(57)【要約】【課題】本発明は太陽電池およびその製造方法を提供することである。【解決手段】前記太陽電池は第１導電型の第１不純物を含む晶質基板(crystalline substrate)、 第２導電型の第２不純物を含み、前記第１不純物ドーピング濃度を有する第１部分と第２不純物ドーピング濃度を有する第２部分を非結晶質層(non-crystalline layer)、 前記第１電極と前記非結晶質基板と電気的に接続されてあり前記第１電極と電気的に分離している第２電極を含み、前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きい。【選択図】図２
2011061197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１不純物を含む結晶質基板と、
第２導電型の第２不純物を含み、第１不純物ドーピング濃度を有する第１部分と第２不純物ドーピング濃度を有する第２部分を第１非結晶質層と、
第１電極と、そして
前記非結晶質基板と電気的に接続され、前記第１電極と電気的に分離している第２電極を含み、
前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きい太陽電池。
【請求項２】
前記第２導電型と反対である第３導電型の第３不純物を含む第２非結晶質層をさらに含み、
前記第２非結晶質層は第３不純物濃度を含む第１部分と第２不純物濃度を含む第２部分を含み、
前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第４不純物濃度は前記第３不純物濃度より大きい請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第２非結晶質層は光が入射されない前記結晶質基板の非入射面に位置する請求項２記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１非結晶質層は光が入射される前記結晶質基板の入射面に位置する請求項３記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１非結晶質層は光が入射されない前記結晶質基板の非入射面に位置する請求項３記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１導電型は前記第３導電型と同一である請求項１記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１非結晶質層の第１不純物濃度は零である請求項１記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第２不純物の濃度は前記第１部分と第２部分の間で所定の割合で増加する請求項１記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１非結晶質層の前記第１部分は真性半導体部分であり、前記第１非結晶質の前記第２部分は外因性半導体部分である請求項１記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１非結晶質層の前記第１部分は前記結晶質基板に隣接するように位置し、前記第１非結晶質層の前記第２部分は前記結晶質基板と向い合う前記第１非結晶質層の面に隣接した請求項１記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記第１非結晶質層は単一膜からなる請求項１記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第１非結晶質層は前記結晶質基板と異種接合を形成する請求項１記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記第１不純物濃度と前記第２不純物濃度は０ｃｍ-3 乃至１×１０23ｃｍ-3の範囲である請求項１記載の異種接合太陽電池。
【請求項１４】
太陽電池の第１導電型の結晶質半導体基板の第１面の上に位置する半導体構造で、
第１不純物濃度を有する第１非結晶質層、そして
前記第１不純物濃度と異なる第２不純物濃度を有する第２非結晶質層
を含み、
前記第１非結晶質層と前記第２非結晶質層それぞれは真性層ではない半導体構造。
【請求項１５】
前記第１非結晶質層は前記結晶質基板から最小距離を有して、前記最小距離は前記結晶質基板から前記第２非結晶質層の最小距離より大きい請求項１４記載の半導体構造。
【請求項１６】
前記第１不純物濃度は前記第２不純物濃度より大きい請求項１５記載の半導体構造。
【請求項１７】
前記第１不純物濃度は前記第２不純物濃度より大きい請求項１５記載の半導体構造。
【請求項１８】
第１導電型の第１不純物を含む結晶質基板を提供する段階と、
前記結晶質基板の上に第２導電型の第２不純物を含む非結晶質層を形成する段階と、
第１電極を提供する段階、そして
前記非結晶質層に電気的に接続され前記第１電極と電気的に分離している第２電極を提供する段階と、を含み、
前記非結晶質層形成段階は
前記第２不純物の第１ドーピング濃度を有する前記非結晶質層の第１部分を形成する段階、そして
前記第２不純物の第２濃度を有する第２部分を形成する段階と
を含み、
前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きい
方法。
【請求項１９】
