(57)【要約】  【課題】太陽電池素子が有する半導体基板の寸法や形状のばらつきの影響を受けにくい太陽電池素子の製造方法および製造装置を提供すること。  【解決手段】第１導電型を有する半導体基板２上に第２導電型を有する半導体層２ａが形成されてなる太陽電池素子の製造方法であって、半導体基板２の形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき、半導体層２ａを除去する部分を決定し、半導体層２ａの一部を除去する除去工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有する半導体基板上に第２導電型を有する半導体層が形成されてなる太陽電池素子の製造方法であって、
前記半導体基板の形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、
前記情報に基づき、前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する除去工程と、を備えた太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
前記認識工程は、前記半導体基板の形状を撮像して行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
前記除去工程は、レーザ加工、サンドブラスト加工またはダイシング加工であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記除去工程は、ＹＶＯ４レーザによるレーザ加工であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
第１導電型を有する半導体基板上に第２導電型を有する半導体層が形成されてなる太陽電池素子の製造装置であって、
前記半導体基板の形状を認識し、該形状の情報を取得する撮像部と、
前記情報に基づき、前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する加工部と、を備えた太陽電池素子の製造装置。
【請求項６】
前記加工部は、レーザ装置、サンドブラスト装置またはダイシング装置であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項７】
前記加工部は、前記半導体基板が配置される載置面を有する載置台をさらに備え、
該載置台は、前記載置面に発光部を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項８】
前記載置台は、前記半導体基板を前記撮像部の直下に、順次、搬送する可動機構を有することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を用いた太陽光発電が注目を集めている。
【０００３】
この太陽電池素子は、単結晶または多結晶シリコン基板を使用したものが主流となっており、市場からはより高効率で安価な太陽電池素子が望まれている。
【０００４】
シリコン基板を使用した太陽電池素子の製造工程には、Ｐ型の導電型を有するシリコン基板の表面にリンなどを拡散してＮ型の導電型を有する半導体層を形成してＰＮ接合を形成する工程がある。また、太陽電池素子で発生した電流を取り出すための電極の配置に応じて、リークを低減するために、部分的にＰ型とＮ型を分離（ＰＮ分離）する工程がある。
【０００５】
このＰＮ分離は、シリコン基板の表面に形成された半導体層の一部をレーザで除去することによって行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平５−７５１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のレーザによる第１導電型と第２導電型との分離（ＰＮ分離）は、シリコン基板の標準的な外形形状を基準として、レーザを走査するプログラムが組まれており、該プログラムに基づいて、レーザを照射することによって半導体層を除去していた。
【０００８】
しかしながら、シリコン基板は、実際には寸法や形状の大きさにばらつきがあり、シリコン基板の製造中の不備により、外形に欠けが生じてしまう場合があった。
【０００９】
このような寸法や形状の大きさにばらつきのあるシリコン基板に対して、予め決定された所定のプログラムに基づいてレーザを走査すると、所望の位置でＰＮ分離ができない場合があった。