
このように、予備熱処理工程（ＳＴ５４）によってＢ−Ｈ結合を生成すると、水素が、半導体基板１１０の表面の近傍または内部で、ドーパントであるボロン（Ｂ）が結合された状態で存在する。特に、半導体基板１１０の表面の近傍にＢ−Ｈ結合が多く存在する。後に行われる主処理工程（ＳＴ５６）において水素が半導体基板１１０の内部に拡散する距離、時間などを減少させることができる。
【００８６】
次いで、図４Ｇに示すように、常温よりも高い温度で熱処理を行いながら光を提供する主処理工程（ＳＴ５６）を行う。主処理工程（ＳＴ５６）では、光を共に提供する場合、光によって注入されたキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｌｉｇｈｔ）によって、短い時間でも水素が安定化されたＨ+の状態ではなくＨ0またはＨ-の状態となり得る。Ｈ0またはＨ-の状態の水素は、安定化された状態ではないので、一定時間後には再び安定化されたＨ+の状態の水素に変換される。
【００８７】
光によって生成されたＨ0またはＨ-の状態の水素は、Ｈ+の状態の水素よりも拡散速度が非常に大きいので、半導体基板１１０の内部に速やかに拡散することができる。これによって、水素が半導体基板１１０の内部まで拡散して、半導体基板１１０の内部の欠陥を除去するか、または望まない結合が生成されることを防止する役割を果たす。例えば、Ｈ0またはＨ-の状態の水素が半導体基板１１０の内部に拡散した後、再び安定化されたＨ+の状態に変換されると、Ｂ−Ｈ結合を形成して、Ｂ−Ｏ結合が発生することを防止することができる。すなわち、光の照射によって、主処理工程（ＳＴ５６）の初期に生成され得るＢ−Ｏ結合を分解してＢ−Ｈ結合を生成し、その後には、全体的にＢ−Ｈ結合反応を優勢にしてＢ−Ｏ結合が生成されないようにする。このように、半導体基板１１０の表面側に多く位置していたＢ−Ｈ結合が、半導体基板１１０の内部まで多く位置するようになり、半導体基板１１０において望まないＢ−Ｏ結合が生成されることを防止することができる。
【００８８】
本実施例では、Ｈ+の形態の水素をＨ0またはＨ-の状態の水素に変換するためには、温度、光強度及び時間が一定の相関関係を持って提供されなければならないということを認識し、このような相関関係を具体的に限定して主処理工程（ＳＴ５６）の効果を最大化しようとする。すなわち、一定の温度で光を提供しても、光強度及び／又は工程時間が一定の水準に到達しなければ、水素は安定化されたＨ+の形態で存在するようになり、光強度及び／又は工程時間が一定の水準に到達するときにのみ水素がＨ0またはＨ-の状態に変換され得る。
【００８９】
このとき、主処理工程（ＳＴ５６）は、図５に示したような時間−温度グラフを有するように行われてもよい。図５は、本発明の実施例に係る製造方法の後処理ステップでの主処理工程の時間−温度グラフである。
【００９０】
すなわち、図５に示すように、主処理工程（ＳＴ５６）は、水素の変換のための温度（より具体的には、ピーク温度）を有するメイン区間（ＳＴ５６２）を含み、メイン区間（ＳＴ５６２）の前に行われ、温度を常温からメイン区間（ＳＴ５６２）の温度まで上昇させる昇温区間（ＳＴ５６１）と、メイン区間（ＳＴ５６２）の後に行われ、温度を常温に下げる冷却区間（ＳＴ５６３）とをさらに含むことができる。これによって、主処理工程（ＳＴ５６）を行うとき、温度変化の急激な変化による問題を防止することができ、主処理工程（ＳＴ５６）における望む反応が安定的に行われるようにする。
【００９１】
図５では、昇温区間（ＳＴ５６１）が、メイン区間（ＳＴ５６２）の前でメイン区間（ＳＴ５６２）の温度まで温度を上げる場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、昇温区間（ＳＴ５６１）におけるメイン区間（ＳＴ５６２）に隣接する一部の区間では、昇温区間（ＳＴ５６１）の温度がメイン区間（ＳＴ５６２）の温度と同一又はほぼ同一であってもよい。これによれば、メイン区間（ＳＴ５６２）の前に、メイン区間（ＳＴ５６２）の温度で一定時間の間維持する時間を備えることで、メイン区間（ＳＴ５６２）の工程安定性をより向上させることができる。本明細書において、主処理工程（ＳＴ５６）の温度は、実際に水素の変換が行われるメイン区間（ＳＴ５６２）の温度を意味する。そして、主処理工程（ＳＴ５６）の光強度は、メイン区間（ＳＴ５６２）の光強度を意味し、主処理工程（ＳＴ５６）の工程時間は、実際に水素の変換が行われるメイン区間（ＳＴ５６２）の工程時間を意味することができる。
【００９２】
主処理工程（ＳＴ５６）の温度は、Ｈ+の状態の水素をＨ0またはＨ-の状態に変換し、光が提供されることによって生成され得るＢ−Ｏ結合を分解できる温度を有しなければならない。例えば、主処理工程（ＳＴ５６）の温度が１００℃〜８００℃であってもよい。主処理工程（ＳＴ５６）の温度が１００℃未満であると、熱エネルギーが、Ｂ−Ｏを分解できるエネルギーよりも小さいため、光の提供によって生成されたＢ−Ｏ結合が残存することがある。主処理工程の工程温度が８００℃を超えると、高い温度によって工程コストなどが増加することがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００９３】
