(57)【要約】【課題】ＰＥＲＣ型の太陽電池素子における光電変換効率を向上させる。【解決手段】太陽電池素子は、半導体基板と、パッシベーション層と、集電電極層と、を備えている。半導体基板は、第１表面および該第１表面とは逆の方向を向いた第２表面を有している。パッシベーション層は、第２表面上に位置し、１以上の貫通孔を有している。集電電極層は、パッシベーション層を覆うように位置し、透光性を有している。半導体基板は、第２表面側に位置している第１導電型の第１半導体領域と、第１表面側に位置している第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体領域と、を含んでいる。集電電極層の一部は、１以上の貫通孔の少なくとも１つの貫通孔の内部に位置している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面および該第１表面とは逆の方向を向いた第２表面を有している半導体基板と、
前記第２表面上に位置し、１以上の貫通孔を有しているパッシベーション層と、
該パッシベーション層を覆うように位置し、透光性を有する集電電極層と、を備え、
前記半導体基板は、前記第２表面側に位置している第１導電型の第１半導体領域と、前記第１表面側に位置している前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体領域と、を含み、
前記集電電極層の一部は、前記１以上の貫通孔の少なくとも１つの貫通孔の内部に位置している、太陽電池素子。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池素子であって、
前記半導体基板は、前記第１半導体領域と前記少なくとも１つの貫通孔との間に位置しており、前記第１半導体領域よりも高い前記第１導電型の不純物濃度を有している第３半導体領域をさらに含んでいる、太陽電池素子。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池素子であって、
前記少なくとも１つの貫通孔は、第１貫通孔と第２貫通孔とを含み、
前記第３半導体領域は、前記第１半導体領域と前記第１貫通孔との間に位置している第１領域と、前記第１半導体領域と前記第２貫通孔との間に位置している第２領域と、前記第１半導体領域と前記パッシベーション層との間に位置し、前記第１領域と前記第２領域とをつないでいる第３領域と、を含んでいる、太陽電池素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層に接続し、前記集電電極層を平面視した場合に直線状に位置しているバスバー電極、をさらに備えている、太陽電池素子。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層に接続し、前記集電電極層を平面視した場合に直線状に位置しているバスバー電極、をさらに備え、
前記１以上の貫通孔は、前記バスバー電極が位置している出力用貫通孔、をさらに含み、
前記バスバー電極は、前記出力用貫通孔を介して前記第３半導体領域に接続している、太陽電池素子。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層上または前記パッシベーション層と前記集電電極層との間に位置し、前記バスバー電極に接続している細長いフィンガー電極、を備えている、太陽電池素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記第１導電型はｐ型であり、
前記第２導電型はｎ型であり、
前記パッシベーション層の素材は酸化アルミニウムを含んでいる、太陽電池素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記パッシベーション層と前記集電電極層との間に位置している保護層、をさらに備えている、太陽電池素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層の素材は酸化インジウムスズを含んでいる、太陽電池素子。
【請求項１０】
第１表面および該第１表面とは逆の方向を向いた第２表面を有しているとともに、前記第２表面側の領域に位置し、第１導電型を有している第１半導体領域と、前記第１表面側の領域に位置し、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有している第２半導体領域と、を含んでいる半導体基板を準備することと、
前記第２表面上に前記第１導電型の不純物となる元素を含んでいる不純物含有層を形成することと、
前記第２表面上に前記不純物含有層が形成された前記半導体基板を加熱することで、前記半導体基板のうちの前記不純物含有層と接している前記第２表面側の表層部に、前記第１半導体領域よりも高い前記第１導電型の不純物の濃度を有している第３半導体領域を形成することと、
前記第２表面上から前記不純物含有層を除去することと、
前記第２表面上に、１以上の貫通孔を有するようにパッシベーション層を形成することと、
前記パッシベーション層を覆うように透光性を有している集電電極層を形成することと、を有している、太陽電池素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記パッシベーション層上または前記集電電極層上の細長い領域に、熱硬化型の導電性樹脂を塗布することと、
前記熱硬化型の導電性樹脂を加熱することで、前記パッシベーション層上または前記集電電極層上に細長いフィンガー電極を形成することと、をさらに有している、太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池素子には、ＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell）型の太陽電池素子がある（例えば、特許文献１等を参照）。ＰＥＲＣ型の太陽電池素子は、半導体基板の裏面上に、酸化膜または窒化膜等のパッシベーション層と、該パッシベーション層上に配されたアルミニウム等の金属を含む集電電極と、が積層された構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３９７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＥＲＣ型の太陽電池素子は、光電変換効率を向上させる点で改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法が開示される。
【０００６】
太陽電池素子の一態様は、半導体基板と、パッシベーション層と、集電電極層と、を備えている。前記半導体基板は、第１表面および該第１表面とは逆の方向を向いた第２表面を有している。前記パッシベーション層は、前記第２表面上に位置し、１以上の貫通孔を有している。前記集電電極層は、前記パッシベーション層を覆うように位置し、透光性を有している。前記半導体基板は、前記第２表面側に位置している第１導電型の第１半導体領域と、前記第１表面側に位置している前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体領域と、を含んでいる。前記集電電極層の一部は、前記１以上の貫通孔の少なくとも１つの貫通孔の内部に位置している。
【０００７】
太陽電池素子の製造方法の一態様は、半導体基板を準備することと、不純物含有層を形成することと、第３半導体領域を形成することと、前記不純物含有層を除去することと、パッシベーション層を形成することと、集電電極層を形成することと、を有している。前記半導体基板は、第１表面および該第１表面とは逆の方向を向いた第２表面を有しているとともに、第１半導体領域と、第２半導体領域と、を含んでいる。前記第１半導体領域は、前記第２表面側の領域に位置し、第１導電型を有している。前記第２半導体領域は、前記第１表面側の領域に位置し、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有している。前記不純物含有層を形成することは、前記第１導電型の不純物となる元素を含んでいる前記不純物含有層を前記第２表面上に形成することを含む。前記第３半導体領域を形成することは、前記第２表面上に前記不純物含有層が形成された前記半導体基板を加熱することで、前記半導体基板のうちの前記不純物含有層と接している前記第２表面側の表層部に、前記第１半導体領域よりも高い前記第１導電型の不純物の濃度を有する前記第３半導体領域を形成することを含む。前記不純物含有層を除去することは、前記第２表面上から前記不純物含有層を除去することを含む。前記パッシベーション層を形成することは、前記第２表面上に、１以上の貫通孔を有するようにパッシベーション層を形成することを含む。前記集電電極層を形成することは、前記パッシベーション層を覆うように透光性を有する前記集電電極層を形成することを含む。
【発明の効果】