このようなＰＮ分離が不十分なシリコン基板を有する太陽電池素子では、リーク電流が増大し、光電変換効率が低下する可能性があった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、太陽電池素子が有する半導体基板の寸法や形状のばらつきの影響を受けにくい太陽電池素子の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の太陽電池素子の製造方法は、第１導電型を有する半導体基板上に第２導電型を有する半導体層が形成されてなる太陽電池素子の製造方法であって、前記半導体基板の形状を認識し、該形状の情報を取得する認識工程と、前記情報に基づき、前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する除去工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の太陽電池素子の製造装置は、第１導電型を有する半導体基板上に第２導電型を有する半導体層が形成されてなる太陽電池素子の製造装置であって、前記半導体基板の形状を認識し、該形状の情報を取得する撮像部と、前記情報に基づき、前記半導体層を除去する部分を決定し、前記半導体層の一部を除去する加工部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽電池素子の製造方法によれば、個々の半導体基板の形状を認識し、各半導体基板の形状に応じて半導体層を除去する位置を決定しているため、半導体基板の形状にばらつきがあっても、所望の位置で半導体層を除去できる。その結果、本発明の製造方法によれば、第１導電型と第２導電型の分離を精度良く行うことができるため、リーク電流を低減した太陽電池素子を製造することができる。
【００１４】
本発明の太陽電池素子の製造装置によれば、撮像部で個々の半導体基板の形状を認識し、各半導体基板の形状に応じて加工部で半導体層を除去する位置を決定しているため、半導体基板の形状にばらつきがあっても、所望の位置で半導体層を除去できる。その結果、本発明の製造装置によれば、第１導電型と第２導電型の分離を精度良く行うことができるため、リーク電流を低減した太陽電池素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態で製造される太陽電池素子の一例を示すものであり、図１（ａ）は受光面側から見た平面図であり、図１（ｂ）は非受光面側から見た平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の太陽電池素子の製造方法の実施形態を説明するための模式図である。
【図３】本発明の太陽電池素子の製造装置の実施形態を示す模式図である。
【図４】半導体素子の形状と溝の形状との関係を説明するための模式図である。
【図５】溝と半導体基板の外周側面までの距離と太陽電池素子のリーク電流の関係を示したグラフである。
【図６】本発明の太陽電池素子の製造装置の他の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の太陽電池素子の製造方法または太陽電池素子の製造装置で製造される太陽電池素子の実施形態について説明する。
【００１７】
太陽電池素子１は、光が入射する受光面および該受光面の裏面に相当する非受光面を有する半導体基板２と、受光面に設けられたバスバー電極３およびフィンガー電極４と、非受光面上に設けられた集電部５および出力取出電極６と、を有する。
【００１８】
半導体基板２は、入射された光を電気に変換する機能を有している。このような半導体基板２は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等で構成されており、例えば１辺が１５０〜１６０ｍｍ程度の矩形の平板状のものである。また、半導体基板２は、第１導電型（例えば、Ｐ型）を有している。そして、半導体基板２上（半導体基板２の表面）には、第２導電型（例えば、Ｎ型）の半導体層２ａが形成されており、この半導体基板２と半導体層２ａとの界面でＰＮ接合が形成されている。
【００１９】
半導体基板２の受光面には、図１（ａ）に示すように、幅１ｍｍ〜３ｍｍ程度の幅の広いバスバー電極３と、バスバー電極３に対して略垂直に交わるように設けられており、幅５０〜２００μｍ程度の細いフィンガー電極４とが形成されている。このようなバスバー電極３およびフィンガー電極４の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。また、受光面には、反射防止膜を形成することが望ましい。反射防止膜には、例えば、ＳｉＮｘ膜（Ｓｉ３Ｎ４ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜、またはＺｎＯ膜などを用いることができる。また、反射防止膜の厚さは、材料によって適宜選択されるものであり、光電変換に寄与する入射光に対して無反射条件を実現できるようにすればよい。例えば、多結晶シリコンの半導体基板２の場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度にすればよい。なお、反射防止膜は、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成できる。
【００２０】
半導体基板２の非受光面には、図１（ｂ）に示すように、集電部５と出力取出電極６とが形成されている。この出力取出電極６の厚みは１０μｍ〜２０μｍ程度、幅は３．５ｍｍ〜７ｍｍ程度であり、また集電部５の厚みは１５μｍ〜５０μｍ程度である。
【００２１】