まず、Ｈ+の形態の水素をＨ0またはＨ-の状態の水素に変換するための主処理工程（ＳＴ５６）の温度と光強度との相関関係を説明した後、光強度と時間との相関関係を説明する。
【００９４】
図６は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の後処理ステップでの温度及び光強度による水素の状態を示したグラフである。
【００９５】
主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）に応じて、水素の変換に要求される光強度（ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の最小値（Ｉmin）（Ｈ+の形態の水素がＨ0に変換される光強度）が変わることを認識し、これについて分析した結果、図６に示したような結果を得た。これを考慮すると、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）が増加するにつれて光強度の最小値（Ｉmin）も大きくなる。これを分析した結果、本実施例では、それぞれの温度（Ｔ）において光強度の最小値（Ｉｍｉｎ）が、次の数式２の通りであることを認識した。
【００９６】
【数２】
2018026574.tif 000004
【００９７】
（ここで、Ｔの単位は℃であり、Ｉminの単位はｍＷ／ｃｍ2である。）
【００９８】
これによって、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）が一定の値を有するとき、熱処理と共に提供される光の光強度（Ｉ）が、上述した光強度の最小値（Ｉmin）と同一又はこれより大きい値を有する場合にのみ、水素がＨ0またはＨ-の状態の水素に変換され得る。参考に、温度（Ｔ）が１００℃〜８００℃である場合に、光強度の最小値（Ｉmin）は１．７Ｘ１０2ｍＷ／ｃｍ2〜７．８７１Ｘ１０4ｍＷ／ｃｍ2の値を有することができる。
【００９９】
したがって、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）に応じて共に提供されなければならない光の光強度（Ｉ）は、次の数式３の条件を満足することができる。
【０１００】
【数３】
2018026574.tif 000005
【０１０１】
（ここで、Ｔの単位は℃であり、Ｉの単位はｍＷ／ｃｍ2である。）
【０１０２】
これによって、所定の主処理工程（ＳＴ５６）の特定の温度（Ｔ）で、上述した数式３を満足する光強度（Ｉ）を共に提供すれば、Ｈ+の形態の水素をＨ0またはＨ-の形態に変換することができる。このとき、光強度（Ｉ）が過度に大きくなると、所望の光強度（Ｉ）を具現しにくいことがあるため、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）範囲において、光強度（Ｉ）は１０5ｍＷ／ｃｍ2以下の値を有することができる。これによって、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）に応じて共に提供されなければならない光の光強度（Ｉ）は、次の数式４の条件を満足することができる。
【０１０３】
【数４】
2018026574.tif 000006
【０１０４】
（ここで、Ｔの単位は℃であり、Ｉの単位はｍＷ／ｃｍ2である。）
【０１０５】
上述した温度（Ｔ）範囲と数式４を満足する温度（Ｔ）及び光強度（Ｉ）の範囲は、概略的に図６にＡとして表示した領域に該当する。
【０１０６】
そして、主処理工程（ＳＴ５６）において、各光強度（Ｉ）による水素の変換に要求される工程時間の最小値（Ｐmin）（Ｈ+の形態の水素がＨ0に変換されるのに必要な最小限の工程時間）が変わることを認識し、これについて分析した結果、図７に示したような結果を得た。図７は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法の後処理ステップにおいて、光強度及び工程時間による水素の状態を示したグラフである。
【０１０７】
図７に示すように、光強度（Ｉ）が増加するにつれて工程時間の最小値（Ｐmin）は小さくなる。すなわち、光強度（Ｉ）が大きい場合には、相対的に短い工程時間が必要であり、光強度（Ｉ）が小さい場合には、相対的に長い工程時間が必要である。これを分析した結果、本実施例では、光強度（Ｉ）による工程時間の最小値（Ｐmin）が、概略的に次の数式５〜８の通りであることを認識した。このとき、数式８のように、５Ｘ１０4ｍＷ／ｃｍ2以上の光強度では最小工程時間が非常に小さくなるため、算術的に計算が難しく、このような工程時間で工程を行うことも困難であるため、このような光強度では、工程時間の最小値（Ｐmin）は一定の数値を有するものと提示した。