【０００８】
例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子の裏面側に位置している集電電極層が透光性を有している。これにより、例えば、裏面から入射される光も光電変換に利用され得る。その結果、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子における光電変換効率が向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１から第４実施形態に係る太陽電池素子の一例の前面側から見た外観を示す平面図である。
【図２】図２は、第１から第４実施形態に係る太陽電池素子の一例の裏面側から見た外観を示す平面図である。
【図３】図３は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第１実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図４】図４は、太陽電池素子の製造工程のフローの一例を示す流れ図である。
【図５】図５は、半導体基板を準備する第１工程のフローの一例を示す流れ図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｆ）は、それぞれ太陽電池素子を製造する途中の状態を例示する断面図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｅ）は、それぞれ太陽電池素子を製造する途中の状態を例示する断面図である。
【図８】図８は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第２実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図９】図９は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第３実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１０】図１０は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第３実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１１】図１１は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第４実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１２】図１２は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第５実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１３】図１３は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第６実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１４】図１４は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第７実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【図１５】図１５は、図１および図２のIII−III線に沿った断面に対応する第７実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものであるので、例えば断面図では構成要素の一部が省略されている場合などがある。図１から図３および図８から図１５には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。該ＸＹＺ座標系では、太陽電池素子１０の前面１０ａに沿った第１方向が＋Ｘ方向とされ、前面１０ａに沿った第１方向に直交する第２方向が＋Ｙ方向とされ、第１方向および第２方向の両方に直交し、前面１０ａの法線に沿った方向が＋Ｚ方向とされている。
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．太陽電池素子の概略構成＞
第１実施形態に係る太陽電池素子１０の概略的な構成を、図１から図３に基づいて説明する。第１実施形態に係る太陽電池素子１０は、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子である。
【００１２】
図１から図３で示されるように、太陽電池素子１０は、主に太陽光を受光するための第１面（前面ともいう）１０ａと、前面１０ａの逆側に位置している第２面（裏面ともいう）１０ｂと、を有している。第１実施形態では、前面１０ａが、＋Ｚ方向を向いており、裏面１０ｂが、−Ｚ方向を向いている。例えば、＋Ｚ方向は、南中している太陽に向いた方向に設定される。
【００１３】
第１実施形態に係る太陽電池素子１０は、前面１０ａに照射される光に基づく光電変換による発電が可能であるだけでなく、裏面１０ｂに照射される光に基づく光電変換による発電も可能である。前面１０ａに照射される光には、例えば、太陽から直接照射される太陽光が含まれる。裏面１０ｂに照射される光には、例えば、地面等で反射された太陽光が含まれる。このため、通常の使用環境では、例えば、裏面１０ｂが受光する光の光量が、前面１０ａが受光する光の光量よりも少なくなる。
【００１４】
太陽電池素子１０は、例えば、半導体基板１と、反射防止膜２と、パッシベーション層３と、表面電極４と、裏面電極５と、集電電極層６と、を有している。
【００１５】
＜１−１−１．半導体基板＞
半導体基板１は、第１表面１ａと、第１表面１ａとは逆の方向を向いた第２表面１ｂと、を有している。第１表面１ａは、太陽電池素子１０の前面１０ａ側に位置している。このため、第１表面１ａは、主として太陽光を受光するための面である。図１から図３の例では、第１表面１ａは、＋Ｚ方向を向いている。第２表面１ｂは、太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側に位置している。図１から図３の例では、第２表面１ｂは、−Ｚ方向を向いている。第１表面１ａおよび第２表面１ｂは、それぞれＸＹ平面に沿った半導体基板１の盤面を構成している。半導体基板１は、＋Ｚ方向に沿った厚さを有している。
【００１６】
また、半導体基板１は、第１半導体領域Ｒ１と第２半導体領域Ｒ２とを有している。第１半導体領域Ｒ１は、例えば、第１導電型を有する半導体によって構成されている。第２半導体領域Ｒ２は、例えば、第１導電型とは異なる第２導電型を有する半導体によって構成されている。第１半導体領域Ｒ１は、半導体基板１の第２表面１ｂ側の部分に位置している。第２半導体領域Ｒ２は、半導体基板１の第１表面１ａ側の部分に位置している。図３の例では、半導体基板１は、主として第１半導体領域Ｒ１によって構成されている。そして、半導体基板１における第１半導体領域Ｒ１上の第１表面１ａ側の表層部に、第２半導体領域Ｒ２が位置している。
【００１７】
ここで、例えば、半導体基板１がシリコン基板である場合を想定する。この場合、シリコン基板として、例えば、多結晶または単結晶のシリコン基板が採用される。シリコン基板には、例えば、２５０μｍ以下あるいは１５０μｍ以下の厚さを有する薄い基板が適用される。また、シリコン基板は、例えば、平面視して略矩形状（正方形状を含む）の盤面を有している。このような形状を有する半導体基板１が採用されれば、複数の太陽電池素子１０を並べて太陽電池モジュールが製造される際に、太陽電池素子１０同士の間の隙間が小さくなり得る。
【００１８】
また、例えば、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である場合には、ｐ型のシリコン基板は、例えば、多結晶または単結晶のシリコンの結晶に、ドーパント元素として、ボロンまたはガリウム等の不純物元素を含有させることで製作され得る。この場合、例えば、ｐ型のシリコン基板の第１表面１ａ側の表層部にドーパントとしてのリン等の不純物を拡散させることで、ｎ型の第２半導体領域Ｒ２が生成され得る。このとき、ｐ型の第１半導体領域Ｒ１とｎ型の第２半導体領域Ｒ２とが積層された半導体基板１が形成され得る。そして、半導体基板１は、第１半導体領域Ｒ１と第２半導体領域Ｒ２との界面に位置しているｐｎ接合部を有している。これにより、例えば、半導体基板１は、太陽光の入射に応じた光電変換によって発電を行うことができる。
【００１９】
