(57)【要約】【課題】本発明は、金属化合物で形成された層を用いた異種接合太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る異種接合太陽電池の製造方法は、半導体基板上に金属化合物をコーティングする段階と、金属化合物上に透明導電性酸化物をコーティングする段階と、透明導電性酸化物上に電極形成物質をコーティングする段階と、電極形成物質を光焼結（light sintering）の方法により焼結して電極部を形成する段階を含み、前記透明導電性酸化物も光焼結方法により焼結して、前記透明導電性酸化物で形成された透明導電性酸化物層を形成する。【選択図】図１
2018117125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に金属化合物をコーティングする段階と、
前記金属化合物上に透明導電性酸化物をコーティングする段階と
前記透明導電性酸化物上に電極形成物質をコーティングする段階と、
前記電極形成物質を光焼結（light  sintering）の方法により焼結して電極部を形成する段階と
を含み、
前記透明導電性酸化物も光焼結方法により焼結して、前記透明導電性酸化物で形成された透明導電性酸化物層を形成する異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記透明導電性酸化物と前記電極形成物質を一緒に光焼結するとき、前記金属化合物も一緒に光焼結して、前記金属化合物で形成された、金属化合物層、前記透明導電性酸化物層及び前記電極部を同時に形成する、請求項１に記載の異種接合太陽電池の製造方法。  
【請求項３】
前記金属酸化物と前記透明導電性酸化物を光焼結して前記金属化合物で形成された、金属化合物層と前記透明導電性酸化物層を先に形成した後、前記電極形成物質を形成、乾燥及び光焼結して前記電極部を形成する、請求項１に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記光焼結は５Ｊ/cm2〜５００Ｊ/cm2のエネルギー（Ｅ）、０．１ｍｓ〜５０ｍｓのパルス幅（Ｗ）、１番〜１００番のパルス数（Ｎ）、及び１ｍｓ乃至１００ｍｓのパルスギャップを有するキセノンフラッシュランプを用いて実施する、請求項２または３に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記金属化合物と前記透明導電性酸化物の光焼結は、前記キセノンフラッシュランプを使用して実施し、前記キセノンフラッシュランプのエネルギーを、前記電極形成物質を光焼結する際に使用するエネルギー以下のエネルギーで行う、請求項４に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記金属化合物は、 
酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化ニッケル、及び酸化クロムの内から選択されたいずれか１つの２成分系金属酸化物で形成する、請求項１に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記透明導電性酸化物は、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成する、請求項６に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記電極形成物質は、銅、銅‐銀、及び銅‐ニッケルの内から選ばれた少なくとも一種類の微細金属粒子と、バインダー及び溶剤を含む導電性ペーストで形成する、請求項６に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記微細金属粒子は、マイクロまたはナノの大きさで形成し、前記ペーストは、前記微細金属粒子と前記バインダー及び前記溶剤を前記ペースト又は前記インクの全重量に対して５０〜８０重量％、１５〜４０重量％、及び５〜４０重量％で混合して形成する、請求項８に記載の異種接合太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板上に前記金属化合物をコーティングする前に、前記半導体基板上にトンネル層を形成する段階をさらに含み、
前記トンネル層は、真性非晶質シリコンまたは酸化シリコンで形成する、請求項６に記載の異種接合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、異種接合太陽電池及びその製造方法に関し、さらに具体的には、金属化合物で形成された層を用いた異種接合太陽電池及びそ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測されながらこれらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなっている。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させ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備えており、このような様々な層及び電極の設計に基づいて、太陽電池の効率が決定されることができる。したがって、太陽電池の実用化のためには、太陽電池の効率を最大化し、製造コストを最小化することが要求される。
【０００４】
一方、シリコン太陽電池の電極パターンを形成するのに使用されている電極材料としては、導電性銀（Ａｇ）ペーストが主に利用されている。
【０００５】
そして、電極材料の導電性を向上させるための焼結工程では、熱炉（furnace）を利用した高温の熱焼結法、強い光で小さな面積を焼結するレーザー焼結法、チャンバー内でマイクロ波を利用して焼結するマイクロ波焼結法、粉体材料に圧力と低電圧及び対流をかけて焼結するプラズマ焼結法などがあり、市販の太陽電池を製造する企業では、ほとんど熱焼結工程を使用している
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、効率が向上された異種接合太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る異種接合太陽電池の製造方法は、半導体基板上に金属化合物をコーティングする段階と、金属化合物上に透明導電性酸化物をコーティングする段階と、透明導電性酸化物上に電極形成物質をコーティングする段階と、電極形成物質を光焼結（light sintering）の方法により焼結して電極部を形成する段階を含み、前記透明導電性酸化物も光焼結方法により焼結して、前記透明導電性酸化物で形成された透明導電性酸化物層を形成する。
【０００８】
本発明の実施形態に係れば、電極形成物質を光焼結する際に、透明導電性酸化物も一緒に光焼結して、透明導電性酸化物層と電極部を同時に形成することができる。
【０００９】
本発明の他の実施形態に係れば、透明導電性酸化物と電極形成物質を一緒に光焼結するとき、金属化合物も一緒に光焼結して、金属化合物で形成された金属化合物層、透明導電性酸化物層及び電極部と同時に形成することができる。
【００１０】
このとき、光焼結は５Ｊ/cm2〜５００Ｊ/cm2のエネルギー（Ｅ）、０．１ｍｓ〜５０ｍｓのパルス幅（Ｗ）、１番〜１００番のパルス数（Ｎ）、及び１ｍｓ乃至１００ｍｓのパルスギャップを有するキセノンフラッシュランプを用いて実施することができる。
【００１１】
本発明のまた他の実施形態に係れば、金属化合物と透明導電性酸化物を光焼結して金属化合物層と透明導電性酸化物層を先に形成した後、電極形成物質を形成し、乾燥及び光焼結して電極部を形成することができる。
【００１２】
このとき、電極形成物質の光焼結は５Ｊ/cm2〜５００Ｊ/cm2のエネルギー（Ｅ）、０．１ｍｓ〜５０ｍｓのパルス幅（Ｗ）、１番〜１００番のパルス数（Ｎ）、及び１ｍｓ〜１００ｍｓのパルスギャップを有するキセノンフラッシュランプを用いて実施することができる。
【００１３】
そして、金属化合物と透明導電性酸化物の光焼結は、電極形成物質を光焼結する際に使用するキセノンフラッシュランプを用いて実施することができ、この際、金属化合物と透明導電性酸化物の光焼結は、キセノンフラッシュランプを使用して実施するが、キセノンフラッシュランプのエネルギーとパルス数を電極形成物質を光焼結する際に使用するエネルギーとパルス数より下げた状態で実施することができる。
【００１４】