このようなフィンガー電極４および集電部５は、発生したキャリアを集電する役割を有し、バスバー電極３および出力取出電極６は、フィンガー電極４または集電部５で集めたキャリア（電力）を集め、外部に出力する役割を有している。
【００２２】
また、太陽電池素子１では、半導体基板２の側面と集電部５との間における半導体基板２の外周部に、半導体層２ａの一部が除去されてなる溝７が設けられている。この溝７は、半導体基板２と半導体層２ａとで構成されるＰＮ接合の一部を分離するためのものである。
【００２３】
次に、本発明の太陽電池素子の製造方法の実施形態について説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すようにＰ型（第１導電型）の単結晶または多結晶シリコンで構成された半導体基板２を準備する。この半導体基板２は、例えば、ボロン（Ｂ）などのＰ型の導電型を呈する半導体不純物を１×１０１６〜１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有し、比抵抗０．２〜２Ω・ｃｍ程度のものが好適に用いられる。単結晶シリコンからなる半導体基板２の場合はチョクラルスキー法などの引き上げ法などによって作製され、多結晶シリコンからなる半導体基板２の場合は鋳造法などによって作製される。なお、本実施形態では、多結晶シリコンで構成された半導体基板２を用いた例によって説明する。
【００２５】
多結晶シリコンのインゴットは、例えば、鋳造法によって形成され、ワイヤーソーなどを用いて３５０μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下の厚みにスライスして、１５０〜１６０ｍｍ角程度の大きさに切断することによって、半導体基板２とする。なお、半導体基板２の切断面の機械的ダメージ層や汚染層を清浄化するために表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいは、フッ酸とフッ硝酸の混合溶液などでごく微量エッチングすることが望ましい。また、半導体基板２の受光面に、ドライエッチング方法やウェットエッチング方法などを用いて、光反射率低減機能を有する凹凸（粗面化）構造を形成するのが好ましい。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板２表面全面にＮ型（第２導電型）の半導体層２ａを形成する。半導体層２ａは、例えば、半導体基板２にＮ型化を促進するドーピング元素となるＰ（リン）を拡散させることによって形成され、シート抵抗が３０〜３００Ω／□程度とするのが好ましい。これによって、半導体基板２と半導体層２ａとの間にＰＮ接合部が形成される。
【００２７】
この半導体層２ａは、例えば、半導体基板２を７００〜９００℃程度に昇温して維持しながら、拡散源としてガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）雰囲気中で２０〜４０分程度処理する気相熱拡散法などによって、Ｎ型の半導体層２ａが０．２〜０．７μｍ程度の深さに形成される。すなわち、本実施形態では、半導体基板２の表層部が半導体層２ａとなっている。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、受光面の電極であるバスバー電極３およびフィンガー電極４と、非受光面の電極である集電部５および出力取出電極６と、を形成する。
【００２９】
バスバー電極３およびフィンガー電極４は、例えば、銀からなる金属粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ５〜３０重量部、０．１〜１０重量部を添加してペースト状にした銀ペーストを所定の電極形状に塗布し、最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより形成する。塗布法としては、スクリーン印刷法等を用いることができる。
【００３０】
集電部５は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属粉末と有機ビヒクルとを含んでなるペーストを非受光面の外周辺部３〜１０ｍｍ程度を除き、半導体層２ａ上に塗布し、温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）することにより形成する。塗布法としては、スクリーン印刷法等を用いることができる。上述のようなアルミニウムで集電部５を作製すれば、Ｎ型の半導体層２ａに対して逆の導電型の不純物であるアルミニウムを半導体基板２の塗布部分に高濃度に拡散させることができ、半導体層２ａの形成時にＮ型の半導体層をＰ＋型とすることができる。また、出力取出電極６は、銀を主成分とするペーストを所定形状にスクリーン印刷法などを用いて塗布することで形成する。このペーストは、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ５〜３０重量部、０．１〜１０重量部を添加したものである。