図３に示されるように、半導体基板１の第１表面１ａは、例えば、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造（テクスチャ）を有していてもよい。このとき、テクスチャの凸部の高さは、例えば、０．１μｍから１０μｍ程度とされる。隣り合う凸部の頂点の間の距離は、例えば、０．１μｍから２０μｍ程度とされる。テクスチャでは、例えば、凹部が略球面状であってもよいし、凸部がピラミッド形状であってもよい。ここで、「凸部の高さ」とは、例えば、図３において、凹部の底面を通る直線を基準線とし、この基準線に対して垂直な方向（ここでは＋Ｚ方向）において、該基準線から凸部の頂点までの距離のことである。
【００２０】
さらに、半導体基板１は、第３半導体領域Ｒ３を有している。第３半導体領域Ｒ３は、半導体基板１のうちの第２表面１ｂ側の表層部に位置している。第３半導体領域Ｒ３の導電型は、第１半導体領域Ｒ１が有する第１導電型（本実施形態ではｐ型）と同一であればよい。そして、第３半導体領域Ｒ３が含有している第１導電型の不純物の濃度（不純物濃度ともいう）は、第１半導体領域Ｒ１よりも高い。換言すれば、第３半導体領域Ｒ３が含有するドーパント元素の濃度は、第１半導体領域Ｒ１が含有するドーパント元素の濃度よりも高い。第３半導体領域Ｒ３は、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ側において内部電界を形成する。これにより、半導体基板１の第２表面１ｂの近傍では、半導体基板１において、光の照射に応じた光電変換によって生じる少数キャリアの再結合が低減され得る。その結果、太陽電池素子１０の光電変換効率が低下しにくくなる。第３半導体領域Ｒ３は、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ側の表層部に、アルミニウム等の不純物元素（ドーパント元素）が拡散されることで形成され得る。このとき、第１半導体領域Ｒ１が含有するドーパント元素の濃度を、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とし、第３半導体領域Ｒ３が含有するドーパント元素の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とすることができる。第３半導体領域Ｒ３は、例えば、ＢＳＦ（Back Surface Field）層とも称される。この第３半導体領域Ｒ３は、例えば、第１半導体領域Ｒ１と、後述するパッシベーション層３の貫通孔Ｈ１と、の間の部分に存在していればよい。
【００２１】
＜１−１−２．反射防止膜＞
反射防止膜２は、太陽電池素子１０の前面１０ａに照射される光の反射率を低減することができる。反射防止膜２の素材としては、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは窒化シリコン等が採用され得る。反射防止膜２の屈折率および厚さは、太陽光のうち、半導体基板１に吸収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、反射率が低い条件（低反射条件ともいう）を実現することが可能な値に適宜設定され得る。例えば、反射防止膜２の屈折率を１．８から２．５程度とし、反射防止膜２の厚さを、２０ｎｍから１２０ｎｍ程度とすることが考えられる。
【００２２】
＜１−１−３．パッシベーション層＞
パッシベーション層３は、半導体基板１の少なくとも第２表面１ｂ上に位置している。パッシベーション層３は、半導体基板１において、光の照射に応じた光電変換によって生成される少数キャリアの再結合を低減することができる。パッシベーション層３の素材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等から選択される１種類以上が採用される。この場合、パッシベーション層３は、例えば、原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法で形成され得る。
【００２３】
ここで、例えば、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であり、パッシベーション層３の素材として、酸化アルミニウムが採用される場合を想定する。この場合、例えば、酸化アルミニウムは負の固定電荷を有する。このため、電界効果によって、半導体基板１の第２表面１ｂ側で生じる少数キャリア（この場合は電子）が、ｐ型の第１半導体領域Ｒ１とパッシベーション層３との界面（第２表面１ｂ）から遠ざけられる。これにより、半導体基板１のうちの第２表面１ｂの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。その結果、太陽電池素子１０における光電変換効率が向上され得る。パッシベーション層３の厚さは、例えば、５ｎｍから２００ｎｍ程度とされる。パッシベーション層３は、例えば、半導体基板１の第１表面１ａ上にも位置していてもよい。また、パッシベーション層３は、例えば、半導体基板１の第１表面１ａと第２表面１ｂとを接続する端面１ｃ上にも位置していてもよい。
【００２４】
また、パッシベーション層３は、例えば、１以上の貫通孔Ｈ１を有している。１以上の貫通孔Ｈ１には、例えば、少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎ（ｎは１からＮの整数、Ｎは自然数）が含まれている。集電用貫通孔Ｈ１ｎは、後述する集電電極層６の一部が内部に位置している集電用の貫通孔である。これにより、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂに集電電極層６が直接接続することができる。この場合、例えば、半導体基板１において光の照射に応じた光電変換で得られた電気が集電電極層６によって効率良く集められる。また、ここで、例えば、第１半導体領域Ｒ１と、パッシベーション層３の少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎと、の間の部分に、第３半導体領域Ｒ３が存在していれば、透光性を有する集電電極層６と半導体基板１との間におけるオーミック接触が良好となり得る。
【００２５】
ところで、少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎには、例えば、第１貫通孔Ｈ１１および第２貫通孔Ｈ１２を含む２つ以上の集電用貫通孔Ｈ１ｎが含まれていてよい。この場合、例えば、第３半導体領域Ｒ３が、第１半導体領域Ｒ１と第１貫通孔Ｈ１１との間に位置している第１領域Ａ１と、第１半導体領域Ｒ１と第２貫通孔Ｈ１２との間に位置している第２領域Ａ２と、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とをつないでいる第３領域Ａ３と、を含んでいる構成が考えられる。ここでは、例えば、第３領域Ａ３が、第１半導体領域Ｒ１とパッシベーション層３との間に位置している。このような構成では、例えば、第３半導体領域Ｒ３上にパッシベーション層３が形成されることで、第３半導体領域Ｒ３の結晶欠陥が不動態化され得る。これにより、例えば、第３半導体領域Ｒ３による電界効果が強められる。その結果、例えば、半導体基板１において第２表面１ｂの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。したがって、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００２６】
また、ここでは、例えば、第１半導体領域Ｒ１とパッシベーション層３との間において第２表面１ｂに沿って位置している第３半導体領域Ｒ３の面積が大きいほど、第３半導体領域Ｒ３による電界効果が強められる。例えば、裏面１０ｂを平面視した場合に、一塊の第３半導体領域Ｒ３が、３つ以上の集電用貫通孔Ｈ１ｎと重なるように存在していてもよい。また、例えば、裏面１０ｂを平面視した場合に、一塊の第３半導体領域Ｒ３が、パッシベーション層３において最も−Ｘ側に位置している集電用貫通孔Ｈ１ｎ（第１貫通孔Ｈ１１）から最も＋Ｘ側に位置している集電用貫通孔Ｈ１ｎ（第Ｎ貫通孔Ｈ１Ｎ）まで重なるように存在していてもよい。また、例えば、裏面１０ｂを平面視した場合に、一塊の第３半導体領域Ｒ３が、パッシベーション層３において最も−Ｙ側に位置している集電用貫通孔Ｈ１ｎから最も＋Ｙ側に位置している集電用貫通孔Ｈ１ｎまで重なるように存在していてもよい。図３の例では、半導体基板１の第２表面１ｂの略全面に沿って第３半導体領域Ｒ３が存在している。このため、裏面１０ｂを平面視した場合に、一塊の第３半導体領域Ｒ３が、パッシベーション層３に存在している全ての集電用貫通孔Ｈ１ｎに重なるように存在している。
【００２７】
また、図３の例では、＋Ｘ方向に並んでいる１０列の集電用貫通孔Ｈ１ｎが存在している。そして、各列の集電用貫通孔Ｈ１ｎには、＋Ｙ方向に並んでいる１５個の集電用貫通孔Ｈ１ｎが含まれている。ここで、各集電用貫通孔Ｈ１ｎの直径は、例えば、０．０５ｍｍから０．５ｍｍ程度とされる。また、各列における集電用貫通孔Ｈ１ｎの間隔は、例えば、０．３ｍｍから１ｍｍ程度とされる。さらに、隣り合う列の集電用貫通孔Ｈ１ｎの間隔も、例えば、０．３ｍｍから１ｍｍ程度とされる。