金属化合物は、金属、特に遷移金属を含む酸化物の内から選択されたいずれか１つの２成分系金属酸化物で形成することができ、好ましくは、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化ニッケル、および酸化クロムの内から選択されたいずれか１つの２成分系金属酸化物で形成することができる。
【００１５】
透明導電性酸化物は、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成することができる。
【００１６】
電極形成物質は、銅、銅‐銀、及び銅‐ニッケルの内から選ばれた少なくとも一種類の微細金属粒子と、バインダーと溶剤（solvent）を含む導電性ペーストで形成することができる。
【００１７】
微細金属粒子は、マイクロまたはナノの大きさで形成し、導電性ペーストは、微細金属粒子とバインダー及び溶剤を導電性ペーストの総重量に対して５０〜８０重量％、１５〜４０重量％、及び５〜４０重量％で混合して形成することができる。
【００１８】
半導体基板上に金属化合物をコーティングする前に、半導体基板上にトンネル層を形成する段階をさらに含むことができ、トンネル層は真性非晶質シリコンまたは酸化シリコンで形成することができる。
【００１９】
このような製造方法により製造した異種接合太陽電池は、半導体基板と半導体基板の第１面に位置し、第１導電型を有する第１金属化合物層と半導体基板の第１面の反対側に位置する第２面、または第１金属化合物層と離隔された状態で、第１面に位置し、第１導電型の反対である第２導電型を有する第２金属化合物層と第１金属化合物層に電気的に接続される第１電極部と、第２金属化合物層に電気的に接続される第２電極部と、及び第１金属化合物層と、第１電極部との間、及び第２金属化合物層と第２電極部との間に位置する透明導電性酸化物層を含むことができる。
【００２０】
第１金属化合物層と第２金属化合物層は、金属、特にモリブデン、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛、マンガン、ニッケル、及びクロムから選ばれた少なくとも１つの遷移金属をそれぞれ含む２成分系金属酸化物で形成ことができる。
【００２１】
第１電極部と第２電極部は銅、銅‐銀、及び銅‐ニッケル の内から選ばれた少なくとも一種類の微細金属粒子を含み、微細金属粒子は、２００ｎｍ以下の大きさを有することができる。
【００２２】
透明導電性酸化物層は、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成されることができる。
【００２３】
このとき、第１金属化合物層と、前記第1電極部との間に位置する透明導電性酸化物層と第２金属化合物層と第２電極部との間に位置する透明導電性酸化物層は、互いに同一の物質で形成されるか、互いに他の物質で形成されることができる。
【００２４】
後者の場合、第１金属化合物層と、第1電極部との間に位置する透明導電性酸化物層と、第２金属化合物層と第２電極部との間に位置する透明導電性酸化物層のいずれか１つの透明導電性酸化物層はＩＷＯで形成され、他の一つの透明導電性酸化物層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成されることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法に係れば、電極形成物質を光焼結する際に使用する光焼結装置を使用して、透明導電性酸化物層、または透明導電性酸化物層と金属化合物層を光焼結することによって、前記層のアニーリングを実施することにより、装置費と工程時間を減少させることができる。
【００２６】
例えば、金属化合物と透明導電性酸化物を熱炉（furnace）でアニーリング（または焼結）する場合には、約２０分程度の時間が要求されるが、光焼結の場合には、約１分程度の時間が要求される。
【００２７】
したがって、装置費と工程時間の減少により、異種接合太陽電池の製造原価を下げることができる。
【００２８】
また、電極形成物質を光焼結する間、金属化合物と透明導電性酸化物を同時に光焼結することが可能であるから、金属化合物層と透明導電性酸化物層の膜特性の低下を防止したり、減少させることができる。
【００２９】
また、金属化合物及び透明導電性酸化物を先に光焼結した後、電極形成物質を光焼結する場合にも、熱工程による膜特性の低下を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法を示すブロック図である。
【図３】図１及び図２に示した光焼結に使用される光焼結装置の構成を示す図である
【図４】ランプから発生したパルス形態の白色光の照射条件に使用されるパラメータを示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る異種接合太陽電池の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る異種接合太陽電池の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る異種接合太陽電池の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る異種接合太陽電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、様々な変更を加えることができ、多様の実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図に例示して詳細な説明に詳細に説明する。これは、本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解することができる。
【００３２】
本発明を説明するにあたって、第１、第２などの用語は、様々な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されないことがある。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用することができる。
【００３３】
例えば、本発明の権利範囲を逸脱せずに、第１構成要素は、第２構成要素として命名することができ、類似に第２構成要素も第１構成要素として命名することができる。
【００３４】
“及び／または”という用語は、複数の関連する記載項目の組み合わせまたは複数の関連する記載項目の内、いずれかの項目を含むことができる。
【００３５】
いずれかの構成要素が他の構成要素に“接続されて "いるとか“結合されて"いると言及された場合は、その他の構成要素に直接的に接続されているか、または結合されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することも理解することができる。
【００３６】
一方、いずれかの構成要素が他の構成要素に“直接接続されて "いるとか、"直接結合されて "いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないことで理解することができる。
【００３７】
本出願において使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別の意味でない限り、複数の表現を含むことがある。
【００３８】
本出願において、“含む"または“有する"などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことで理解することができる。
【００３９】
図面で複数の層と領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分 “上に”あるとする時、これは他の部分“真上に”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆にどの部分が他の部分“真上に”あるとするときは、中間に他の部分がないことを意味する。
【００４０】
異なるように定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有することができる。
【００４１】
一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されることがあり、本出願で明白に定義しない限り、理想的であるかまたは過度に形式的な意味として解釈されないことがある。
【００４２】
併せて、以下の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に、さらに完全に説明するために提供されるものであって、図面での要素の形状及び大きさなどは、さらに明確な説明のために誇張されることができる。