また、上記ペーストは、集電部５を形成するペーストの少なくとも一部と重畳するように塗布し、乾燥させた後、焼成炉内にて最高温度が７００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより裏面電極（集電部５、出力取出電極６）を形成する。なお、集電部５および出力取出電極６は、半導体基板２にアルミニウムペーストを塗布し、乾燥した後、銀ペーストを塗布し、両者を同時に焼成しても良いし、アルミニウムペーストを塗布した後、焼成して集電部５を形成し、銀ペーストを塗布し、焼成して出力取出電極６を形成して焼成工程を別々にしても構わない。また、アルミニウムペーストを塗布して、集電部５を形成した後に銀ペーストを塗布して出力取出電極６を形成してもよいし、またその逆であってもよい。
【００３１】
次いで、図２（ｄ）に示すように、半導体基板２の非受光面上にある半導体層２ａの一部を除去して溝７を形成し、ＰＮ接合の分離（ＰＮ分離）を行う。このＰＮ分離は、レーザ加工、サンドブラスト加工またはダイシング加工によって行う。
【００３２】
次に、ＰＮ分離の方法について、本発明の太陽電池素子の製造装置の実施形態に基づいて説明する。
【００３３】
本発明の実施形態に係る太陽電池素子の製造装置１０は、図３に示すように、撮像部１１と、加工部２１と、を有する。
【００３４】
撮像部１１は、カメラ１２と、カメラ制御部１３と、を有する。カメラ１２は、半導体基板２の形状を認識する機能を有する。このようなカメラとしては、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を利用できる。カメラ制御部１３は、カメラ１２を操作する機能を有する。このようなカメラ制御部１３としては、例えば、ホワイトバランス等の補正回路、ゲイン・感度補正回路、シャッタースピード制御回路、カメラからの出力信号を増幅するアンプ回路、出力信号をデジタル−アナログ変換するＤＡ変換回路、出力信号のノイズを除去するフィルタ回路、出力信号の変調・復調回路等を備えたものが用いられる。撮像部１１は、半導体基板２の形状を認識して該形状の情報を取得する認識工程を担うとともに、後述する情報処理部２０に該情報を伝達する機能も有している。
【００３５】
加工部２１は、レーザ発振部１４と、レーザ制御部１５と、ミラー１６と、ミラー制御部１７と、レンズ１８と、載置台１９と、情報処理部２０と、を有している。
【００３６】
レーザ発振部１４は、半導体層２ａの一部を半導体基板２より除去するレーザを発振する機能を有する。このようなレーザとしては、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザまたはＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）レーザ等を使用することができる。特に、半導体基板２がシリコン基板であれば、ＹＶＯ４レーザを使用するのが好ましい。レーザによる溝７の形成では、レーザにより半導体層２ａが除去された部分にシリコンの残渣が発生する。この残渣は、レーザの照射位置を中心としてその周辺部に飛び散り、その一部が溝７の内部に入り込み、該溝に付着する場合がある。この残渣は、導電性を有するため、該残渣が導電路となり、太陽電池素子の発電時にリーク電流が発生する可能性がある。これに対し、ＹＶＯ４レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）は、シリコンの吸収が良く、シリコンが高温に上昇し、気化が起こりやすくなるため、残渣の発生を低減することができる。
【００３７】
なお、半導体層２ａを除去する際、図２（ｄ）に示すように、半導体基板２の一部も同時に除去してもよい。
【００３８】
レーザ制御部１５は、レーザの出力等を制御して調整や安定化をするものであり、例えば、レーザ発振部１４に電力を供給する電源回路、レーザ発振部１４の温度を検出および制御するための温度センサ、温度調節回路に加え、冷却水路、冷却水タンク等を備えている。また、レーザ制御部１５は、レーザ発振部１４および光学系に埃を含まない空気を供給するフィルタや送風機、レーザの照射によって蒸散された半導体基板２のヒュームを除去する排気ダクト、該ヒュームをダクトに流入させるためのエアブロー装置、レーザ光が外部に漏れないようにするための遮蔽ユニット、ビームの出力を所定の時間間隔でモニタする焦電センサ等を備えていてもよい。
【００３９】
ミラー１６は、レーザ発振部１４より発振されたレーザの方向（角度）を調整する機能を有し、例えば、ガルバノミラーが好適に用いられる。
【００４０】
ミラー制御部１７は、撮像部１１で得た半導体基板２の形状の情報に基づき、ミラー１６の角度等を制御する機能を有する。すなわち、ミラー制御部１７は、個々の半導体基板２の形状に応じてミラー１６の角度等を制御し、半導体基板２の半導体層２ａを除去する位置を決定し、レーザを半導体層２ａの所望の位置に照射するようにすることができる。
【００４１】
レンズ１８は、入射されるレーザを集光するとともに、焦点面を平面とする機能を有する。したがって、レンズ１８を用いれば、半導体基板２のような平面上のどの部位においてもフォーカスを一定とすることが可能となる。