【０１０８】
【数５】
2018026574.tif 000007
【０１０９】
【数６】
2018026574.tif 000008
【０１１０】
【数７】
2018026574.tif 000009
【０１１１】
【数８】
2018026574.tif 000010
【０１１２】
（ここで、Ｉの単位はｍＷ／ｃｍ2であり、Ｐminの単位は秒（ｓｅｃ）である。）
【０１１３】
これによって、主処理工程（ＳＴ５６）の光強度（Ｉ）が一定の値を有するとき、工程時間（Ｐ）が上述した工程時間の最小値（Ｐmin）と同一又はこれより大きい値を有する場合に、水素がＨ0またはＨ-の状態の水素に効果的に変換され得る。したがって、主処理工程（ＳＴ５６）の光強度（Ｉ）による工程時間（Ｐ）は、次の数式９〜１２のいずれか１つを満足することができる。
【０１１４】
【数９】
2018026574.tif 000011
【０１１５】
【数１０】
2018026574.tif 000012
【０１１６】
【数１１】
2018026574.tif 000013
【０１１７】
【数１２】
2018026574.tif 000014
【０１１８】
（ここで、Ｉの単位はｍＷ／ｃｍ2であり、Ｐの単位は秒（ｓｅｃ）である。）
【０１１９】
これによって、所定の主処理工程（ＳＴ５６）の光強度（Ｉ）において、上述した数式９〜１２を満足する工程時間（Ｐ）だけ工程を行う場合、Ｈ+の形態の水素をＨ0またはＨ-の形態に変換することができる。このとき、工程時間（Ｐ）が過度に大きくなると、生産性が低下することがあるため、主処理工程（ＳＴ５６）の工程時間（Ｐ）は、１０，０００秒（ｓｅｃ）以下の値を有することができる。これによって、主処理工程（ＳＴ５６）の光強度（Ｉ）による工程時間（Ｐ）は、次の数式１３〜１６のいずれか１つの条件を満足することができる。
【０１２０】
【数１３】
2018026574.tif 000015
【０１２１】
【数１４】
2018026574.tif 000016
【０１２２】
【数１５】
2018026574.tif 000017
【０１２３】
【数１６】
2018026574.tif 000018
【０１２４】
上述した数式１３〜１６を満足する光強度（Ｉ）及び工程時間（Ｐ）の範囲は、概略的に図７にＢとして表示した領域に該当する。
【０１２５】
このように、本実施例では、主処理工程（ＳＴ５６）の温度（Ｔ）及び光強度（Ｉ）の範囲を限定して水素の変換が起こるようにし、これと共に、工程時間（Ｐ）の範囲を限定して水素の変換が効果的に起こり得るようにする。これによって、光が照射されるときに半導体基板１１０の内部で発生し得る特性の低下を効果的に防止することができる。
【０１２６】
このように、本実施例では、一定の範囲の温度（Ｔ）及び光強度（Ｉ）で行われる主処理工程（ＳＴ５６）を含む後処理ステップ（ＳＴ５０）を含むことで、半導体基板１１０の内部に、太陽電池１００の特性を低下させ得る望まない結合（例えば、Ｂ−Ｏ結合）が生成されることを防止し、その代わりに、水素を含む結合（例えば、Ｂ−Ｈ結合）を生成する。これによって、望まない結合などによって太陽電池１００の特性が低下することを防止することができる。このとき、主処理工程（ＳＴ５６）の工程時間（Ｐ）も一定範囲内に限定することで、望まない結合の生成をより効果的に防止することができる。
【０１２７】
また、主処理工程（ＳＴ５６）の前に、水素を拡散させることができるようにする水素拡散工程（ＳＴ５２）及び／又は水素を含む結合（例えば、Ｂ−Ｈ結合）を形成する予備熱処理工程（ＳＴ５４）をさらに行うことで、後処理ステップ（ＳＴ５０）の効果をより向上させることができる。
【０１２８】
上述した説明では、半導体基板１１０のベース領域１０がボロンを含む場合を例示したが、第１導電型領域２０がボロン（Ｂ）を含む場合にも適用できる。また、半導体基板１１０がボロンを含まない場合にも、半導体基板１１０に太陽電池１００の特性を低下させないように水素を含む結合（例えば、Ｂ−Ｈ結合）を生成することによって、太陽電池１００の特性を向上させることができる。
【０１２９】
その他にも、本発明の実施例に係る太陽電池１００の製造方法は、結晶質構造を有する半導体基板１１０を含む様々な構造の太陽電池１００を製造するのに適用することができ、このような太陽電池１００を図８及び図９を参照して詳細に説明する。上述した実施例と同一又は類似の部分は、以下の実施例にそのまま適用できるので、以下では、上述した実施例と同一又は類似の部分については詳細な説明を省略する。
【０１３０】
図８は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の他の例を示す断面図である。
【０１３１】