【００４３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態に係る異種接合太陽電池及びその製造方法について説明する。
【００４４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法を示すブロック図である。
【００４５】
図１を参照すると、第１実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法は、半導体基板の表面に金属化合物、一例として金属酸化物を形成（例えば、ラミネート（laminating）、またはコーティング（coating）する段階（Ｓ２０）、金属酸化物の表面に透明導電性酸化物をラミネートまたはコーティングする段階（Ｓ３０）、透明導電性酸化物の表面に電極形成物質をラミネートまたはコーティングする段階４０、及び光焼結（light sintering）の方法により、光焼結を実施する段階５０を含む。
【００４６】
光焼結を実施する段階（Ｓ５０）においては、電極部と電極部の下部に位置する透明導電性酸化物層を同時に光焼結したり、電極部、電極部の下部に位置する透明導電性酸化物層、及び透明導電性酸化物層の下部に位置する金属酸化物層を同時に光焼結することができる。
【００４７】
以下においては、光焼結を実施する段階（Ｓ５０）において、電極部、透明導電性酸化物層及び金属化合物層が同時に光焼結されることを例に挙げて説明する。
【００４８】
第１実施形態に係る異種接合太陽電池の製造方法は、半導体基板上に金属化合物をコーティングする前に、前記半導体基板上にトンネル層を形成する段階（Ｓ１０）をさらに含むことができる。
【００４９】
以下においては、異種接合太陽電池がトンネル層を備える場合を例に挙げて説明するが、前記トンネル層は、異種接合太陽電池に備えられないことがある。
【００５０】
半導体基板は、非晶質シリコン（amorphous silicon）、単結晶シリコン（mono-crystalline silicon）、多結晶シリコン（poly-crystalline silicon）の内から選択されるいずれか１つの材料として構成することができ、好ましくは、結晶性シリコン（crystalline silicon）で構成されることがあるが、これは必須ではない。
【００５１】
半導体基板は、第１導電型ドーパント又は第２導電型ドーパントが低いドーピング濃度でドープされたベース領域とすることができる。
【００５２】
つまり、同種接合太陽電池では、ベース領域と、他の導電型を有するドーパントがドープされたドーピング領域（エミッタ部）またはベース領域と同じ導電型を有するがドーパントのドーピング濃度が高いドーピング領域（後面電界部）などが半導体基板に形成されて半導体基板がベース領域、エミッタ部及び後面電界部を含むのに対し、本発明においては、半導体基板がベース領域だけで行われ、エミッタ部と後面電界部のような別のドーパントドーピング領域を備えない。
【００５３】
ベース領域のドーパントは、ｎ型またはｐ型を示すことができるドーパントであれば足りる。つまり、ベース領域のドーパントがｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素をドーパントとして使用することができる。そしてベース領域のドーパントがｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素をドーパントとして使用することができる。
【００５４】
このように、半導体基板は、ベース領域にのみ行われ、ドーパントを注入及び/または拡散して形成する別のドーピング領域を備えない。
【００５５】
一例として、半導体基板で最も低いドーピング濃度に対する最も高いドーピング濃度の差は１０％以下で有り得る。
【００５６】
このとき、「１０％以下」は、別のドーピング領域を形成するためのドーパントの注入及び/または拡散が行われない程度を規定するために一例として提示したものであるだけ、本発明がこれに限定されるものではない。
【００５７】
従って、本発明は、一般的に、半導体基板にドーパントを注入及び/または拡散して形成する別のドーピング領域を備えない場合のすべてを含む。
【００５８】
半導体基板に別のドーパントがドーピングされたドーピング領域を形成しなければ、開放電圧を向上させることができる。これは、半導体基板にドーピング領域を形成することにより発生することができる表面再結合を防止することができるからである。
【００５９】
半導体基板にトンネル層を形成する前に、半導体基板の少なくとも一方の面をテクスチャリング表面に形成することができる。
【００６０】
テクスチャリング表面は、複数の凹凸を有する面をし、半導体基板に入射する光の反射を防止する。
【００６１】
両面受光型の構造を有する太陽電池の場合、テクスチャリング表面は、半導体基板の前面と後面にそれぞれ形成されることができ、片面受光型構造を有する太陽電池の場合、テクスチャリング表面は、半導体基板の前面にのみ形成されることができる。
【００６２】
半導体基板の少なくとも一方の面にテクスチャリング表面を形成した後、半導体基板の少なくとも一方の面にトンネル層を形成する（Ｓ１０）。トンネル層が備えない場合は、本工程は省略することができる。
【００６３】
トンネル層は、誘電体物質または半導体物質を蒸着して形成することができる。
【００６４】
トンネル層は、電子と正孔に一種のバリア（barrier）として作用して、少数キャリア（minority carrier）が通過しないようにし、トンネル層に隣接する部分で蓄積された後に、一定以上のエネルギーを有する多数キャリア（majority carrier）だけがトンネル層をそれぞれ通過できるようにする。
【００６５】
このとき、一定以上のエネルギーを有する多数キャリアはトンネリング効果によって容易にトンネル層を通過することができる。
【００６６】
トンネル層の厚さが１０ｎｍを超えると、トンネリングが円滑に起こらなくて太陽電池が円滑に動作しない場合があるので、トンネル層の厚さは、１０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以下で有り得る。
【００６７】
そして、トンネル層の厚さが0.５ｎｍ未満であれば、所望する品質のトンネル層を形成するのに困難が有り得る。したがって、トンネル層は0.５ｎｍ乃至２ｎｍで形成されることができる。
【００６８】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トンネル層の厚さはさまざまな値を有することがある。
【００６９】
トンネル層は、パッシベーション機能を実行することができ、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）のような誘電体物質で形成されたり、真性非晶質シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）のような半導体物質で形成することができる。
【００７０】
しかし、この他にも、トンネル層は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、水素化されたシリコン窒化物（ＳｉＮｘ：Ｈ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）または水素化された酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ：Ｈ）で形成ことができる。
【００７１】
トンネル層を真性非晶質シリコン層（ｉａ−Ｓｉ）で形成すれば、トンネル層が半導体基板と類似の特性を有するため、半導体基板の表面特性をさらに効果的に向上させることができ、これによって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。
【００７２】
エミッタ部と電界部（例えば、後面電界部）で作用する金属化合物層（または金属酸化物層）が、半導体基板の前面と後面に別々に形成される構造の太陽電池でおいては、トンネル層が半導体基板の前面と後面にそれぞれ全体的に形成されることができる。
【００７３】
これにより、優れたパッシベーション特性を有しながら、別のパターニングなしに容易に形成することができる。そしてトンネル層はドーパントを含まないアンドープ（un-doped）膜で有り得る。
【００７４】