前記非結晶質層形成段階はドーパントガスが注入されるプロセスチャンバで前記非結晶質層を形成する段階を含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記第１部分及び前記第２部分形成段階は前記プロセスチャンバに注入される前記ドーパントガスの量を所定の割合で変更する段階を含む請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の多様な実施形態は太陽電池およ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り。これによって太陽電池は太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。
【０００３】
一般的な太陽電池はＰ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)の半導体からなる基板(substrate)及びエミッタ層(emitter layer)、そして基板とエミッタ層にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ層の界面にはＰ−ｎ接合が形成されている。
【０００４】
このような太陽電池に光が入射されれば半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対は光起電力効果(photovoltaic effect)によって電荷である電子と正孔でそれぞれ分離して電子と正孔はｎ型の半導体とＰ型半導体の方に、例えばエミッタ層と基板の方に移動し、基板とエミッタ層と電気的に接続された電極によって収集され、この電極を電線で連結して電力を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、太陽電池の製造費用を減少させることにある。
【０００６】
本発明の他の目的とするところは、太陽電池の生産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の一特徴に係る太陽電池は第１導電型の第１不純物を含む結晶質基板(crystalline substrate)、第２導電型の第２不純物を含み、前記第１不純物ドーピング濃度を有する第１部分と第２不純物ドーピング濃度を有する第２部分を第１非結晶質層(non-crystalline layer)、第１電極、そして前記非結晶質基板と電気的に接続されていて前記第１電極と電気的に分離している第２電極を含み、前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きい。
【０００８】
前記第２導電型と反対である第３導電型の第３不純物を含む第２非結晶質層をさらに含み、前記第２非結晶質層は第１不純物濃度を含む第１部分と第２不純物濃度を含む第２部分を含み、前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きくなることができる。
【０００９】
前記第２非結晶質層は光が入射されない前記結晶質基板の非入射面に位置することができる。
【００１０】
前記第１非結晶質層は光が入射される前記結晶質基板の入射面に位置することができる。
【００１１】
前記第１非結晶質層は光が入射されない前記結晶質基板の非入射面に位置することができる。
【００１２】
前記第１導電型は前記第３導電型と同一である。
【００１３】
前記第１非結晶質層の第１不純物濃度は零(zero)であることがある。
【００１４】
前記第２不純物の濃度は前記第１部分と第２部分の間であらかじめ決めた割合で増加することができる。
【００１５】
前記第１非結晶質層の前記第１部分は真性半導体部分であり、前記第１非結晶質の前記第２部分は外因性半導体部分であることができる。
【００１６】
前記第１非結晶質層の前記第１部分は前記結晶質基板に隣接するように位置し、前記第１非結晶質層の前記第２部分は前記結晶質基板と向い合う前記第１非結晶質層の面に隣接することができる。
【００１７】
前記第１非結晶質層は単一膜からなることができる。
【００１８】
前記第１非結晶質層は前記結晶質基板と異種接合を形成することができる。
【００１９】
前記第１不純物濃度と前記第２不純物濃度は０ｃｍ-3 ないし１×１０23 ｃｍ-3の範囲であることができる。
【００２０】
本発明の他の特徴による半導体構造は太陽電池の第１導電型の結晶質半導体基板の第１面の上に位置する半導体構造として、第１不純物濃度を有する第１非結晶質層、 そして前記第１不純物濃度と異なる第２不純物濃度を有する第２非結晶質層を含み、前記第１非結晶質層と前記第２非結晶質層それぞれは真性層ではない。
【００２１】
前記第１非結晶質層は前記前記結晶質基板から最小距離を有して、前記最小距離は前記結晶質基板から前記第２非結晶質層の最小距離より大きくなることができる。
【００２２】
前記第１不純物濃度は前記第２不純物濃度より大きくなることができる。
【００２３】
前記第１不純物濃度は前記第２不純物濃度より大きくなることができる。
【００２４】
本発明のまた他の特徴による太陽電池の製造方法は第１導電型の第１不純物を含む結晶質基板を提供する段階と、前記結晶質基板の上に第２導電型の第２不純物を含む非結晶質層を形成する段階と、第１電極を提供する段階、そして前記非結晶質層に電気的に接続され前記第１電極と電気的に分離している第２電極を提供する段階を含み、 前記非結晶質層形成段階は前記第２不純物の第１ドーピング濃度を有する前記非結晶質層の第１部分を形成する段階、そして前記第２不純物の第２濃度を有する第２部分を形成する段階を含み、前記結晶質基板から前記第２部分までの最小距離は前記結晶質基板から前記第１部分までの最小距離より大きく、前記第２不純物濃度は前記第１不純物濃度より大きくなることができる。
【００２５】
前記非結晶質層形成段階はドーパントガスが注入されるプロセスチャンバで前記非結晶質層を形成する段階を含むことができる。