【００２８】
また、１以上の貫通孔Ｈ１には、例えば、出力用貫通孔Ｈ１ｏが含まれていてもよい。出力用貫通孔Ｈ１ｏは、後述する第２バスバー電極５ａが位置している出力用の貫通孔である。
【００２９】
＜１−１−４．表面電極＞
表面電極４は、半導体基板１の第１表面１ａ上に位置している。例えば、表面電極４は、図１および図３で示されるように、第１バスバー電極４ａと複数の線状の第１フィンガー電極４ｂとを有している。図１および図３の例では、前面１０ａには、３本の第１バスバー電極４ａと、多数（ここでは１８本）の第１フィンガー電極４ｂと、が存在している。
【００３０】
第１バスバー電極４ａは、半導体基板１における光の照射に応じた光電変換で得られた電気を太陽電池素子１０の外部に取り出すための電極である。第１バスバー電極４ａは、例えば、前面１０ａを平面視したときに細長い直線状の形状を有する。第１バスバー電極４ａの短手方向の長さ（幅ともいう）は、例えば１．３ｍｍから２．５ｍｍ程度とされる。第１バスバー電極４ａの少なくとも一部は、例えば、第１フィンガー電極４ｂと交差している。このため、第１バスバー電極４ａと第１フィンガー電極４ｂとは電気的に接続されている。
【００３１】
第１フィンガー電極４ｂは、半導体基板１において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。各第１フィンガー電極４ｂは、例えば、５０μｍから２００μｍ程度の幅を有する。このため、各第１フィンガー電極４ｂの幅は、第１バスバー電極４ａの幅よりも小さい。複数の第１フィンガー電極４ｂは、例えば、互いに１ｍｍから３ｍｍ程度の間隔を空けて並ぶように位置している。
【００３２】
表面電極４の厚さは、例えば、１０μｍから４０μｍ程度である。表面電極４は、例えば、銀を主成分として含有している金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後に、該金属ペーストを焼成することで形成され得る。ここで、主成分とは、含有される比率（含有率ともいう）が５０質量％以上である成分のことを意味する。また、例えば、第１フィンガー電極４ｂと同様の形状を有する補助電極４ｃが、半導体基板１の周縁部のＹ方向に沿って位置し、第１フィンガー電極４ｂ同士を電気的に接続してもよい。
【００３３】
＜１−１−５．裏面電極＞
裏面電極５は、太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側に位置している。換言すれば、裏面電極５は、半導体基板１の第２表面１ｂと裏面１０ｂとの間に位置している。裏面電極５は、図２および図３で示されるように、第２バスバー電極５ａと複数の第２フィンガー電極５ｂとを有している。図２および図３の例では、裏面１０ｂには、３本の第２バスバー電極５ａと、６本の第２フィンガー電極５ｂと、が存在している。
【００３４】
第２バスバー電極５ａは、太陽電池素子１０において光電変換で得られた電気を太陽電池素子１０の外部に取り出すための電極である。第２バスバー電極５ａは、例えば、裏面１０ｂを平面視したときに細長い直線状の形状を有する。ここで、図２および図３で示されるように、例えば、第２バスバー電極５ａが後述する集電電極層６に電気的に接続されていれば、集電電極層６で集められる電気を、第２バスバー電極５ａを介して外部に効率良く出力することができる。これにより、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第２バスバー電極５ａは、パッシベーション層３の出力用貫通孔Ｈ１ｏを介して第３半導体領域Ｒ３に直接接続していてもよい。この場合、第２バスバー電極５ａと半導体基板１との間における良好なオーミック接触により、半導体基板１において光電変換で生成される電気が第２バスバー電極５ａによって効率良く集められ得る。このため、例えば、太陽電池素子１０における直列抵抗成分が低減する。その結果、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００３５】
各第２バスバー電極５ａは、例えば、図２および図３で示されるように、直線状に並んでいる複数の部分を含む構成を有していてもよいし、直線状の一体的な部分によって構成されていてもよい。図２の例では、各第２バスバー電極５ａが、４つの部分が直線状に並んでいる構成を有している。第２バスバー電極５ａの厚さは、例えば１０μｍから３０μｍ程度とされる。第２バスバー電極５ａの幅は、例えば、１．３ｍｍから７ｍｍ程度とされる。ここで、例えば、第２バスバー電極５ａが主成分として銀を含む場合、第２バスバー電極５ａは、銀を主成分とする金属ペースト（銀ペーストとも言う）がスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布された後に、焼成されることで形成され得る。また、図２の例では、第２バスバー電極５ａの一部が、第２フィンガー電極５ｂと交差している。この場合、第２バスバー電極５ａと第２フィンガー電極５ｂとが電気的に接続されている。
【００３６】
複数の第２フィンガー電極５ｂは、例えば、半導体基板１において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。各第２フィンガー電極５ｂは、太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側において、例えば、後述する集電電極層６上に位置している。また、例えば、複数の第２フィンガー電極５ｂの少なくとも一部は、第２バスバー電極５ａに直接接続している。このとき、複数の第２フィンガー電極５ｂの残余の部分は、例えば、第２バスバー電極５ａに他の第２フィンガー電極５ｂを介して電気的に接続している。このような第２フィンガー電極５ｂの存在によって、集電電極層６の抵抗が十分に低くない場合でも、太陽電池素子１０の直列抵抗成分が上昇しにくい。これにより、例えば、集電電極層６の膜厚を薄くすることができる。その結果、例えば、集電電極層６で光を吸収しにくくして、さらに集電電極層６の材質の選択肢を広げることができる。
【００３７】
各第２フィンガー電極５ｂは、例えば、５０μｍから２００μｍ程度の幅を有する細長い形状を有する。このため、各第２フィンガー電極５ｂの幅は、第２バスバー電極５ａの幅よりも小さい。複数の第２フィンガー電極５ｂには、例えば、第２バスバー電極５ａの長手方向に沿って延びるように位置している部分と、第２バスバー電極５ａに交差するように位置している部分と、が含まれ得る。このような構成が採用されれば、例えば、裏面電極５が存在していても、裏面１０ｂに照射される光が半導体基板１に入射しやすい。
【００３８】
＜１−１−６．集電電極＞
集電電極層６は、例えば、半導体基板１において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。集電電極層６は、例えば、パッシベーション層３を裏面１０ｂ側から覆うように位置している。図２および図３の例では、裏面１０ｂのうち、少なくとも第２バスバー電極５ａが位置していない略全域にわたって集電電極層６が位置している。そして、例えば、図３で示されるように、集電電極層６の一部は、上述した少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎの内部に位置している。また、集電電極層６は、例えば、導電性および透光性を有している。ここで、集電電極層６が有する透光性は、例えば、半導体基板１において光電変換に利用される波長範囲の光を通過させる性質であればよい。このように、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側に位置している集電電極層６が透光性を有していれば、裏面１０ｂからの入射光が半導体基板１に照射される。このため、裏面１０ｂからの入射光が半導体基板１おける光電変換に利用され得る。その結果、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００３９】
集電電極層６には、例えば、１μｍから３μｍ程度の厚さと、７０％から９０％程度の光透過率を有するものが採用される。集電電極層６の素材としては、例えば、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、または、アルミニウム、ガリウムおよびボロンなどから選択される元素を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の、導電性と透光性とを有する酸化物が採用される。ここで、例えば、集電電極層６の素材がＩＴＯを含んでいれば、ＩＴＯの電気抵抗率は、酸化スズなどの電気抵抗率よりも低いため、太陽電池素子１０における直列抵抗成分が低減される。その結果、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００４０】