これとは異なり、エミッタ部と電界部で作用する金属化合物層（または金属酸化物層）がすべて半導体基板の後面に位置する後面接合構造を有する太陽電池においては、トンネル層が半導体基板の後面のみに形成されることがあり、後面接合構造を有する太陽電池の半導体基板の前面に前面電界部（Front Surface Field、ＦＳＦ）を備える場合には、トンネル層が半導体基板の前面にも形成されたり、形成されないことがある。
【００７５】
トンネル層を形成した後は、トンネル層の表面全体に金属化合物をコーティングする（Ｓ２０）。
【００７６】
金属化合物は、金属物質が含まれている化合物であって、金属物質と炭素、酸素、ホウ素、ケイ素などのような非金属が結合された化合物をいい、以下の説明では、金属化合物が金属酸化物であることを例に挙げて説明する。
【００７７】
金属酸化物は、金属を含む酸化物をいい、光焼結工程によってアニーリングされて、金属酸化物層を形成する。
【００７８】
このとき、前記金属は、特に遷移金属（例えば、モリブデン、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛、マンガン、ニッケル、および/またはクロムなど）ことができる。
【００７９】
したがって、前記遷移金属を含む金属酸化物は、２成分系金属酸化物であるといえる。
【００８０】
金属酸化物層は、半導体基板とのエネルギーバンドを考慮して、互いに異なる極性を有する第１または第２キャリア（電子または正孔）を選択的に抽出して収集することができ、含有された遷移元素の固有のフェルミレベルによって第１導電型または第２導電型を有する。したがって、金属酸化物で形成された金属酸化物層は、導電型を付与するためのドーパントを含まずともエミッタ部または電界部で機能することができる。
【００８１】
正孔を選択的に抽出及び収集することができる金属酸化物層を構成する２成分系金属酸化物は、半導体基板のフェルミレベル（fermi level）より低いフェルミレベルを有し、半導体基板の仕事関数（work function）より大きな仕事関数を有することができる。
【００８２】
例えば、半導体基板の仕事関数が約３．７ｅＶである場合、正孔を選択的に抽出及び収集する金属酸化物層の仕事関数は３．８ｅＶ乃至７ｅＶで有り得る。
【００８３】
ここで、正孔を選択的に抽出及び収集する金属酸化物層の仕事関数を３．８ｅＶ乃至７ｅＶで限定する理由は、金属酸化物層の仕事関数が７ｅＶを超えると、正孔を選択的に収集しにくく、仕事関数が３．８ｅＶ未満の場合、電子を除外し選択的に正孔のみを収集しにくいからである。
【００８４】
このようなフェルミレベルと仕事関数を有する金属酸化物層がトンネル層を間に置いて、半導体基板と接合されると、半導体基板と金属酸化物層のフェルミレベルが同じ値を有することができるように整列されて接合されるので、半導体基板内の伝導帶にある正孔は、トンネル層を通過して金属酸化物層の伝導帶に容易に移動することができる。一方、半導体基板内の電子はトンネル層を通過しない。
【００８５】
正孔を選択的に抽出及び収集することができる金属酸化物層を形成する２成分系金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化タングステン（一例として、ＷＯ３）、酸化バナジウム、酸化ニッケル、レニウム酸化物等を挙げることができる。特に、金属酸化物層が酸化モリブデンや酸化タングステンを含む場合、正孔を選択的に収集する効果が優れる。
【００８６】
そして、電子を選択的に収集することができる金属酸化物層は、半導体基板のフェルミレベルより高いフェルミレベルを有し、半導体基板の仕事関数より小さい仕事関数を有することができる。
【００８７】
例えば、半導体基板の仕事関数が約３．７ｅＶである場合、電子を選択的に収集することができる金属酸化物層の仕事関数は０．１ｅＶ乃至３．６ｅＶで有り得る。
【００８８】
さらに具体的には、電子を選択的に収集することができる金属酸化物層の伝導帯と半導体基板の伝導帯の間のエネルギーバンドギャップは１ｅＶ以下（一例として、０．１ｅＶ乃至１ｅＶ）で有り得る。
【００８９】
前述したエネルギーバンドギャップが１ｅＶを超えると、電子を選択的に収集することは難しいことがあり、前述したエネルギーバンドギャップが０．１ｅＶ未満では、エネルギーバンドギャップが小さく、正孔を除外し選択的に電子のみを収集することが難しいことがある。
【００９０】
このようなフェルミレベルと仕事関数を有する金属酸化物層がトンネル層を間に置いて、半導体基板と接合されると、半導体基板と金属酸化物層のフェルミレベルが同じ値を有することができるように整列されて接合されるので、半導体基板内の伝導帯にある電子はトンネル層を通過して金属酸化物層の伝導帯に容易に移動することができる。一方、半導体基板内の正孔は、トンネル層を通過しない。
【００９１】
電子を選択的に抽出及び収集することができる金属酸化物層を形成する２成分系金属酸化物としては酸化チタン（一例として、ＴＩＯ２）、酸化亜鉛（一例として、ＺｎＯ）、ニオブ酸化物などを挙げることができる。特に、金属酸化物層が酸化チタンを含む場合、電子を選択的に収集する効果が優れる。
【００９２】
このように、正孔を選択的に抽出及び、収集することができる金属酸化物層と、電子を選択的に抽出及び収集することができる金属酸化物層は、互いに異なる材料で形成される。
【００９３】
２成分系金属酸化物を備える金属酸化物層は、第１または第２キャリア（電子または正孔）を容易に抽出及び収集することができる物質であり、ドーパントによる再結合を防止し、開放電圧を向上させることができる。
【００９４】
そして、ドーピング領域またはドーピング膜に比べて光吸収による損失を低減することができ、短絡電流密度を向上させることができる。これにより、太陽電池の効率を向上することができる。
【００９５】
また、導電型を付与するための別のドーパントをドーピングする工程、ドーパントを活性化する工程などを省略して製造することができ、特に高温工程が要求されず、低温で工程が可能で、製造工程を単純化し、製造コストを削減することができる。したがって、太陽電池の生産性を向上することができる。
【００９６】
２成分系金属酸化物で構成される金属酸化物層は、非晶質構造を有することができるが、その理由は、２成分系金属酸化物層が結晶質構造を有する場合、パッシベーション特性が大きく低下して太陽電池の効率が大きく低下するためである。
【００９７】
これに対する正確な理由は明らかにされなかったが、実験的に確認することができる。明確ではないが、結晶構造が多く含まれると、光吸収が大きく増加して電流損失が発生し、金属酸化物層の表面粗さが増加し、界面欠陥として作用することにより、再結合損失が大きくなるからで予測される。
【００９８】
金属酸化物層が非晶質構造を有する場合、トンネル層に隣接した金属酸化物層の境界部は、非晶質構造を有する非晶質部分が結晶質構造を有する結晶質部分より広く形成される非晶質部に形成されることが望ましい。
【００９９】
特に、トンネル層に隣接する金属酸化物層の境界部に位置する非晶質部が全体的に非晶質構造を有する場合に、優れたパッシベーション特性を有することができる。
【０１００】
一例として、トンネル層に隣接する金属酸化物層の境界部で非晶質部分が占める面積の割合が９５％〜１００％である場合には、パッシベーションの効果が改善され、太陽電池の効率が増加することがわかる。
【０１０１】
このとき、金属酸化物層の全体の厚さの非晶質部の厚さの比率が０．２以上（つまり、０．２〜１）であるか、金属酸化物層から非晶質部の厚さが１ｎｍ以上で有り得る。
【０１０２】
このように、トンネル層に隣接する境界部に一定の厚さ以上（一例として、０．２以上の厚さの割合または１ｎｍ以上の厚さ）の非晶質部が位置すると、パッシベーション特性を十分に実現することができる。
【０１０３】
金属酸化物層において、非晶質部でない部分は結晶質部分で有り得、結晶質部分は、キャリア移動度を向上することができるので、キャリアを伝達する効率を向上することができる。
【０１０４】
したがって、金属酸化物を結晶化させるために、すなわち、金属酸化物層の結晶質部分を一定のレベルに確保することで、金属酸化物層の電気伝導度を確保するためには、活性化（activation）工程を実施することが好ましいが、前記金属酸化物層を活性化するためのアニーリング工程は、光焼結方法により行うことができる。
【０１０５】
金属酸化物層に光を照射すると、前記金属酸化物層に熱が発生し、発生した熱により金属酸化物の結晶化が進行される。
【０１０６】
金属酸化物は、蒸着装備によって蒸着することができ、金属酸化物層の厚さは２ｎｍ乃至３０ｎｍ、好ましくは２ｎｍ〜１０ｎｍで形成することができる。
【０１０７】