図８を参照すると、本実施例に係る太陽電池は、半導体基板１１０の後面上に第２パッシベーション膜３２が形成され、第２電極４４が第２パッシベーション膜３２を貫通して（即ち、開口部１０４を介して）第２導電型領域３０に接続される。
【０１３２】
第２パッシベーション膜３２は、第２電極４４に対応する開口部１０４を除いて実質的に半導体基板１１０の後面全体に形成されてもよい。第２パッシベーション膜３２は、第２導電型領域３０に接触して形成されて、第２導電型領域３０の表面またはバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これによって、少数キャリアの再結合サイトを除去して太陽電池１００の開放電圧（Ｖｏｃ）を増加させることができる。
【０１３３】
第２パッシベーション膜３２は、様々な物質で形成することができる。一例として、第２パッシベーション膜３２は、水素を含む絶縁物質で形成されてもよい。このように第２パッシベーション膜３２が水素を含む場合、半導体基板１１０の表面をパッシベーションする役割と共に、後処理ステップ（図３の参照符号ＳＴ５０、以下同様）において半導体基板１１０の内部またはバルクに水素を供給する水素供給源としての役割を果たすことができる。
【０１３４】
一例として、第２パッシベーション膜３２は、水素を１０20〜１０22個／ｃｍ3だけ含むことができる。このような水素の含量は、第２パッシベーション膜３２による半導体基板１１０の表面パッシベーション及び後処理ステップ（ＳＴ５０）での水素供給源としての役割を効果的に行うことができる範囲に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２パッシベーション膜３２の水素の範囲は様々に変化可能である。
【０１３５】
一例として、第２パッシベーション膜３２は、水素を含むシリコン窒化物（ＳｉＮｘ：Ｈ）、水素を含むシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ：Ｈ）、水素を含むシリコン炭化物（ＳｉＣｘ：Ｈ）、水素を含むシリコン酸化物（ＳｉＯｘ：Ｈ）などを含むことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２パッシベーション膜３２がその他の様々な物質を含むことができる。
【０１３６】
このように、本実施例では、半導体基板１１０の前面に形成された第１パッシベーション膜２２及び後面に形成された第２パッシベーション膜３２の両方とも、後処理ステップ（ＳＴ５０）において水素の供給源として作用できるので、後処理ステップ（ＳＴ５０）の効果を倍加させることができる。
【０１３７】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２パッシベーション膜３２が様々な物質を含むことができることは勿論である。または、第２パッシベーション膜３２のみが水素を含み、第１パッシベーション膜２２が水素を含まないことも可能である。または、第２パッシベーション膜３２以外の様々な膜が半導体基板１１０の後面上に形成されてもよい。その他にも様々な変形が可能である。
【０１３８】
第２電極４４は、パッシベーション膜３２に形成された開口部１０４を介して第２導電型領域３０に電気的に接続される。第２電極４４は、様々な物質により様々な形状を有するように形成されてもよい。
【０１３９】
一例として、第２電極４４は、図１及び図２を参照して説明した第１電極４２と同一又は類似の平面形状を有することができる。すると、半導体基板１１０の後面にも光が入射する両面受光型（ｂｉ−ｆａｃｉａｌ）構造を有するので、光電変換に使用される光量を増加させて太陽電池１００の効率を向上させることができる。ここで、第１電極４２のフィンガー電極４２ａ及びバスバー電極４２ｂの幅、ピッチなどは、第２電極４４のフィンガー電極及びバスバー電極の幅、ピッチなどと互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
【０１４０】
他の例として、第２電極４４は、第２パッシベーション膜３２上に全体的に形成され、開口部１０４を介して半導体基板１１０の後面または第２導電型領域３０に点−コンタクト（ｐｏｉｎｔ−ｃｏｎｔａｃｔ）されてもよい。この場合は、半導体基板１１０の後面にテクスチャリングによる凹凸が形成されないので、全体的に形成された第２電極４４で光の反射が効果的に起こるようにすることができる。その他の様々な変形が可能である。
【０１４１】
本実施例では、第１導電型領域２０が選択的構造を有し、第２導電型領域３０が選択的構造を有する場合を例示した。
【０１４２】
すなわち、第１導電型領域２０は、第１電極４２と隣接して（一例として、接触して）形成される第１部分２０ａと、第１電極４２が位置しない領域に形成される第２部分２０ｂとを含むことができる。第１部分２０ａは、相対的に大きい不純物濃度及び大きいジャンクション深さを有することで、相対的に小さい抵抗を有し、第２部分２０ｂは、第１部分２０ａよりも低い不純物濃度及び小さいジャンクション深さを有することで、第１部分２０ａよりも大きい抵抗を有する。