機能を有する。このようなレンズ１８としては、例えば、一般的な凸レンズのほかフラットフィールドレンズ、Ｆθレンズ等を用いることができる。レンズ等の光学系は、半導体基板２のどの部位に対してもレーザが垂直に入射可能なテレセントリックレンズが好適に用いられる。また、焦点でのレーザのスポット径を変化させたり、ワーキングディスタンスを調整する目的でコンバージョンレンズを用いてもよい。なお、レンズ１８以外にも、光学系を制御するという観点から、光学フィルタや偏光制御板、位相差制御板等を別途設けてもよい。
【００４２】
載置台１９は、載置面でもって半導体基板２を支持する機能を有している。また、載置台１９には、載置面の中央部付近に、該載置面から該載置面の裏面まで貫通する貫通孔を設け、載置台１９の裏面側から真空ポンプ等を用いて半導体基板２を固定してもよい。また、載置台１９には、シーケンサー等により制御されたサーボモーター等の可動機構を取り付け、例えば、ＸＹの２軸方向に自在に動くようにすれば、カメラ１２の直下、レーザ照射位置、半導体基板２の取り出し位置等、半導体基板２を自在に搬送可能となり、半導体層２ａの除去工程を効率良く行うことができる。また、載置台１９は、半導体基板２の形状を確認しやすくするという観点から、載置面に面発光の光源等の発光部を設けることが好適である。
【００４３】
情報処理部２０は、撮像部１１で得た半導体基板２の形状の情報を処理し、半導体層２ａを除去する部分を決定する機能を有している。情報処理部２０は、まず撮像部１１で得た半導体基板２の形状の情報を取得し、半導体基板２の形状を認識する。このとき、例えば、照明としてバックライト光源を備え、モノクロ用のカメラで撮像すれば、半導体基板２は輝度が低く（黒く）、半導体基板２以外の周辺部は輝度が高く（白く）なっている。これらの輝度マップを空間軸で微分することで輝度の勾配が高い部位、すなわち、半導体基板２のエッジとなる外形部分の位置を認識できる。
【００４４】
また、情報処理部２０には、予め、半導体基板２の形状に対して、どの位置に溝７を形成するかを決定するプログラムが組み込まれている。例えば、このプログラムでは、半導体基板２の４つの側面から半導体基板２の中央部（内側）に向かって所定距離ｄだけ離間した位置で半導体層２ａを除去するというアルゴリズムが組み込まれている。半導体層２ａを除去する部位の形状データは、例えば、ＥＩＡ(Electronic Industries Alliance)規定のＮＣデータであるＲＳ−２７４Ｃ等のフォーマットに変換されてレーザ制御部１５およびミラー制御部１７に送信される。
【００４５】
次に、半導体層２ａを除去し、ＰＮ分離を施す除去工程について説明する。まず、受光面および非受光面に電極が形成された半導体基板２をピンアライメントなどで載置台１９上の所定の位置に載置し、固定する。次いで、載置台１９を撮像部１１のカメラ１２の直下に移動させ、カメラ１２で半導体基板２の形状を撮像して形状を認識することにより、形状の情報を取得する。
【００４６】
次いで、撮像部１１で取得した半導体基板２の形状の情報を情報処理部２１に伝送し、該情報処理部２１で上記情報を解析し、レーザを照射して半導体層２ａを除去する位置を決定する。なお、本実施形態では、半導体基板２の側面から内側に向かって所定距離離間した位置でＰＮ分離を行う。
【００４７】
次いで、レーザの照射位置まで載置台１９を移動させる。その後、レーザ発振部１４からレーザ（図３中の点線Ｌ）を照射するとともに、情報処理部２１で算出された半導体層２ａを除去する位置に従い、ミラー制御部１６を駆動させてレーザの照射方向を定め、レンズ１８でレーザを集光させて、半導体基板２（半導体層２ａ）に向かってレーザを照射する。このとき、レーザの各種条件としては、例えば、波長３５５〜１０６４ｎｍのレーザを用いた場合、ＴＥＭＯＯ波、出力５〜３０Ｗ、発振周波数１Ｈｚ〜１ＭＨｚ、ビームウエスト径１〜１００μｍが望ましい。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、個々の半導体基板２の形状を認識し、各半導体基板２の形状に応じて半導体層２ａを除去する位置を決定しているため、半導体基板２の形状にばらつきがあっても、所望の位置で半導体層２ａを除去できる。例えば、矩形状の半導体基板２では、図４（ａ）に示すように、溝７が半導体基板２の側面から内側に向かって所定距離ｄだけ離間した位置に設けられる。そして、この溝７は、半導体基板２の外形状に沿って形成される。また、略台形状の半導体基板２では、図４（ｂ）に示すように、溝７は半導体基板２と相似形の略台形状となる。また、半導体基板２の外周部の一部に欠け部２ｂが生じている半導体基板２では、図４（ｃ）のように、欠け部２ｂの外周部から所定距離ｄだけ離間した位置に溝７が設けられることになる。また、外周部の一部が屈曲している形状を有する半導体基板２では、図４（ｄ）のように、屈曲部２ｃから所定距離ｄだけ離間した位置に、屈曲部２ｃに対応した曲線状の溝７が設けられる。
【００４９】