金属酸化物をコーティングした後には、金属酸化物の表面に透明導電性酸化物をコーティングする（Ｓ３０）。
【０１０８】
透明導電性酸化物は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＡＺＯ（Al-doped zinc oxide）、ＩＷＯ（indium tungsten oxide）または水素がドープされたＩＯ：Ｈ（indium oxide）の内、少なくとも一つを物理的気相蒸着法または化学的気相蒸着法のような様々な膜の形成方法を用いて金属酸化物の上にコーティングすることができる。
【０１０９】
このような透明導電性酸化物で形成された透明導電性酸化物層は、透明電極層及び/または反射防止膜として作用することができ、金属酸化物層との接触抵抗を下げることができる。そして銅（Ｃｕ）のような金属を含む電極部が金属酸化物層に直接接触しないようにして、キャリアの再結合が増加されたことと、電極部に含まれる金属物質のイオンが金属酸化物層に拡散されることを防止することができる。
【０１１０】
このとき、金属酸化物層と透明導電性酸化物層は、互いに異なる物質で形成され、透明導電性酸化物層の電気伝導度は、金属酸化物層の電気伝導度よりさらに高いことができる。
【０１１１】
透明導電性酸化物層は、金属酸化物層と同様に非晶質部分と結晶質部分を一緒に含む。したがって、透明導電性酸化物層の電気伝導度を一定のレベルに確保するためには、アニーリング工程が要求されるが、透明導電性酸化物層のアニーリングも光焼結方法により実施することができる。
【０１１２】
透明導電性酸化物をコーティングした後は、透明導電性酸化物の表面に電極形成物質をコーティングする（Ｓ４０）。
【０１１３】
電極形成物質は、銅、銅‐銀、及び銅‐ニッケルの内から選ばれた少なくとも一種類の微細金属粒子と、バインダー及び溶剤を含む導電性ペーストで形成することができる。
【０１１４】
微細金属粒子は、ナノの大きさ、例えば１０ｎｍ乃至２００ｎｍの大きさで形成することができ、導電性ペーストに含まれる複数の微細金属粒子は、第１平均大きさ（または平均粒径）を有する複数の第1微細金属粒子と、第１平均大きさ（または平均粒径）より大きい第２平均大きさ（または平均粒径）を有する複数の第２微細金属粒子を含むことができる。
【０１１５】
導電性ペーストは、前記した微細金属粒子とバインダー及び溶剤を導電性ペーストの総重量に対して５０〜８０重量％、１５〜４０重量％、及び５〜４０重量％で混合して形成することができる。
【０１１６】
微細金属粒子を分散させるために使用される溶媒としては、エチレングリコール（ethylene glycol）、ジエチレングリコール（diethylene glycol）、トリエチレングリコール（triethylene glycol）、ポリエチレングリコール（poly-ethylene glycol）、プロピレングリコール（propylene glycol）、ジプロピレングリコール（dipropylene glycol）、ヘキシルキシレングリコール（hexylene glycol）、グリセリン（glycerine）、イソプロピルアルコール（iso-propyl alcohol）、２−メトキシエタノール（２-methoxy ethanol）、ペンチルアルコール（pentyl alcohol）、ヘキシルアルコール（hexyl alcohol）、ブチルアルコール（butyl alcohol）、オクチルアルコール（octyl alcohol）、ホルムアミド（Form amide）、メチルエチルケトン（methyl ethyl ketone）、エチルアルコール（ethyl alcohol）、メチルアルコール（methyl alcohol）、アセトン（acetone）または２種以上の混合物でバインダーや導電性ペーストの粘度に応じて適切に合わせて使用することができる。
【０１１７】
また、導電性ペーストの分散性及び還元性を向上させるためにバインダーを添加することができるが、好ましくは、ポリビニルフィルローリードン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール、ポリメチルメタクリレート、デキストラン、アゾビスとドデシルベンゼン硫酸ナトリウムなどをバインダーとして使用することができるが、これは必須的ではない。
【０１１８】
前記導電性ペーストを基板上にプリンティングする方法としては、スクリーンプリンティング（screen printing）、インクジェットプリンティング（inkjet printing）、微細接触プリンティング（micro-contact printing）、インプリンティング（imprinting）、グラビアプリンティング（gravure printing） 、グラビア - オフセットプリンティング（gravure-offset printing）、フレキソプリンティング（Flexography printing）及びスピンコーティング（spin coating）から選択される1つ以上の方法が使用されることができる。他の方法も使用することができる。
【０１１９】
前記プリンティングされた導電性ペーストは、乾燥（drying）過程を経るが、乾燥（drying）過程の工程では、熱風器、オーブン（heat chamber）、ホットプレート（hot plate）、赤外線、またはこれの組み合わせを使用することができ、乾燥（drying）温度では、シリコン基板に損傷を与えないため、６０〜２００℃に維持することが望ましい。
【０１２０】
電極形成物質をコーティングした後、光焼結装置を使用して、電極形成物質を光焼結する（Ｓ５０）。
【０１２１】
電極形成物質を光焼結すると、透明導電性酸化物で形成された透明導電性酸化物層を活性化させるためのアニーリング（annealing）が実行される。
【０１２２】
そして、金属酸化物で形成された金属酸化物層を活性化させるためのアニーリングもまた実行される。
【０１２３】
したがって、光焼結段階（Ｓ５０）を行うと、金属酸化物層と透明導電性酸化物層及び電極部を同時に形成することができる。
【０１２４】
以下、図１および図３〜図４を参照して、光焼結装置とこれを用いた光焼結方法について説明する。
【０１２５】
光焼結装置は、光出力部１０は、電源部（図示せず）、蓄電部（図示せず）、及び移送部２０を含むことができる。
【０１２６】
光出力部１０は、ランプ１１、反射板１３、光波長フィルタ１５、光誘導部１７及び冷却部１９を含むことができる。
【０１２７】
光出力部１０は、移送部２０の上部に配置され、電源部から電圧と電流の入力を受ける。そして蓄電部から集積された電荷の印加を受けてアークプラズマを生成して、半導体基板１１０の表面にパルス形態の白色光を出力し、パルス形態の白色光の照射を介して金属酸化物、透明導電性酸化物及び電極形成物質を焼結する。
【０１２８】
ランプ１１は、キセノンフラッシュランプ（Xenon Flash Lamp）であり、白色光を面の形で照射する。
【０１２９】
キセノンフラッシュランプは、シリンダ形状の密封された石英管の中に注入されたキセノンガスを含む構成からなる。このようなキセノンガスは、入力を受けた電気エネルギーによって光エネルギーを出力して、５０％を超えるエネルギー変換率を有する。
【０１３０】
また、キセノンフラッシュランプは、内部の両方に陽極と陰極の形成のためにタングステンなどの金属電極が形成される。このような構成からなるランプ１１に電源部から発生された高い電源と電流が印加されると、内部に注入されたキセノンガスがイオン化され、陽極と陰極との間にスパークが発生する。
【０１３１】
このとき、蓄電部で集積された電荷が印加されると、ランプ１１の内部で発生したスパークを介して約１０００Ａの電流が１ｍｓ乃至１０ｍｓの間、電流が流れながらランプ１１の内部には、アークプラズマが発生し、強い強さの光が発生する。
【０１３２】
ここで発生した光は、１６０ｎｍ乃至２．５ｍｍの間の紫外線から赤外線までの広い波長帯域の光スペクトルを内蔵しているため、白色光に見える。
【０１３３】
本実施形態においては、キセノンフラッシュランプを使用することを例に挙げて説明したが、このような目的を達成することができるランプであれば、どのような種類を使用してもよい。
【０１３４】
このとき、ランプ１１を用いた照射条件は、図４に示すように、光を照射するランプ１１のエネルギー（Total Energy、Ｅ）、パルス幅（Pulse Width、Ｗ）、パルス数（Pulse Number、Ｎ）とパルスギャップ（Pulse Gap、Ｇ）などのようなパラメータ（parameter）によって調節されることができる。