【０１４３】
このように、本実施例では、第１電極４２と隣接する部分に、相対的に小さい抵抗を有する第１部分２０ａを形成して、第１電極４２との接触抵抗を低減させることができる。それに加えて、光が入射する第１電極４２の間の受光領域に対応する部分に、相対的に大きい抵抗を有する第２部分２０ｂを形成して、浅いエミッタ（ｓｈａｌｌｏｗ  ｅｍｉｔｔｅｒ）を具現する。これによって、太陽電池１００の電流密度を向上させることができる。すなわち、本実施例では、第１導電型領域２０が選択的構造を有することで太陽電池１００の効率を最大化することができる。
【０１４４】
すなわち、第２導電型領域３０は、第２電極４４と隣接して（一例として、接触して）形成される第１部分３０ａと、第２電極４４が位置しない領域に形成される第２部分３０ｂとを含むことができる。第１部分３０ａは、相対的に大きい不純物濃度及び大きいジャンクション深さを有することで、相対的に小さい抵抗を有し、第２部分３０ｂは、第１部分３０ａよりも低い不純物濃度及び小さいジャンクション深さを有することで、第１部分３０ａよりも大きい抵抗を有する。
【０１４５】
このように、本実施例では、第２電極４４と隣接する部分に、相対的に小さい抵抗を有する第１部分３０ａを形成して、第２電極４４との接触抵抗を低減させることができる。それに加えて、光が入射する第２電極４４の間の領域に対応する部分に、相対的に大きい抵抗を有する第２部分３０ｂを形成して、正孔と電子との再結合を防止することができる。これによって、太陽電池１００の電流密度を向上させることができる。すなわち、本実施例では、第２導電型領域３０が選択的構造を有することで太陽電池１００の効率を最大化することができる。
【０１４６】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１及び第２導電型領域２０，３０のうちの少なくともいずれか１つが、図１に示したような均一な構造を有することもできる。または、第２導電型領域３０が、第２部分３０ｂを備えずに第１部分３０ａのみを備える局部的構造を有してもよい。
【０１４７】
図９は、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の更に他の例を示す断面図である。
【０１４８】
図９を参照すると、本実施例に係る太陽電池では、導電型領域２０，３０が、半導体基板１１０上で半導体基板１１０と別個に形成され、半導体基板１１０と異なる結晶構造を有することができる。これによって、半導体基板１１０は、導電型領域２０，３０を備えずにベース領域１０のみからなることができる。
【０１４９】
より具体的に、半導体基板１１０の前面上に第１トンネル層５２が形成され、第１トンネル層５２上に第１導電型領域２０が位置することができる。
【０１５０】
第１トンネル層５２によって、半導体基板１１０の前面のパッシベーション特性を向上させることができ、生成されたキャリアは、トンネル効果によって円滑に伝達されるようにすることができる。このような第１トンネル層５２は、キャリアをトンネリングすることができる様々な物質を含むことができ、一例として、窒化物、半導体、伝導性高分子などを含むことができる。例えば、第１トンネル層５２は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、真性非晶質半導体（一例として、真性非晶質シリコン）、真性多結晶半導体（一例として、真性多結晶シリコン）などを含むことができる。このとき、第１トンネル層５２が真性非晶質半導体を含む場合、半導体基板１１０と類似の特性を有するので、単純な製造工程により形成することができ、半導体基板１１０の表面特性をより効果的に向上させることができる。これによって、半導体基板１１０の表面で発生し得る表面再結合を防止してパッシベーション特性を向上させることができる。
【０１５１】
このとき、第１トンネル層５２は、半導体基板１１０の前面に全体的に形成することができる。これによって、半導体基板１１０の前面を全体的にパッシベーションすることができ、別途のパターニングなしに容易に形成することができる。
【０１５２】
トンネル効果を十分に具現できるように、第１トンネル層５２の厚さは５ｎｍ以下であってもよく、０．５ｎｍ〜５ｎｍ（一例として、１ｎｍ〜４ｎｍ）であってもよい。第１トンネル層５２の厚さが５ｎｍを超えると、トンネリングが円滑に起こらないため、太陽電池１００が作動しないことがあり、第１トンネル層５２の厚さが０．５ｎｍ未満であると、所望の品質の第１トンネル層５２を形成しにくいことがある。トンネル効果をさらに向上させるためには、第１トンネル層５２の厚さが１ｎｍ〜４ｎｍであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１トンネル層５２の厚さは変更可能である。