【００２６】
前記第１部分及び前記第２部分形成段階は前記プロセスチャンバに注入される前記ドーパントガスの量を所定の割合で変更する段階を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】太陽電池の一部断面図である。
【図２】不純物ドーピング濃度とエミッタ層または後面電界層の深さ間の関係の一例を示したグラフである。
【図３】基板、エミッタ層及び後面電界層間のエネルギーバンドダイヤグラムを示した図である。
【図４】電流密度とエミッタ層または後面電界層のドーピング濃度の間の関係を示したグラフである。
【図５】不純物ドーピング濃度とエミッタ層または後面電界層の深さ間の関係に対する他の例を示したグラフである。
【図６】他の太陽電池の一部断面図である。
【図７】太陽電池で不純物ドーピング濃度とエミッタ層または後面電界層の深さ間の関係に対する他の例を示したグラフである。
【図８】太陽電池で、基板、エミッタ層及び後面電界層間のエネルギーバンドダイヤグラムを示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係る太陽電池の多様な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ相異な形態に具現されることができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。
【００２９】
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じ類似の部分に対しては同一である図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対にいずれの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。またいずれの部分が他の部分上に「全体的」に形成されていると言う時には他の部分の全体面(または全面)に形成されていることだけではなく縁の一部には形成されないことを意味する。
【００３０】
図１を参照すれば、太陽電池１は基板２００、光が入射される基板２００の前面(front surface)上に位置するエミッタ層(emitter layer)２１０、光が入射されないで基板２００の前面と見合わせている基板２００の後面(rear surface)上に位置する後面電界層(back surface field layer、 BSF layer)２２０、エミッタ層２１０と後面電界層２２０上にそれぞれ位置する第１透明導電膜２３１と第２透明導電膜２３２、 第１透明導電膜２３１上に位置する複数の前面電極２５０、そして第２透明導電膜２３２上に位置する後面電極２６０を含む。
【００３１】
基板２００はｎ型シリコンまたは他の導電型のシリコンのような第１導電型の不純物を含むシリコンからなる半導体基板である。この時、シリコンは単結晶シリコンまたは多結晶シリコンのような結晶質シリコンである。基板２００がｎ型の導電型を有する場合、りん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を含むことができる。しかし、 これとは異なり、基板２００はｐ型導電型であることができるし、シリコン以外の他の半導体物質からなることもできる。基板２００がｐ型の導電型を有する場合、基板２００はホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物を含むことができる。
【００３２】
このような基板２００の前面及び後面全体はテクスチャリング(texturing)されて凹凸面であるテクスチャリング表面(textured surface)を有する。
【００３３】
基板２００の前面に位置したエミッタ層２１０は基板２００の導電型と反対である第２導電型、例えば、ｐ型の導電型の不純物を含む不純物部であり、 基板２００と異なる半導体、例えば、非晶質シリコン(amorphous silicon、 a-Si)のような非結晶質半導体からなる。一例で、エミッタ層２１０は約１０ｎｍ乃至約５０ｎｍの厚さを有することができるがこれに限定されない。
【００３４】
したがって、 エミッタ層２１０は基板１１０とｐ−ｎ接合だけではなく太陽電池１の非晶質部分と結晶質部分の間に異種接合(hetero junction)を形成する。
【００３５】
基板２００の後面上に位置した後面電界部２２０は基板２００と同一である導電型の不純物が基板２００より高い濃度で含む不純物部であり、基板２００と異なる半導体、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）のような結晶質半導体からなる。したがって、 後面電界部２２０も基板２００と異種接合を形成する。
【００３６】
したがって基板２００と後面電界部２２０との不純物濃度差によって電位障壁が形成されて基板２００後面方での正孔移動が邪魔になって、基板１１０の表面近くで電子と正孔が再結合して消滅することを減少させる。
【００３７】
実施形態で、エミッタ層２１０と後面電界層２２０はそれぞれ非晶質シリコンからなるが基板１１０は微細結晶質シリコンのような結晶質シリコンで成り立つ。エミッタ層２１０と後面電界層２２０の決定構造は基板２００の決定構造と異なるから、 エミッタ層２１０と後面電界層２２０はそれぞれ基板２００と接合を形成する。
【００３８】
図１に示したように、エミッタ層２１０と後面電界層２２０それぞれは非晶質シリコンからなる一つの膜からなることができる。
【００３９】