【０１３５】
電極形成物質を光焼結するためには、電極形成物質に含まれたバインダーを溶融させると共に、ナノの大きさの金属粒子を溶融させるためのエネルギーが必要である。
【０１３６】
本実施形態において、ランプ１１のエネルギー（Ｅ）は、約５Ｊ/cm2〜５００Ｊ/cm2である。
【０１３７】
ランプ１１のエネルギー（Ｅ）が５Ｊ/cm2未満の場合には、電極形成物質の光焼結及び金属酸化物と透明導電性酸化物のアニーリング（または焼結）が円滑に行われないことがあり、エネルギー（Ｅ）が５００Ｊ/cm2を超える場合には、光焼結装置に過負荷がかかるおそれがある。
【０１３８】
そして、ランプ１１のパルス幅（Ｗ）は、光焼結段階の効率を考慮すると、０．１ｍｓ〜５０ｍｓであることが好ましく、さらに好ましくは０．１ｍｓ〜２０ｍｓで有り得る。
【０１３９】
また、ランプ１１のパルス数（Ｎ）は、光焼結段階の効率性を考慮すると、１回〜１００回のことが好ましく、さらに好ましくは１回〜５０回で有り得る。
【０１４０】
ランプ１１のパルス数（Ｎ）が３回以上の場合キセノンフラッシュランプのパルスギャップは、焼結段階の効率性及び光焼結装置の寿命への影響などを考慮すると、１ｍｓ〜１００ｍｓであることが望ましく、さらに好ましくは５ｍｓ〜５０ｍｓで有り得る。
【０１４１】
反射板１３は、ランプ１１の上部に配置され、ランプ１１から半導体基板１１０の反対方向に出力されるパルス形態の白色光に対して半導体基板１１０方向に出力されるように、光経路を変更する。
【０１４２】
光波長フィルタ１５は、ランプ１１の下部に配置され、既設定された波長帯域を有する極短波白色光をフィルタリングする。したがって、光波長フィルタ１５は、半導体基板１１０の種類に応じて照射される光の波長帯域を選択的に遮断する。
【０１４３】
光誘導部１７は、光波長フィルタ１５の下部に配置され、パルス形態の白色光が半導体基板１１０に照射されるようにパルス形態の白色光の位置を調節する。
【０１４４】
冷却部１９は、ランプ１１の表面温度を下げるために冷却水を冷却通路（図示せず）を介してランプ１１に供給する。
【０１４５】
電源部は、電圧と電流を発生し、発生した電圧と電流を光出力部１０に伝送することができる。
【０１４６】
蓄電部は電荷を集積及び貯蔵して光出力部１０のランプ１１の両電極間にスパークが発生する場合、貯蔵した電荷をランプ１１に伝達する。
【０１４７】
移送部２０は、コンベアベルトのように、光出力部１０の下部に配置され、半導体基板１１０を一方向に移送させる。このとき、移送部２０は、半導体基板１１０を加熱するための加熱板（図示せず）または半導体基板１１０を冷却させるための冷却板（図示せず）をさらに含むことができる。
【０１４８】
このように、半導体基板１１０を加熱板を介してさらに加熱する場合には、少ない極短波白光エネルギーでも、光焼結を行うことができ、だけでなくランプ１１の寿命もまた延ばすことができる。また、半導体基板１１０を冷却板を介してさらに冷却させる場合には、半導体基板１１０の損傷を防止したり、減少させることができる。
【０１４９】
このような構成の光焼結装置を用いて、金属酸化物、透明導電性酸化物及び電極形成物質を光焼結する方法について説明する。
【０１５０】
金属酸化物、透明導電性酸化物及び電極形成物質を順次コーティングした後、半導体基板にパルス形態の白色光（light）を照射して、金属酸化物、透明導電性酸化物及び電極形成物質を焼結させて金属酸化物層、透明導電性酸化物層及び電極部を形成する。
【０１５１】
このとき、低温（例えば、５００℃以下）で電極形成物質の溶剤とバインダーの蒸発が成れる。
【０１５２】
具体的には、電極形成物質に含まれる溶剤は、少なくとも８０℃の温度で蒸発することができる。一例として、溶剤は８０℃〜１５０℃の温度で蒸発することができる。
【０１５３】
そして、バインダーは、約１００℃以上の温度で蒸発することができる。一例として、バインダーは１００℃〜５００℃の温度で蒸発することができる。
【０１５４】
しかし、これに限定されず、バインダーは溶剤と同じ温度で蒸発することができる。
【０１５５】
パルス形態の白色光を照射すると、電極形成物質が光焼結され、透明導電性酸化物層と金属酸化物層が、それぞれアニーリング（annealing）される。
【０１５６】
パルス形態の白色光の照射時間（さらに正確には、１回照射時間）は、約０．１〜１０ｍｓで有り得、電極形成物質に含まれた微細金属粒子、バインダー及び溶剤の含有量に応じて調節することができる。
【０１５７】
一例として、パルス形の白色光の照射時間（さらに正確には、１回の照射時間）は、約０．１〜２ｍｓで有り得、総１０回〜３０回で照射されて、層１ｍｓ乃至４０ｍｓに照射することができる。
【０１５８】
このような範囲内で、金属酸化物と透明導電性酸化物及び電極形成物質の焼結が効果的に成れることができる。
【０１５９】
さらに、焼結に要求する時間が非常に短いので、銅（Ｃｕ）のように酸化しやすい微細金属粒子を短時間内に焼結することができ、微細金属粒子の酸化を防止することができる。
【０１６０】
一般的に、銅は、熱化学的平衡によってその表面に酸化層が形成されており、焼結が非常に難しく、焼結後にも導電性が減少することで知られている。また、レーザー焼結法は、非常に小さな面積の焼結のみが可能で、実用性が低下する問題点があった。
【０１６１】
しかし、キセノンフラッシュランプを用いて微細金属粒子にパルス形態の白色光を短時間照射して微細金属粒子を焼結することにより、銅を含む微細金属粒子の酸化現象の発生を防止したり、減少させることができる。
【０１６２】
以上では、金属酸化物と透明導電性酸化物及び電極形成物質を１回の光焼結工程により焼結する実施形態について説明した。
【０１６３】
ところで、図１に示した第１実施形態に係れば、電極形成物質の下部に位置する金属酸化物と透明導電性酸化物の部分は、上部に位置する電極形成物質によって完全に焼結されない可能性もある。
【０１６４】
したがって、電極形成物質の直下部に位置する部分の金属酸化物と透明導電性酸化物が完全に焼結（またはアニーリング）することができるようにするために、図２に示した第２実施形態に係る製造方法を使用ことができる。
【０１６５】
第２実施形態に示した異種接合太陽電池の製造方法が、第１実施形態に示した異種接合太陽電池の製造方法と異なる点は、金属酸化物と透明導電性酸化物をコーティングした後、光焼結工程を実施して金属酸化物層と透明導電性酸化物層を形成し（Ｓ５０‘）、以後電極形成物質をコーティングした後（Ｓ４０）、再び光焼結工程を実施して電極形成物質を焼結することにより、電極部を形成するものである（Ｓ５０）。
【０１６６】
このとき、電極形成物質の光焼結は、前述した第1実施形態と同一の条件で実施することができる。
【０１６７】
例えば、電極形成物質の光焼結は５Ｊ/cm2〜５００Ｊ/cm2のエネルギー（Ｅ）、０．１ｍｓ〜５０ｍｓのパルス幅（Ｗ）、１回〜１００回のパルス数（Ｎ）、及び１ｍｓ〜１００ｍｓのパルスギャップを有するキセノンフラッシュランプを用いて実施することができる。
【０１６８】
そして金属酸化物と透明導電性酸化物の光焼結（Ｓ５０‘）は、電極形成物質を光焼結する際に使用するキセノンフラッシュランプを用いて実施することができる。
【０１６９】
このとき、金属酸化物と透明導電性酸化物の光焼結（Ｓ５０‘）は、キセノンフラッシュランプを使用して実施するが、キセノンフラッシュランプのエネルギーとパルス数を電極形成物質を光焼結する際に使用するエネルギーとパルス数よりも下げた状態で実施することができる。
【０１７０】
以下、図５〜図８を参照して、本発明の様々な実施形態に係る異種接合太陽電池について説明する。
【０１７１】
以下の説明においては、第１及び第２金属酸化物層は、前述した第１及び第２実施形態で説明したように、金属酸化物を光焼結して形成した層をいい、第１及び第２透明導電性酸化物層は、前述した第１及び第２実施形態で説明したように、透明導電性酸化物を光焼結して形成した層をいい、第１及び第２電極部は、前述した第1及び第２実施形態で説明したように、電極形成物質を光焼結して形成した層をいう。
【０１７２】
したがって、図５乃至図８の実施形態に係る太陽電池を説明するに当たって、前記層（第１及び第２金属酸化物層、第１及び第２透明導電性酸化物層、第１及び第２電極部）の製造方法についての詳細な説明は省略する。
【０１７３】