【０１５３】
第１トンネル層５２上には、半導体基板１１０またはベース領域１０と反対の第１導電型を有する第１導電型領域２０が形成されてもよい。第１導電型領域２０は、半導体基板１１０またはベース領域１０とｐｎ接合（一例として、ｐｎトンネル接合）を形成して、光電変換によってキャリアを生成するエミッタ領域を構成する。
【０１５４】
第１トンネル層５２上で半導体基板１１０と別個に形成される第１導電型領域２０は、半導体基板１１０と異なる結晶構造を有することができる。すなわち、第１導電型領域２０は、蒸着などの様々な方法により第１トンネル層５２上に容易に形成できる非晶質半導体、微細結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、多結晶シリコン）などを含むことができる。これによって、第１導電型領域２０は、第１導電型ドーパントを含む非晶質半導体、微細結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、多結晶シリコン）などで構成されてもよい。第１導電型ドーパントは、第１導電型領域２０を形成するための半導体層を形成するときに含まれるようにするか、または半導体層を形成した後に熱拡散法、イオン注入法、レーザードーピング法などの様々なドーピング方法を行って半導体層に含まれるようにすることもできる。
【０１５５】
これと同様に、半導体基板１１０の後面上に第２トンネル層５４が形成され、第２トンネル層５４上に第２導電型領域３０が位置することができる。第２トンネル層５４の物質、厚さなどは、第１トンネル層５２の物質、厚さなどとほぼ同一であるので、詳細な説明を省略する。第２導電型領域３０は、第１導電型のドーパントを備えるということ以外は、第１導電型領域２０と物質、結晶構造などが同一又はほぼ同一であるので、これについての詳細な説明も省略する。
【０１５６】
本実施例において、第１電極４２と第１導電型領域２０との間に第１透明伝導層４２１が位置することができ、第２電極４４と第２導電型領域３０との間に第２透明伝導層４４１を形成することができる。
【０１５７】
上述したように、半導体基板１１０の前面及び後面上にトンネル層５２，５４を形成し、トンネル層５２，５４上に導電型領域２０，３０を形成すれば、半導体基板１１０でのパッシベーション特性を大きく向上させることができる。そして、高価の半導体基板１１０の厚さを減少させてコストを低減することができ、低い工程温度で太陽電池１００を製造することができる。しかし、導電型領域２０，３０の結晶性が相対的に低いので、キャリアの移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が相対的に小さいことがある。これによって、本実施例では、第１電極４２と第１導電型領域２０との間及び第２電極４４と第２導電型領域３０との間に第１及び第２透明伝導層４２１，４４１を形成して、キャリアが水平方向に移動するときの抵抗を減少させるようにする。
【０１５８】
ここで、第１透明電極層４２１は、第１導電型領域２０上に全体的に形成することができる。全体的に形成するということは、空き空間または空き領域なしに第１導電型領域２０の全体を覆う場合だけでなく、不可避に一部の部分が形成されない場合を含むことができる。このように、第１透明電極層４２１が第１導電型領域２０上に全体的に形成される場合、キャリアが第１透明電極層４２１を介して容易に第１電極４２まで到達できるので、水平方向での抵抗を減少させることができる。
【０１５９】
第１透明電極層４２１は、第１導電型領域２０上に全体的に形成されるので、光が透過できる物質で構成することができる。すなわち、第１透明電極層４２１は、透明伝導性物質からなって光の透過を可能にすると共に、キャリアを容易に移動できるようにする。これによって、第１透明電極層４２１を第１導電型領域２０上に全体的に形成しても光の透過を遮断しない。一例として、第１透明電極層４２１は、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｔｕｂｅ）、ＣＮＴなどを含むことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１透明電極層４２１は、その他の様々な物質を含むことができる。
【０１６０】
第２透明電極層４４１の物質、形状は第１透明電極層４２１と類似しているので、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
第１透明電極層４２１上には、第１電極４２が第１透明電極層４２１に接続されるようにする開口部１０２を備える反射防止膜２４が位置することができる。このとき、反射防止膜２４は、第１透明電極層４２１よりも小さい屈折率を有する絶縁物質を含むことができる。このように、第１透明電極層４２１上に、これより小さい屈折率を有する反射防止膜２４を形成すれば、第１透明電極層４２１と反射防止膜２４が二重の反射防止膜の役割を果たすようになる。また、反射防止膜２４が絶縁物質を含む場合、パターンを有する第１電極４２を形成するときに、反射防止膜２４をマスク層のように使用することができ、第１透明電極層４２１を保護する保護層の役割も果たすことができる。