＜１−２．太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１０の製造方法の一例について、図４、図５、図６（ａ）から図６（ｆ）および図７（ａ）から図７（ｅ）に基づいて説明する。ここでは、図４で示される第１工程ＳＴ１から第１２工程ＳＴ１２を順に実施することで、太陽電池素子１０を製造することができる。
【００４１】
まず、第１工程ＳＴ１では、半導体基板１が準備される。ここで、半導体基板１は、例えば、第１表面１ａおよび第２表面１ｂを有するとともに、第１半導体領域Ｒ１と第２半導体領域Ｒ２とを有している。第２表面１ｂは、第１表面１ａとは逆の方向を向いた面である。第１半導体領域Ｒ１は、半導体基板１のうちの第２表面１ｂ側の領域に位置している第１導電型の領域である。第２半導体領域Ｒ２は、半導体基板１のうちの第１表面１ａ側の領域に位置している第１導電型とは異なる第２導電型を有する領域である。
【００４２】
この第１工程ＳＴ１では、例えば、図５で示される第１Ａ工程ＳＴ１Ａから第１Ｅ工程ＳＴ１Ｅが順に実施される。ここでは、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である例を挙げて説明する。
【００４３】
第１Ａ工程ＳＴ１Ａでは、例えば、図６（ａ）で示されるような半導体基板１の表面に対して水酸化ナトリウム水溶液を用いてエッチングを行う前処理が施される。ここでは、半導体基板１は、例えば、既存のＣＺ法または鋳造法等を用いて作製されたｐ型の半導体（例えば、シリコン）のインゴットを、２５０μｍ以下の厚さにスライスすることで作製される。そして、半導体基板１に対する前処理によって、半導体基板１の切断面の機械的なダメージを受けた層および汚染された層が除去される。このとき、例えば、半導体基板１のうちの表面から５μｍから１５μｍ程度の深さまでの領域がエッチングによって除去されればよい。
【００４４】
第１Ｂ工程ＳＴ１Ｂでは、例えば、図６（ｂ）で示されるように、半導体基板１の第１表面１ａに凹凸（テクスチャ）を形成する。テクスチャは、例えば、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）法等を用いたドライエッチングで形成され得る。
【００４５】
第１Ｃ工程ＳＴ１Ｃでは、例えば、図６（ｃ）で示されるように、テクスチャを有する半導体基板１の第１表面１ａ側の表層部にｎ型の第２半導体領域Ｒ２が形成される。ここでは、第２半導体領域Ｒ２は、例えば、気相熱拡散法あるいは塗布熱拡散法を用いて形成される。例えば、気相熱拡散法では、まず、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）等を主として含有する拡散ガスを有する雰囲気中で、６００℃から８００℃程度の温度域において、半導体基板１に５分間から３０分間程度の熱処理を施して、燐ガラスを半導体基板１の表面に形成する。その後、アルゴンまたは窒素等の不活性ガスの雰囲気中で、８００℃から９００℃程度の比較的高い温度域において、半導体基板１に１０分間から４０分間程度の熱処理を施す。このとき、燐ガラスから半導体基板１内にリンが拡散して、半導体基板１の第１表面１ａ側の表層部に第２半導体領域Ｒ２が形成される。第２半導体領域Ｒ２は、例えば、０．１μｍから２μｍ程度の深さと４０Ω／□から２００Ω／□程度のシート抵抗値とを有するように形成される。このとき、半導体基板１の第２半導体領域Ｒ２以外の領域が第１半導体領域Ｒ１となる。また、塗布熱拡散法では、例えば、ペースト状にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）を半導体基板１の表面に塗布して、加熱によってリンを半導体基板１の第１表面１ａ側の表層部に拡散させることで、半導体基板１の第１表面１ａ側の表層部に第２半導体領域Ｒ２を形成することができる。
【００４６】
第１Ｄ工程ＳＴ１Ｄでは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂにｐ型の導電型を有する第１半導体領域Ｒ１を露出させる処理（ｐｎ分離処理ともいう）が行われる。ここでは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ側に形成された第２半導体領域をエッチングで除去する。このとき、例えば、フッ硝酸の水溶液に半導体基板１の第２表面１ｂ側の部分を浸すことで、第２表面１ｂ側に形成された第２半導体領域を除去することができる。ここでは、例えば、半導体基板１の端面１ｃに形成された第２半導体領域も併せて除去してもよい。その後、例えば、第２半導体領域Ｒ２を形成する際に半導体基板１の第１表面１ａ側に付着させた燐ガラスをエッチングで除去する。このように、第１表面１ａ側に燐ガラスを残存させた状態で、第２表面１ｂ側に形成された第２半導体領域をエッチングで除去すれば、第１表面１ａ側の第２半導体領域Ｒ２の除去およびダメージが低減され得る。
【００４７】
第１Ｅ工程ＳＴ１Ｅでは、例えば、図６（ｄ）で示されるように、半導体基板１の第１表面１ａ上に反射防止膜２を形成する。反射防止膜２は、例えば、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて形成される。例えば、ＰＥＣＶＤ法を用いる場合は、事前に半導体基板１を反射防止膜２の成膜中の温度よりも高い温度まで加熱しておく。その後、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを、窒素（Ｎ２）ガスで希釈する。そして、これらガスの反応圧力を５０Ｐａから２００Ｐａ程度にして、グロー放電分解でプラズマ化させたものを、加熱された半導体基板１の第１表面１ａ上に堆積させる。これにより、半導体基板１の第１表面１ａ上に窒化シリコンを主として含む反射防止膜２が形成される。このとき、例えば、成膜温度を、３５０℃から６５０℃程度とし、半導体基板１の事前の加熱温度を、成膜温度よりも５０℃程度高くする。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数の帯域を、例えば、１０ｋＨｚから５００ｋＨｚ程度にする。また、ガスの流量は、反応室の大きさ等に応じて適宜決定される。ガスの流量を、例えば、１５０ミリリットル／分（ｓｃｃｍ）から６０００ミリリットル／分（ｓｃｃｍ）程度の範囲とする。このとき、アンモニアガスの流量Ｂをシランガスの流量Ａで除した値（Ｂ／Ａ）が、例えば、０．５から１．５の範囲とされる。
【００４８】
次に、第２工程ＳＴ２では、例えば、図６（ｅ）で示されるように、半導体基板１の第２表面１ｂ上に第１導電型としてのｐ型の不純物となる元素を含む層（不純物含有層ともいう）Ｌ１を形成する。ここで、例えば、ｐ型の不純物となる元素が、アルミニウムであれば、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末と有機ビヒクルとガラスフリットとを含有する金属ペースト（アルミペーストともいう）を、半導体基板１の第２表面１ｂ上に塗布することで、不純物含有層Ｌ１が形成され得る。ここでは、例えば、スクリーン印刷等を用いて、半導体基板１の第２表面１ｂ上の所望の領域にアルミペーストを塗布することで、不純物含有層Ｌ１を形成することができる。このとき、例えば、第２表面１ｂ上に塗布されたアルミペーストを乾燥させてもよい。
【００４９】
次に、第３工程ＳＴ３では、例えば、図６（ｆ）で示されるように、半導体基板１の第２表面１ｂ側に位置している部分に、第３半導体領域Ｒ３を形成する。ここでは、例えば、第２表面１ｂ上に不純物含有層Ｌ１が形成された半導体基板１を加熱することで、半導体基板１のうちの不純物含有層Ｌ１と接している第２表面１ｂ側の表層部に、第３半導体領域Ｒ３を形成することができる。第３半導体領域Ｒ３は、例えば、第１半導体領域Ｒ１よりも高い第１導電型の不純物の濃度を有する。このとき、例えば、加熱炉内で、最高温度が６００℃から８５０℃程度となるように数十秒間から数十分間程度の加熱時間でアルミペーストを焼成する。これにより、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ側に位置している表層部のうちの不純物含有層Ｌ１と接している部分にアルミニウムが拡散する。その結果、例えば、第１導電型の不純物元素としてのアルミニウム元素の濃度が第１半導体領域Ｒ１よりも高い第３半導体領域Ｒ３が、半導体基板１の第２表面１ｂ側に位置している表層部に形成される。
【００５０】