まず、図５は、両面受光型太陽電池の断面図を示したものであり、両面受光型太陽電池は、半導体基板１１０、半導体基板１１０の第1面及び第２面にそれぞれ位置する第１トンネル層１２０Ａと第２トンネル層１２０Ｂ、第１トンネル層１２０Ａの上に位置し、半導体基板１１０と反対導電型を有する金属酸化物で形成されてエミッタ部に作用する第２金属酸化物層１３０Ａ、第２金属酸化物層１３０Ａの上に位置し、反射防止膜及び/または透過電極層で作用する第１透明導電性酸化物層１４０Ａ、第１透明導電性酸化物層１４０Ａの上に位置し、第１透明導電性酸化物層１４０Ａを介して第２金属酸化物層１３０Ａと電気的に接続される第１電極部１５０、第２トンネル層１２０Ｂの上（具体的に、後面）に位置し、半導体基板と同じ導電型を有する金属酸化物で形成されて後面電界部で作用する第１金属貨物層（１３０Ｂ）、第１金属酸化物層１３０Ｂの上（具体的に、後面）に位置し、反射防止膜及び/または透過電極層で作用する第２透明導電性酸化物層１４０Ｂ、第２透明導電性酸化物層１４０Ｂの上（具体的に、後面）に位置し、前記第２透明導電性酸化物層１４０Ｂを介して第１金属酸化物層１３０Ｂと電気的に接続される第２電極部１６０を含む。
【０１７４】
このとき、前記第１トンネル層１２０Ａと第２トンネル層１２０Ｂは、備えないこともある。
【０１７５】
半導体基板１１０は、第1面（以下、「前面」と称する）と第２面（以下、「後面」と称する）を含み、前面（front surface）と後面（back surface）は、互いに反対側に位置する。
【０１７６】
半導体基板１１０は、図１に関連して説明した半導体基板で有り得るから、詳細な説明は省略する。
【０１７７】
半導体基板１１０の前面に位置する第１トンネル層１２０Ａと、半導体基板の後面に位置する第２トンネル層１２０Ｂは、誘電体材質または半導体物質を蒸着して形成され、図１と関連して説明した、トンネル層で有り得るから、詳細な説明は省略する。
【０１７８】
第１トンネル層１２０Ａの上に位置する第２金属酸化物層１３０Ａは、第１導電型の反対である第２導電型を有し、第２トンネル層１２０Ｂの上（具体的には、後面）に位置する第１金属酸化物層１３０Ｂは、第１導電型を有する。
【０１７９】
第１金属酸化物層１３０Ｂと第２金属酸化物層１３０Ａは、前述した第1実施形態または第２実施形態で説明したように金属、特に遷移金属（例えば、モリブデン、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛、マンガン、ニッケル、及びクロムなど）の内、少なくとも一つと酸素を含む金属酸化物をコーティングした後、図３に示した光焼結装置を用いた光焼結工程により焼結して形成することができ、含有された遷移元素の固有のフェルミレベルによって第１導電型または第２導電型を有する。
【０１８０】
したがって、金属酸化物で形成された第１金属酸化物層１３０Ｂは、後面電界部で機能でき、第２金属酸化物層１３０Ａは、エミッタ部で機能することができる。
【０１８１】
このとき、第１金属酸化物層１３０Ｂと第２金属酸化物層１３０Ａは、前述した第1実施形態と同様に電極部（１５０、１６０）の光焼結工程で電極形成物質と同時に焼結（またはアニーリング）、または、前述した第２実施形態のように、電極部（１５０、１６０）の光焼結工程とは別に備えた光焼結（またはアニーリング）工程によって焼結することができる。
【０１８２】
第２金属酸化物層１３０Ａの上に位置する第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第１金属酸化物層１３０Ｂの上（具体的には、後面）に位置する第２透明導電性酸化物層１４０Ｂは、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成されることができ、透明電極層及び/または反射防止膜として機能する。
【０１８３】
第１金属酸化物層１３０Ｂまたは第２金属酸化物層１３０Ａが酸化タングステンまたは酸化ニッケルで形成された場合、タングステンまたはニッケルは電極部の銅と互に付くようになって銅の拡散を防止することができる。
【０１８４】
したがって、金属酸化物層（１３０Ａ及び/または１３０Ｂ）を酸化タングステンまたは酸化ニッケルで形成すると、銅を含む電極部（１５０及び/または１６０）から銅粒子が半導体基板１１０の方向に拡散されることを防止することができる。
【０１８５】
したがって、この場合には、酸化タングステンまたは酸化ニッケルで形成された金属酸化物層（１３０Ａ及び/または１３０Ｂ）の上部に位置する透明導電性酸化物層（（１４０Ａ及び/または１４０Ｂ）をＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成することができる。
【０１８６】
しかし、第１金属酸化物層１３０Ｂ及び/または第２金属酸化物層１３０Ａが、前記金属酸化物（酸化タングステンと酸化ニッケル）を除外した他の材質（銅粒子の拡散を防止しない金属酸化物材質）で形成された場合には、電極部（１５０、１６０）に含有された銅粒子の拡散を防止するために、透明導電性酸化物層をタングステンが含有された透明導電性酸化物層、例えば、ＩＷＯで形成することが望ましい。
【０１８７】
したがって、第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第２透明導電性酸化物層１４０Ｂは、下部に位置する金属酸化物層の材質に応じて、互いに同一の物質で形成されるか、別の物質で形成されることができる。
【０１８８】
そして、第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第２透明導電性酸化物層１４０Ｂが互いに
異なる物質で形成される場合、銅粒子の拡散を防止しない金属酸化物材質で形成された金属酸化物層と電極部の間に位置する透明導電性酸化物層は、ＩＷＯで形成され、銅粒子の拡散を防止することができる金属酸化物材質（酸化タングステン及び酸化ニッケル）で形成された金属酸化物層と電極部との間に位置する透明導電性酸化物層はＩＴＯ、ＩＺＯ、及びＡＺＯの内から選択されたいずれか１つの物質で形成されることができる。
【０１８９】
第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第２透明導電性酸化物層１４０Ｂは、蒸着工程によって蒸着された後、図３に示した光焼結装置を用いたアニーリング工程によって形成することができる。
【０１９０】
このとき、第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第２透明導電性酸化物層１４０Ｂは、前述した第1実施形態と同様に電極部（１５０、１６０）の光焼結工程で電極形成物質と同時に焼結したり、前述した第２実施形態のように、電極部（１５０、１６０）の光焼結工程とは別に備えた光焼結工程によって焼結することができる。
【０１９１】
前述したトンネル層（１２０Ａ、１２０Ｂ）、金属酸化物層（１３０Ａ、１３０Ｂ）及び、透明導電性酸化物層（１４０Ａ、１４０Ｂ）は、半導体基板１１０がテクスチャリング表面を有する場合、半導体基板１１０と類似に、複数の凹凸を備えたテクスチャリング表面を有するようになる。
【０１９２】
第１透明導電性酸化物層１４０Ａの上に位置する第１電極部１５０は、互いに離隔して位置し、それぞれが定められた一定の方向に長く伸びた複数の第１フィンガー電極１５０Ａを含むことができる。
【０１９３】
このとき、複数の第１フィンガー電極１５０Ａは、第１透明導電性酸化物層１４０Ａを介して第２金属酸化物層１３０Ａと電気的に接続することができる。
【０１９４】
複数の第１フィンガー電極１５０Ａは、前述した電極形成物質で形成されるので、詳細な説明は省略する。
【０１９５】
複数の第１フィンガー電極を形成する電極形成物質は、図３に示した光焼結装置を用いた光焼結工程によって焼結することができる。
【０１９６】
第２透明導電性酸化物層１４０Ｂの上（具体的には、後面）に位置する第２電極部１６０は、半導体基板１１０の後面に互いに離隔して位置し、それぞれが第１フィンガー電極１５０Ａと同じ方向に長く伸びて位置する複数の第２フィンガー電極１６０Ａを含むことができる。
【０１９７】
複数の第２フィンガー電極１６０Ａは、半導体基板１１０を中心に、複数の第１フィンガー電極１５０Ａと対応して向き合うところに位置することができる。これにより、第１フィンガー電極１５０Ａと第２フィンガー電極１６０Ａの数は、同一に形成されることがあるが、これに限定されない。
【０１９８】
複数の第２フィンガー電極１６０Ａは、第２透明導電性酸化物層１４０Ｂを介して第１金属酸化物層１３０Ｂと電気的に接続することができる。
【０１９９】
複数の第２フィンガー電極１６０Ａは、複数の第１フィンガー電極１５０Ａと同じ組成の導電性ペーストを同じ方法（光焼結）によって焼結して形成することができる。