図５は、上記の方法で形成された溝７の中央部と半導体基板２の外周側面までの距離ｄと太陽電池素子のリーク電流の関係を示したグラフである。本グラフにおいて、太陽電池素子のリーク電流は、距離ｄが０．７ｍｍのときのリーク電流値を１０とした時の相対値として示している。多結晶シリコンからなる半導体基板２の外周部では、インゴットの側面をバンドソーで切除する際のダメージにより、結晶欠陥が生じている。このような結晶欠陥を含むＰＮ接合部では、例えば逆バイアス時に、相対的に負の電位であるＰ型半導体内の電子が欠陥を介してＮ型半導体内伝導帯に励起されるときに、Ｎ層伝導帯に渡った該電子は電極までドリフトして接合リーク電流となりやすい。このような接合リーク電流を減らすためには、Ｐ型の半導体基板２とは陽極側（非受光面側）の半導体層２ａとのＰ−Ｎ接合のうち欠陥を含む面積を減らすほうがよい。つまり、ＰＮ分離の位置は、結晶欠陥を含む部位のうち陽極側Ｎ層（半導体層２ａ）の経路長ができるだけ小さくなる部位、すなわち、半導体層２ａ経路上のできるだけプラス電極に近い位置とすることで接合リーク電流を減らすことが可能となる。上記した事情を考慮した結果、本グラフに示されているように、距離ｄを０．８５ｍｍ以下とすれば、多結晶シリコンからなる半導体基板２の外周部では結晶生じているにすることにより太陽電池素子のリーク電流値を抑制することができ、より高効率の太陽電池素子を提供することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態では、受光面および非受光面に電極を形成した後に半導体層２ａを除去しているが、電極を形成する前に半導体層２ａを除去してもよい。
【００５１】
なお、上述の実施形態では、加工部２１のレーザ制御部１７でレーザの照射方向を制御していたが、レーザの照射方向を固定し、載置台１９に設置したサーボモーターやリニヤサーボモーターに情報処理部２０から情報を伝送することにより、載置台１９を可動させて半導体層２ａの除去を行ってもよい。また、多数の半導体基板２に対して連続的に溝７を形成する場合においては、定期的または一定の半導体基板の枚数ごとにレーザのパワーや照射位置を測定し、所定の値との誤差を測定し、その情報をレーザ発振部１４のレーザ制御部１５やミラー制御部１７にフィードバックし、自動的に補正するようにしても良い。また、撮像部１１は、分解能を上げるという観点から、１つのカメラ１２で半導体基板２を複数の部分に分割して撮像してもよく、また、複数のカメラ１２で１つの半導体基板２に対して複数部分に分割して撮像するようにしても良い。
【００５２】
また、上述の実施形態では、レーザによって半導体層２ａを除去する方法について述べたが、以下ではサンドブラスト加工を用いた方法について説明する。
【００５３】
本発明の他の実施形態に係る太陽電池素子の製造装置１０’は、図６に示すように、加工部２１がレーザ加工による機構の代わりにサンドブラスト加工の機構を有する点で上述の実施形態と相違する。具体的に、本実施形態において、加工部２１は、情報処理部２０と、サンドブラスト装置２２と、載置台駆動部２３と、制御部２４と、を備えている。
【００５４】
サンドブラスト装置２２は、例えば、アルミナや炭化珪素の粒子を投射して、該粒子で半導体層２ａを除去して溝７を形成する機能を有する。また、この粒子では、必要に応じて半導体基板２の一部を除去してもよい。
【００５５】
載置台駆動部２３は、載置台１９を自在に移動させる機構を有している。このような載置台駆動部２３としては、例えば、サーボモーター等を用いることができる。また、載置台駆動部２３は、載置台１９とシャフト等で接続されている。
【００５６】
制御部２４は、サンドブラスト装置２２および載置台駆動部２３を制御する機能を有する。制御部２４は、サンドブラスト装置２２のＯＮ−ＯＦＦを行う。また、制御部２４は、撮像部１１で取得した半導体基板２の形状の情報が情報処理部２０で解析された結果に基づき、載置台駆動部２３の移動を制御することができる。すなわち、このようなサンドブラスト装置２２を用いた本実施形態では、半導体基板２の形状の情報に基づき、載置台駆動部２３を移動させることにより、半導体基板２の所望の位置に溝７を精度良く形成することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１；太陽電池素子
２；半導体基板
２ａ；半導体層
２ｂ：屈曲部
２ｃ：欠け部
３；バスバー電極
４；フィンガー電極
５；集電部
６；出力取出電極
７；溝
１０、１０’；太陽電池素子の製造装置
１１；撮像部
１２；カメラ
１３；カメラ制御部
１４；レーザ発振部
１５；レーザ制御部
１６；ミラー
１７；ミラー制御部
１８；レンズ
１９；載置台
２０；情報処理部
２１；加工部
２２；ブラスト装置
２３；載置台駆動部
２４；制御部
２６；高濃度ドープ層
３２；逆導電型層
【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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