次に、第４工程ＳＴ４では、例えば、図６（ｆ）から図７（ａ）で示されるように、半導体基板１の第２表面１ｂ上から不純物含有層Ｌ１を除去する。ここでは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂを塩酸に浸漬させることで、不純物含有層Ｌ１を溶解によって除去することができる。これにより、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂに、第３半導体領域Ｒ３を露出させることができる。
【００５１】
第３半導体領域Ｒ３の形成は、例えば三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）を用いてホウ素を半導体基板１の第２表面１ｂに、熱拡散してもよいし、ホウ素をイオン注入することによって形成してもよい。ただし、上述のように、アルミペーストなどで不純物含有層Ｌ１を形成し、焼成した後に不純物含有層Ｌ１を除去することによって、第３半導体領域Ｒ３を形成すると、高価な装置を必要とせず、また簡便な方法で良好な第３半導体領域Ｒ３の形成が可能となる。
【００５２】
このようにして、上記第２工程ＳＴ２から第４工程ＳＴ４によって、例えば、太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側に透光性を有する集電電極層６を形成する場合であっても、半導体基板１の第２表面１ｂ側に第３半導体領域Ｒ３を形成することができる。これにより、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第２工程ＳＴ２において、第２表面１ｂ上に形成される不純物含有層Ｌ１の大きさを適宜調整することで、半導体基板１の第２表面１ｂ側の比較的広い領域に第３半導体領域Ｒ３を容易に形成することができる。
【００５３】
次に、第５工程ＳＴ５では、例えば、第３半導体領域Ｒ３の純化が行われる。ここでは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂを、１質量％のフッ酸水溶液に１０秒間から６０秒間程度浸漬させる。これにより、上記第４工程ＳＴ４において塩酸に溶けなかったアルミニウムとシリコンとの不動態化合物を除去することができる。この第５工程ＳＴ５については、省略してもよい。但し、例えば、この第５工程ＳＴ５が実行されれば、太陽電池素子１０の直列抵抗成分が低減され得る。
【００５４】
次に、第６工程ＳＴ６では、例えば、図７（ｂ）で示されるように、半導体基板１の第２表面１ｂ上にパッシベーション層３を形成する。ここでは、例えば、ＡＬＤ法を用いて、第２表面１ｂ上に５ｎｍから２０ｎｍ程度の厚さを有する酸化アルミニウムの層を成膜することで、パッシベーション層３を形成することができる。このとき、例えば、半導体基板１の端面１ｃを含む全周囲にパッシベーション層３が形成されてもよい。
【００５５】
ＡＬＤ法によるパッシベーション層３の形成工程では、まず、成膜装置のチャンバー内に、第３半導体領域Ｒ３までが形成された半導体基板１が載置される。そして、半導体基板１を１００℃から２５０℃程度の温度域まで加熱した状態で、次の工程Ａから工程Ｄを順に行う一連の工程を、複数回繰り返すことで、所望の膜厚を有する酸化アルミニウムの層を形成することができる。
【００５６】
［工程Ａ］酸化アルミニウムを形成するためのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等のアルミニウム原料を、Ａｒガスまたは窒素ガス等のキャリアガスとともに、半導体基板１上に供給する。これにより、半導体基板１の第２表面１ｂにアルミニウム原料が吸着する。ＴＭＡの供給時間は、例えば、１５ミリ秒間から３０００ミリ秒間程度とされる。
【００５７】
［工程Ｂ］窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化を行なうことで、チャンバー内のアルミニウム原料を除去する。さらに、半導体基板１に物理吸着および化学吸着したアルミニウム原料の内、原子層レベルで化学吸着した成分以外のアルミニウム原料を除去する。窒素ガスでチャンバー内を浄化する時間は、例えば、１秒間から数十秒間程度とされる。
【００５８】
［工程Ｃ］水またはオゾンガス等の酸化剤を、成膜装置のチャンバー内に供給することで、ＴＭＡに含まれるアルキル基を除去してＯＨ基で置換する。これにより、半導体基板１の上に酸化アルミニウムの原子層を形成する。酸化剤をチャンバー内に供給する時間は、例えば、７５０ミリ秒間から１１００ミリ秒間程度とされる。
【００５９】
［工程Ｄ］窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化を行なうことで、チャンバー内の酸化剤を除去する。このとき、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ上における原子層レベルの酸化アルミニウムの形成時において反応に寄与しなかった酸化剤等を除去する。ここで、窒素ガスでチャンバー内を浄化する時間は、例えば、１秒間から数十秒間程度とされる。
【００６０】
次に、第７工程ＳＴ７では、例えば、図７（ｃ）で示されるように、パッシベーション層３に少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎを形成する。これにより、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ上に、少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎを有するようにパッシベーション層３を形成することができる。ここでは、例えば、レーザービームの照射あるいは耐酸性レジストのマスクを用いたエッチング等によって、パッシベーション層３の所望の局所的な部分を除去することで、少なくとも１つの集電用貫通孔Ｈ１ｎを形成することができる。レーザービームの照射方法としては、例えば、ＹＡＧレーザーを用いる方法が採用される。耐酸性レジストのマスクを用いたエッチングとしては、例えば、パッシベーション層３上にスクリーン印刷等で耐酸性レジストのパターンを形成した後に、パッシベーション層３にリン酸を用いたエッチングを施すことで、集電用貫通孔Ｈ１ｎを形成することができる。この方法では、第３半導体領域Ｒ３の表面に損傷が生じにくい。また、ここでは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ側の比較的広い領域に第３半導体領域Ｒ３が形成されていれば、パッシベーション層３の集電用貫通孔Ｈ１ｎと第３半導体領域Ｒ３が形成されている部分との精密な位置合わせが不要となる。これにより、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率を容易に向上させることができる。
【００６１】
次に、第８工程ＳＴ８では、例えば、上記第１Ｅ工程ＳＴ１Ｅで形成された反射防止膜２上に表面電極４を形成するための導電性ペーストが塗布される。また、上記第６工程ＳＴ６から第７工程ＳＴ７で形成されたパッシベーション層３上に第２バスバー電極５ａを形成するための導電性ペーストが塗布される。ここで、導電性ペーストとしては、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する銀ペーストが採用される。ここでは、例えば、スクリーン印刷等によって、導電性ペーストを所望の形状に塗布することができる。このとき、例えば、導電性ペーストの塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させることで導電性ペーストを乾燥させてもよい。
【００６２】
次に、第９工程ＳＴ９では、例えば、上記第８工程ＳＴ８で塗布された導電性ペーストを焼成する。ここでは、例えば、焼成炉内で最高温度が６００℃から８５０℃程度で加熱時間が数十秒間から数十分間程度とされる条件で、導電性ペーストを焼成することができる。このとき、例えば、反射防止膜２上の導電性ペーストは、反射防止膜２をファイヤースルーして、第２半導体領域Ｒ２と電気的に接続される。また、例えば、パッシベーション層３上の導電性ペーストは、パッシベーション層３をファイヤースルーして、第３半導体領域Ｒ３と電気的に接続される。これにより、図７（ｄ）で示されるように、表面電極４および第２バスバー電極５ａを形成することができる。
【００６３】
次に、第１０工程ＳＴ１０では、例えば、図７（ｅ）で示されるように、パッシベーション層３を覆うように透光性を有する集電電極層６を形成する。ここでは、例えば、スパッタリング法等によって、ＩＴＯを成膜することができる。集電電極層６の厚さは、例えば、１μｍから３μｍ程度とされる。このとき、集電電極層６は、例えば、パッシベーション層３上および集電用貫通孔Ｈ１ｎ内に形成される。ここで、例えば、マスクを用いて第２バスバー電極５ａ上には集電電極層６が形成されないようにしてもよいし、第２バスバー電極５ａ上に形成された集電電極層６が研磨等で除去されてもよい。また、ここで、例えば、第２バスバー電極５ａ上に集電電極層６が形成されていてもよい。この場合、例えば、超音波はんだ付けを用いれば、第２バスバー電極５ａ上に、帯状の銅箔等で構成される配線材を接合することができる。