【０１６２】
本実施例では、反射防止膜２４が、水素を含むことで後処理ステップ（ＳＴ５０）での水素供給源として作用することができる。反射防止膜２４の物質などは、図１を参照して説明した第１パッシベーション膜２２の物質または反射防止膜２４の物質と同一又はほぼ同一であってもよく、反射防止膜２４の水素の含量は、図１を参照して説明した第１パッシベーション膜２２の水素の含量と同一又はほぼ同一であってもよい。
【０１６３】
上述した説明及び図では、半導体基板１１０の前面に位置した反射防止膜２４が水素を含む場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１１０の後面に絶縁膜（例えば、図１に示した第２パッシベーション膜３２または別途の反射防止膜）がさらに位置してもよく、このように半導体基板１１０の後面に位置した絶縁膜が水素を含むこともできる。
【０１６４】
このとき、ベース領域１０からなる半導体基板１１０は、ボロンを含んでｐ型を有することができる。すると、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果によって太陽電池１００の特性を大きく向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１１０が他のドーパントを有してもよく、ｎ型を有してもよく、この場合にも、後処理ステップ（ＳＴ５０）による効果を有することができる。
【０１６５】
以下、実験例を参照して、本発明をより詳細に説明する。以下の実験例は本発明をより詳細に説明するために提示したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１６６】
実験例
【０１６７】
ボロンを含むｐ型のベース領域を含む半導体基板を用いて、図１に示したような構造の太陽電池を製造した。このとき、パッシベーション膜が水素を約１０20個／ｃｍ3だけ含み、電極層を焼成するステップでは、ピーク温度は７００℃であり、工程時間は１０秒であった。電極層を焼成するステップによって水素拡散工程が共に行われた。
【０１６８】
次いで、約２００℃の温度で５分間維持して予備熱処理工程を行った。そして、複数個の太陽電池に２００℃〜７００℃の温度及び１０4ｍＷ／ｃｍ2〜８Ｘ１０4ｍＷ／ｃｍ2の光強度の範囲において温度、光強度及び時間を異ならせて主処理工程を行った後、各太陽電池の出力損失を測定した。測定された複数個の太陽電池の出力損失値に基づいて、同じ出力損失を示す温度−光強度をマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）して図１０に示し、同じ出力損失を有する光強度−時間をマッピングして図１１に示した。
【０１６９】
このとき、図１０には、同じ出力損失を示す点を連結した点線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が表示され、Ｌ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１に行くほど出力損失は減少する。そして、図１０には、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃の温度のそれぞれにおいて数式１によって計算された光強度の最小値（Ｉmin）を四角形の点で表し、これを連結した線を実線で表した。図１１には、同じ出力損失を示す点を連結した点線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が表示され、Ｌ１３，Ｌ１２，Ｌ１１に行くほど出力損失は減少する。
【０１７０】
図１０を参照すると、一定の温度で所定の光強度以上で光を提供しなければ、太陽電池の出力損失を減少させることができず、太陽電池の出力損失を減少させるためには、温度が増加するほど光強度も増加させなければならないことがわかる。各温度において、四角形の点が表示された光強度及びこれより大きい光強度を有する場合に、低い出力損失を有し得ることがわかり、これによって、本発明で定義した数式による温度及び光強度で主処理工程を行う場合、実際にも太陽電池の出力損失を低減できることがわかる。
【０１７１】
図１１を参照すると、光強度が高くなると、少ない工程時間の間主処理工程を行っても出力損失を大幅に低減できることがわかる。これは、本発明で定義した時間−光強度の数式と一致する傾向を有する。
【０１７２】
上述したような特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせ及び変形に係わる内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