【０２００】
これと異なり、複数の第１フィンガー電極１５０Ａと、複数の第２フィンガー電極１６０Ａは、互いに異なる組成の導電性ペーストを光焼結工程により焼結して形成することも可能である。
【０２０１】
一方、両面受光型太陽電池の場合、半導体基板１１０の前面を介して入射される光の量が後面を介して入射される光の量に比べて多いので、後面には、第１フィンガー電極１５０Ａに比べて多くの数の第２フィンガー電極１６０Ａが形成されることができる。
【０２０２】
この場合、第２フィンガー電極１６０Ａとの間の間隔、すなわちピッチ（pitch）は、第１フィンガー電極１５０Ａとの間の間隔より小さいことができ、第１フィンガー電極１５０Ａの間のスペースに第２フィンガー電極１６０Ａが位置することができる。
【０２０３】
そして示さながったが、第１電極部１５０は、複数の第１フィンガー電極１５０Ａと交差（または直交）する方向に延長され、複数の第１フィンガー電極１５０Ａを電気的及び物理的に接続する少なくとも２つの第１バスバー電極をさらに備えることができ、第２電極部１６０は、複数の第２フィンガー電極１６０Ａと交差（または直交）する方向に延長され、複数の第２フィンガー電極１６０Ａを電気的及び物理的に接続する少なくとも２つの第２バスバー電極をさらに備えることができる。
【０２０４】
この場合、隣接した太陽電池を電気的に接続するために、第１バスバー電極と第２バスバー電極は、半導体基板１１０の前面と後面の互いに対応する位置にそれぞれ形成されることができる。
【０２０５】
このような構成の両面受光型太陽電池は、太陽電池に照射された光が第２金属酸化物層１３０Ａと第１金属酸化物層１３０Ｂを介して、半導体基板１１０に入射され、半導体基板１１０に入射された光エネルギーによって電子‐正孔対が発生する。
【０２０６】
このとき、半導体基板１１０の前面（front surface）及び／または後面（back surface）がテクスチャリング表面を備えるので、半導体基板１１０の前面（front surface）と後面（back surface）での光反射が減少し、テクスチャリング表面から入射と反射動作が行われ、太陽電池の内部に光が閉じ込められるので、光の吸収率が増加して、両面受光型太陽電池の効率が向上する。
【０２０７】
これに加えて、第１透明導電性酸化物層１４０Ａ及び第２透明導電性酸化物層１４０Ｂによって半導体基板１１０に入射される光の反射損失が減って、半導体基板１１０に入射される光の量はさらに増加する。
【０２０８】
半導体基板１１０の内部で生成された電子‐正孔対は、互いに分離され、半導体基板１１０がｎ型の導電型を有する場合、電子はｎ型の導電型を有する半導体基板１１０の後面（具体的には、第１金属酸化物層）の方向に移動し、正孔はｐ型の導電型を有する第２金属酸化物層１３０Ａの方向に移動する。
【０２０９】
このように、第１金属酸化物層１３０Ｂの方向に移動した電子は、第１金属酸化物層１３０Ｂを介して第２電極部１６０に移動し、第２金属酸化物層１３０Ａの方向に移動した正孔は第１電極部１５０に移動する。
【０２１０】
したがって、互いに隣接した太陽電池において、いずれか１つの太陽電池の第１電極部１５０と、他の１つの太陽電池の第２電極部１６０を導電性リボン（またはインターコネクタ）に接続すると、電流が流れるようになり、これを外部からの電力として利用することになる。
【０２１１】
以下、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る異種接合太陽電池について説明する。
【０２１２】
本実施形態において、半導体基板１１０の前面に位置する第１トンネル層１２０Ａ、第２金属酸化物層１３０Ａ、第１透明導電性酸化物層１４０Ａ及び第１電極部１５０の構造と、半導体基板１１０の後面に位置する第２トンネル層１２０Ｂ及び第１金属酸化物層１３０Ｂの構造は、前述した図５の第１実施形態の異種接合太陽電池と同一である。
【０２１３】
しかし、本実施形態の異種接合太陽電池は、半導体基板１１０の後面に位置する第１金属酸化物層１３０Ｂの上（具体的には、後面）に、第２電極部１６０が位置し、本実施形態の第２電極部１６０は、面（sheet）状の第２電極１６０Ｂを含む。
【０２１４】
すなわち、本実施形態の異種接合太陽電池における第２電極部１６０は、フィンガー電極を備えず、面形状の第２電極１６０Ｂは、実質的に第１金属酸化物層１３０Ｂの後面全体を覆う。
【０２１５】
示さながったが、第２電極部１６０は、第１電極部１５０のバスバー電極と対応する位置にバスバー電極を備えることも可能であり、この場合、面形状の第２電極１６０Ｂは、バスバー電極が形成される領域を除外した残りの領域の第１金属酸化物層１３０Ｂを覆うことができる。
【０２１６】
このような構造の異種接合太陽電池は、半導体基板１１０の後面側に位置する面形状の第２電極１６０Ｂにより、半導体基板１１０の後面を介しては光が入射されないので、片面受光型（unifacial）の異種接合太陽電池として使用することができる。
【０２１７】
図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る異種接合太陽電池について説明する。
【０２１８】
本実施形態においては、後面接合型異種接合太陽電池に関し、半導体基板１１０の前面（front surface）には、前面電界部１３０Ｂ’が位置する。
【０２１９】
前面電界部１３０Ｂ’は、後面電界部に作用する第１金属酸化物層１３０Ｂと同じ金属酸化物で形成されることができる。したがって、第１金属酸化物層１３０Ｂと前面電界部１３０Ｂ’は、互いに同一の物質で形成されることができる。
【０２２０】
しかし、前面電界部１３０Ｂ’は、第１金属酸化物層１３０Ｂと同じ導電型を有する他の種類の金属酸化物で形成されることもあり、また、ドーパントを含有した非晶質シリコン層で形成されることもできる。
【０２２１】
前面電界部１３０Ｂ’の上には反射防止膜１７０が位置し、反射防止膜１７０は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）及び酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）の少なくとも1つで形成することができる。
【０２２２】
反射防止膜１７０は、太陽電池に入射される光の反射度を低減し、特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池の効率を高める。
【０２２３】
反射防止膜１７０は、単一膜構造で形成されることがあるが、二重膜のような多層膜構造を有することができ、必要に応じて省略することもできる。
【０２２４】
半導体基板１１０の後面には、第２トンネル層１２０Ｂが位置し、第２トンネル層１２０Ｂの上（具体的には、後面）には、第１金属酸化物層１３０Ｂと第２金属酸化物層１３０Ａが互いに離隔された状態で交互に位置する。
【０２２５】
それと第２金属酸化物層１３０Ａの上（具体的には、後面）には、第１透明導電性酸化物層１４０Ａと第１電極部１５０が順次コーティングされ、第1金属酸化物層１３０Ｂの上（具体的には、後面）には、第２透明導電性酸化物層１４０Ｂと第２電極部１６０が順次コーティングされる。
【０２２６】
第１透明導電性酸化物層１４０Ａは、第２透明導電性酸化物層１４０Ｂと、互いに離隔された状態で交互に位置し、第１電極部１５０は、第２電極部１６０と、互いに離隔された状態で交互に位置する。
【０２２７】
ここで、透明導電性酸化物層（１４０Ａ、１４０Ｂ）の幅は、金属酸化物層（１３０Ａ、１３０Ｂ）の幅以下に形成されることができ、電極部（１５０、１６０）の幅は、透明導電性酸化物層（１４０Ａ、１４０Ｂ）の幅以下に形成することができる。
【０２２８】
そして、第１金属酸化物層１３０Ｂの幅と第２金属酸化物層１３０Ａの幅は、互いに同一に形成されるか、 互いに異なるように形成することができる。
【０２２９】
以下、図８を参照して本発明の第４実施形態の異種接合太陽電池について説明する。
【０２３０】
本実施形態の異種接合太陽電池は、前面電界部１３０Ｂ’と半導体基板１１０との間に第１トンネル層１２０Ａがさらに位置することを除外した、残りの構成が前述した図７の第３実施形態の異種接合太陽電池と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【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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