【００６４】
次に、第１１工程ＳＴ１１では、例えば、上記第１０工程ＳＴ１０で形成された集電電極層６上の細長い領域に、第２フィンガー電極５ｂを形成するための導電性ペーストを塗布する。ここで、導電性ペーストとしては、例えば、熱硬化型の導電性樹脂が採用される。熱硬化型の導電性樹脂としては、例えば、銀粒子、銅粒子、および銅粒子に銀を被覆させた金属粒子のうちの１種以上を含むフィラーを、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂等のうちの１種以上の熱硬化性樹脂に混合させたものが採用される。このとき、例えば、導電性ペーストが、第２バスバー電極５ａと接触するように塗布される。
【００６５】
次に、第１２工程ＳＴ１２では、例えば、上記第１１工程ＳＴ１１で塗布された導電性ペーストを加熱することで、図１および図３で示されるように、集電電極層６上に細長い第２フィンガー電極５ｂを形成する。ここでは、例えば、導電性ペーストとして熱硬化型の導電性樹脂が用いられていれば、金属ペーストの焼成温度である７００℃から８００℃程度の温度と比較して、１００℃から１５０℃程度の比較的低い温度までの加熱で第２フィンガー電極５ｂが形成される。このため、例えば、集電電極層６の電気抵抗が加熱によって増大する不具合が生じにくくなる。これにより、例えば、太陽電池素子における直列抵抗成分が低減する。その結果、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。ここで、加熱時間は、例えば、３０分間から６０分間とされる。
【００６６】
＜１−３．第１実施形態のまとめ＞
第１実施形態に係る太陽電池素子１０では、例えば、裏面１０ｂ側に位置している集電電極層６が透光性を有している。このため、裏面１０ｂからの入射光が光電変換に利用され得る。その結果、例えば、裏面側の集電電極層がアルミニウム等を主成分とする透光性を有しない場合と比較して、光電変換効率が向上し得る。
【００６７】
第１実施形態に係る太陽電池素子１０の製造方法では、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ上に仮に不純物含有層Ｌ１が形成され、加熱によって半導体基板１の第２表面１ｂ側の表層部に不純物元素が拡散されることで、第３半導体領域Ｒ３が形成される。その後、例えば、第２表面１ｂ上から不純物含有層Ｌ１が除去され、第２表面１ｂ上にパッシベーション層３、裏面電極５および集電電極層６が形成される。このような工程により、例えば、太陽電池素子１０の裏面１０ｂ側に透光性を有する集電電極層６を形成する場合であっても、半導体基板１の第２表面１ｂ側に第３半導体領域Ｒ３を容易に形成することができる。これにより、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が容易に向上し得る。
【００６８】
また、例えば、第２表面１ｂ上に形成される不純物含有層Ｌ１の大きさを適宜調整することで、半導体基板１の第２表面１ｂ側の比較的広い領域に第３半導体領域Ｒ３を容易に形成することができる。このとき、例えば、パッシベーション層３の集電用貫通孔Ｈ１ｎと第３半導体領域Ｒ３が形成されている部分との精密な位置合わせが不要となる。これにより、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が容易に向上し得る。
【００６９】
＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００７０】
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態に係る太陽電池素子１０を基本構成として、例えば、図８で示されるように、パッシベーション層３と集電電極層６との間に位置している保護層７Ａが追加された、太陽電池素子１０Ａが採用されてもよい。保護層７Ａは、例えば、パッシベーション層３を保護することができる。この場合、集電電極層６は、例えば、保護層７Ａの上からパッシベーション層３を覆うように位置している。ここでは、例えば、保護層７Ａの存在によって、裏面電極５の形成時、集電電極層６の形成時および太陽電池素子１０Ａの使用時に、パッシベーション層３が劣化しにくくなる。その結果、例えば、パッシベーション層３による電界効果が向上し、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００７１】
保護層７Ａの素材としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等から選択される１種以上が採用される。保護層７Ａは、パッシベーション層３上において、所望のパターンを有している状態で位置している。保護層７Ａは、例えば、パッシベーション層３の貫通孔Ｈ１と連通するように厚さ方向（ここでは＋Ｚ方向）に保護層７Ａを貫通する貫通孔を有している。保護層７Ａの厚さは、例えば、０．５μｍから１０μｍ程度とされる。保護層７Ａの厚さは、保護層７Ａを形成するための後述する絶縁性ペーストの組成、半導体基板１の第２表面１ｂの形状および集電電極層６の形成条件等に応じて、適宜変更される。
【００７２】
保護層７Ａは、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂ上に形成されたパッシベーション層３上に、絶縁性ペーストが、スクリーン印刷法等の塗布法によって所望のパターンを有するように塗布された後に、乾燥されることで形成される。ここで、例えば、半導体基板１の端面１ｃ上に、直接または他層を介して保護層７Ａが形成されれば、太陽電池素子１０Ａにおけるリーク電流の発生が低減され得る。
【００７３】
絶縁性ペーストとしては、例えば、シロキサン樹脂と、有機溶剤と、複数のフィラーと、を含むものが採用される。シロキサン樹脂は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有するシロキサン化合物である。具体的には、シロキサン樹脂は、例えば、アルコキシシランまたはシラザン等を加水分解させて縮合重合させることで生成された、分子量１万以下の低分子量の樹脂であればよい。
【００７４】
絶縁性ペーストは、例えば、次のようにして生成することができる。
【００７５】
まず、シロキサン樹脂の前駆体と水と有機溶剤と触媒とを容器内で混合して攪拌することで混合溶液を製作する。シロキサン樹脂の前駆体としては、例えば、加水分解して縮合重合することでシロキサン樹脂となる性質を有する、Ｓｉ−Ｏ結合を含むシラン化合物またはＳｉ−Ｎ結合を含むシラザン化合物等が採用され得る。水は、シロキサン樹脂の前駆体を加水分解させるための液体である。有機溶剤は、シロキサン樹脂の前駆体からシロキサン樹脂を含むペーストを生成するための溶剤である。触媒は、シロキサン樹脂の前駆体が加水分解および縮合重合を生じる際の反応速度を制御することができる。触媒としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、ホウ酸、燐酸、フッ化水素酸および酢酸等のうちの１種以上の無機酸または１種以上の有機酸が用いられる。また、触媒として、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウムおよびピリジン等のうちの１種以上の無機塩基または１種以上の有機塩基が用いられてもよい。さらに、触媒は、例えば、無機酸と有機酸とが組み合わされたものでもよく、無機塩基と有機塩基とが組み合わされたものであってもよい。
【００７６】
次に、例えば、混合溶液の製作時の加水分解等で生じたアルコールおよび水等を含む副生成物を、例えば、室温から９０℃までの温度域における加熱によって蒸発させることで混合溶液から除去する。ここで、絶縁性ペーストの塗布がマスクを用いたスプレー法等で行われる場合には、混合溶液から副生成物が除去されなくてもよい。
【００７７】
次に、例えば、副生成物が除去された混合溶液に、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは酸化チタン等を含むフィラーを添加する。このとき、例えば、混合溶液の攪拌を行ってもよい。また、例えば、シロキサン樹脂の前駆体と水と有機溶剤と触媒とを容器内で混合する際に、フィラーを混合してもよい。
【００７８】
そして、例えば、室温で混合溶液を保管することで、混合溶液の粘度を安定化させる。これにより、絶縁性ペーストが生成される。
【００７９】
また、例えば、保護層７Ａを、パッシベーション層３上に、マスクを用いたＰＥＣＶＤ法等の乾式のプロセスを用いて形成してもよい。例えば、保護層７Ａとして窒化シリコンの膜などをＰＥＣＶＤ法などで形成する場合は、その膜厚は５ｎｍから５０ｎｍ程度とされる。