2018026574.tif 000029
【図２】
2018026574.tif 000030
【図３】
2018026574.tif 000031
【図４Ａ】
2018026574.tif 000032
【図４Ｂ】
2018026574.tif 000033
【図４Ｃ】
2018026574.tif 000034
【図４Ｄ】
2018026574.tif 000035
【図４Ｅ】
2018026574.tif 000036
【図４Ｆ】
2018026574.tif 000037
【図４Ｇ】
2018026574.tif 000038
【図５】
2018026574.tif 000039
【図６】
2018026574.tif 000040
【図７】
2018026574.tif 000041
【図８】
2018026574.tif 000042
【図９】
2018026574.tif 000043
【図１０】
2018026574.tif 000044
【図１１】
2018026574.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月27日(2017.10.27)
【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】
半導体基板に導電型領域を形成するステップと、
前記導電型領域を形成した後に、太陽電池を形成するために前記導電型領域に接続される電極を形成するステップと、
前記半導体基板をパッシベーションするための前記半導体基板の後処理ステップと、を含み、
前記半導体基板の後処理ステップは、前記半導体基板に光を提供する全ての間において前記半導体基板を熱処理するための主処理工程を含み、
前記主処理工程は前記電極の形成の後に行われ、
前記主処理工程での温度が約１００℃〜約８００℃である、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記主処理工程の前に前記半導体基板を予備熱処理する予備熱処理工程を行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予備熱処理工程は、前記半導体基板に光を提供せずに行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記予備熱処理工程での温度が約１００℃〜約３００℃である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記主処理工程の前に、前記半導体基板の内部に水素を拡散させる水素拡散工程を行うステップをさらに含み、
前記水素拡散工程でのピーク温度が約７００〜８００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電極を形成するステップは、
電極層を形成するステップと、
前記電極層を焼成するステップと、
を含み、
前記水素拡散工程が、前記電極層を焼成するステップと同時に行われるか、または前記電極層を焼成するステップと前記主処理工程との間に行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体基板の後処理ステップは、
前記主処理工程の前に、前記半導体基板の内部に水素を拡散させる水素拡散工程を行うステップと、
前記水素拡散工程と前記主処理工程との間に行われる予備熱処理工程を行うステップと、
を含み、
前記水素拡散工程の温度よりも前記予備熱処理工程の温度が低い、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体基板が、ｐ型のベース領域を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導電型領域を形成するステップと前記電極を形成するステップとの間に、前記導電型領域の上に水素を含む誘電膜を形成するステップをさらに含み、
前記半導体基板の後処理ステップにおいて、前記誘電膜に含まれた水素を前記半導体基板の内部に拡散させて、前記半導体基板の内部で前記水素と前記半導体基板の半導体物質とを含む結合を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電膜が前記水素を約１０20〜１０22個／ｃｍ3含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電膜が少なくとも前記半導体基板の前面に位置する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電型領域が、前記半導体基板にドーパントがドープされて形成されたドーピング領域であり前記半導体基板の一部を構成するか、または前記半導体基板から分離されるように前記半導体基板上に位置する、請求項１に記載の方法。