【００８０】
＜２−２．第３実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａを基本構成として、例えば、図９で示されるように、第３半導体領域Ｒ３が相対的に小さな第３半導体領域Ｒ３Ｂとされた、太陽電池素子１０Ｂが採用されてもよい。図９の例では、第３半導体領域Ｒ３Ｂが、第１半導体領域Ｒ１と各貫通孔Ｈ１との間の部分のみに形成されている。さらに、上記各実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａを基本構成として、例えば、図１０で示されるように、第３半導体領域Ｒ３が省略された半導体基板１Ｃを有する、太陽電池素子１０Ｃが採用されてもよい。但し、上述したように、例えば、半導体基板１の第２表面１ｂに沿って第３半導体領域Ｒ３が形成されている部分が大きい程、第３半導体領域Ｒ３による電界効果を向上させることができる。また、例えば、第３半導体領域Ｒ３，Ｒ３Ｂの少なくとも一部が、第１半導体領域Ｒ１とパッシベーション層３との間に位置していれば、第３半導体領域Ｒ３，Ｒ３Ｂ上に形成されたパッシベーション層３によって第３半導体領域Ｒ３，Ｒ３Ｂの結晶欠陥が不動態化され得る。これにより、例えば、第３半導体領域Ｒ３による電界効果が強められる。その結果、半導体基板１において第２表面１ｂの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。したがって、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０，１０Ａにおける光電変換効率が向上し得る。
【００８１】
＜２−３．第４実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを基本構成として、例えば、図１１で示されるように、第２バスバー電極５ａがパッシベーション層３を貫通していない第２バスバー電極５ａＤとされた裏面電極５Ｄを有する、太陽電池素子１０Ｄが採用されてもよい。図１１の例では、第２バスバー電極５ａＤは、例えば、集電電極層６とは直接接続しているが、第３半導体領域Ｒ３には直接接続していない。これにより、例えば、パッシベーション層３の面積をより大きくすることができる。その結果、例えば、太陽電池素子１０Ｄにおける光電変換効率が向上し得る。
【００８２】
＜２−４．第５実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを基本構成として、例えば、図１２で示されるように、第２フィンガー電極５ｂが省略された裏面電極５Ｅを有する、太陽電池素子１０Ｅが採用されてもよい。但し、例えば、第２フィンガー電極５ｂを存在させれば、第２バスバー電極５ａの幅および長さを低減することができる。これにより、例えば、第２バスバー電極５ａがパッシベーション層３を貫通する部分が減少する。その結果、例えば、パッシベーション層３の劣化あるいは減少が低減され得る。したがって、例えば、パッシベーション層３による電界効果によって、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００８３】
＜２−５．第６実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅを基本構成として、例えば、図１３で示されるように、第２バスバー電極５ａが省略された裏面電極５Ｆを有する、太陽電池素子１０Ｆが採用されてもよい。このとき、例えば、第２フィンガー電極５ｂが省略されてもよい。このような構造の場合には、超音波はんだ付けを用いることで、ＩＴＯなどから成る集電電極層６に帯状の銅箔等で構成される配線材を接合することができる。但し、例えば、第２バスバー電極５ａを存在させれば、集電電極層６で集められる電気を、第２バスバー電極５ａを介して外部に効率良く出力させることができる。その結果、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。
【００８４】
＜２−６．第７実施形態＞
上記第２、第３、第４および第６実施形態に係る太陽電池素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｆを基本構成として、例えば、図１４で示されるように、第２フィンガー電極５ｂがパッシベーション層３と集電電極層６との間に位置している第２フィンガー電極５ｂＧとされた裏面電極５Ｇを有する、太陽電池素子１０Ｇが採用されてもよい。図１４の例では、裏面電極５Ｇの第２フィンガー電極５ｂＧが保護層７Ａ上に位置している。この場合、例えば、第２フィンガー電極５ｂＧは、集電用貫通孔Ｈ１ｎを介して第３半導体領域Ｒ３と直接接続していてもよい。このような第２フィンガー電極５ｂＧは、例えば、集電電極層６が形成される前に保護層７Ａ上の細長い領域に形成され得る。
【００８５】
さらに、ここで、例えば、図１５で示されるように、保護層７Ａが省略されてもよい。図１５の例では、第２フィンガー電極５ｂＧがパッシベーション層３と集電電極層６との間に位置している第２フィンガー電極５ｂＨとされた裏面電極５Ｈを有する、太陽電池素子１０Ｈが採用されている。具体的には、裏面電極５Ｈの第２フィンガー電極５ｂＨがパッシベーション層３上に位置している。この場合にも、例えば、第２フィンガー電極５ｂＨは、集電用貫通孔Ｈ１ｎを介して第３半導体領域Ｒ３と直接接続していてもよい。
【００８６】
このような第２フィンガー電極５ｂＨは、例えば、集電電極層６が形成される前にパッシベーション層３上の細長い領域に形成される。この場合、例えば、パッシベーション層３上の細長い領域に、第２フィンガー電極５ｂＨを形成するための導電性ペーストを塗布した後に、該導電性ペーストを加熱することで、パッシベーション層３上に細長い第２フィンガー電極５ｂＨを形成することができる。このとき、例えば、導電性ペーストとして、熱硬化型の導電性樹脂が採用されれば、金属ペーストの焼成温度である７００℃から８００℃程度の温度と比較して、１００℃から１５０℃程度の比較的低い温度までの加熱で第２フィンガー電極５ｂＨが形成される。このため、例えば、第２フィンガー電極５ｂＨを形成するための導電性ペーストによるパッシベーション層３のファイヤースルーが生じにくい。これにより、例えば、パッシベーション層３の減少および劣化が低減され得る。その結果、例えば、パッシベーション層３による電界効果が低減されにくい。したがって、例えば、ＰＥＲＣ型の太陽電池素子１０における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第２フィンガー電極５ｂＧ、５ｂＨが集電電極層６によって保護されるので、第２フィンガー電極５ｂＧ、５ｂＨの酸化などの劣化が生じにくくなり、太陽電池素子１０Ｇ，１０Ｈの耐候性能が向上する。
【００８７】
＜３．その他＞
上記第１、第２、第３、第４、第６および第７実施形態において、例えば、第２フィンガー電極５ｂ，５ｂＧ，５ｂＨを形成するための導電性ペーストとして、紫外線等の特定の波長の光の照射に応じて硬化する光硬化型の導電性樹脂が採用されてもよい。この場合には、例えば、第２フィンガー電極５ｂ，５ｂＧ，５ｂＨは、加熱によらずに形成され得る。これにより、例えば、パッシベーション層３の減少および劣化ならびに集電電極層６の劣化等が生じにくい。
【００８８】
上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。例えば上述の説明では、第１Ｂ工程ＳＴ１Ｂでは、半導体基板１の第１表面１ａにのみにテクスチャを形成するようにしたが、第２表面１ｂにもテクスチャを形成し、太陽電池素子の裏面１０ｂ側の光の反射を低減するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  半導体基板
１ａ  第１表面
１ｂ  第２表面
３  パッシベーション層
４  表面電極
４ａ  第１バスバー電極
４ｂ  第１フィンガー電極
５，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ  裏面電極
５ａ，５ａＤ  第２バスバー電極
５ｂ，５ｂＧ，５ｂＨ  第２フィンガー電極
６  集電電極層
７Ａ  保護層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ  太陽電池素子
Ａ１  第１領域
Ａ２  第２領域
Ａ３  第３領域
Ｈ１  貫通孔
Ｈ１１  第１貫通孔
Ｈ１２  第２貫通孔
Ｈ１ｎ  集電用貫通孔
Ｈ１ｏ  出力用貫通孔
Ｌ１  不純物含有層
Ｒ１  第１半導体領域
Ｒ２  第２半導体領域
Ｒ３  第３半導体領域
【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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