一般的に基板２００とエミッタ層２１０の間及び基板２００と後面電界層２２０の間の中で少なくとも一つに真性非晶質シリコン等から別途の保護膜(passivation layer)を備えた比較例による太陽電池の場合、図７に不純物ドーピング濃度と層深さ(depth) との関係を示したように、基板とエミッタ層の間または基板と後面電界層間の境界面近所で不純物ドーピング濃度が急激に変わった。
【００４０】
図７に示したように、エミッタ層または後面電界層（Ｃ１）の不純物濃度は非常に高い一方、保護膜（Ｃ２)の不純物ドーピング濃度は非常に低い。また、エミッタ層または後面電界層（Ｃ１）の不純物ドーピング濃度は一般的に一定な状態を維持する。比較例の場合、非晶質シリコンは基板の表面近くに存在するダングリングボンド(dangling bond)のような不安定な結合を安定した結合に変えて、不安定な結合によって基板の前面と後面方にそれぞれ移動した電荷が消滅する現象を減少させるパシベーション機能を安定的に遂行することができる厚さを有することができない。したがって、保護膜である非晶質シリコン膜とその上に位置するエミッタ層または後面電界層とともに実質的にパシベーション機能を遂行する。
【００４１】
他の例で、エミッタ層２１０と後面電界層２２０それぞれの不純物ドーピング濃度はエミッタ層２１０と後面電界層２２０の表面から深さによって線形または非線形に変わる。言い換えれば、エミッタ層２１０と後面電界層２２０それぞれの表面から基板２００の表面の方での距離が増加するほどエミッタ層２１０と後面電界層２２０の不純物ドーピング濃度は変わる。
【００４２】
例えば、表面からの距離が増加するほど、エミッタ層２１０の不純物のドーピング濃度は所定の勾配(割合)や傾斜で徐々に減少する。したがってエミッタ層２１０で、基板２００とエミッタ層２１０との接合面及びその近所の不純物ドーピング濃度はエミッタ層２１０の上部面及びその近所の不純物ドーピング濃度より低い。これにより、エミッタ層２１０で、基板２００とエミッタ層２１０との接合面及びその近所の不純物ドーピング濃度が一番低くエミッタ層２１０の上部面及びその近所の不純物ドーピング濃度が一番高い。
【００４３】
また、エミッタ層２１０と同様に、後面電界層２２０の不純物のドーピング濃度は基板２００からの距離によって所定の勾配や傾斜で徐々に増加する。したがって後面電界層２２０で、基板２００と後面電界層２２０との接合面及びその近所の不純物ドーピング濃度は後面電界層２２０の上部面及びその近所の不純物ドーピング濃度より低くて、基板２００と後面電界層２２０との接合面その近所の不純物ドーピング濃度が一番低く後面電界層２２０の上部面とその近所の不純物ドーピング濃度が一番高いことがある。
【００４４】
これとは異なり、エミッタ層２１０と後面電界層２２０及び基板２００との接合面それぞれでエミッタ層２１０と後面電界層２２０の上部に行くほど不純物の濃度はますます減少することができる。この場合、基板２００とエミッタ層２１０との接合面及びその近所及び基板２００と後面電界層２２０との接合面及びその近所の不純物ドーピング濃度が一番高く、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０の上部面及びその近所の不純物ドーピング濃度が一番低いことがある。また、基板２００とエミッタ層２１０の間の接合面から表面への距離変化による不純物ドーピング濃度変化は基板２００と後面電界層２２０の間の接合面から表面への距離変化による不純物ドーピング濃度変化は異なることができる。例えば、エミッタ層２１０の不純物濃度とエミッタ層２１０の上部面からの距離の関係は後面電界層２２０の不純物ドーピング濃度と後面電界層２２０の上部面からの距離関係と反対であることができる。
【００４５】
実施形態で、基板２００とエミッタ層２１０との接合面と基板２００と後面電界層２２０との接合面それぞれの不純物ドーピング濃度、すなわち基板２００でまたは基板２００近くでエミッタ層２１０及び後面電界層２２０それぞれの不純物ドーピング濃度は最小０ｃｍ-3であることがあって、エミッタ層２１０の上部面と後面電界層２２０の上部面それぞれの不純物ドーピング濃度、すなわちエミッタ層２１０と後面電界層２２０でまたはその近くでエミッタ層２１０及び後面電界層２２０それぞれの不純物ドーピング濃度は最大約１×１０23ｃｍ-3であることがある。
【００４６】
このように、基板２００との接合面からエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの上部面に行くほど不純物ドーピング濃度が変わるエミッタ層２１０ 及び後面電界層２２０中少なくとも一つを形成するため、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つを形成する初期にプロセス室などにドーピングガス(すなわち、ドーパントガス )を入れ込まなくて、ドーピングガスが注入されない雰囲気でエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つを形成し始めた後、徐々にドーピングガスの量を増加させる。したがって、形成されたエミッタ層２１０及び後面電界層２２０ 中少なくとも一つ内で不純物ドーピング濃度のグラフは結果的に図２に示したように線形的に変わる直線グラフ形象（ＣＶ１）を有するとか非線形的に変わる曲線グラフ形象 （ＣＶ２）を有する。
【００４７】
図２は基板２２０の方に近いほど不純物ドーピング濃度が減少してエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの表面の方に近いほど不純物ドーピング濃度が増加する場合を示したグラフである。
【００４８】
上に記載したように、図１に示した太陽電池１は基板２００とエミッタ層２１０の間そして基板２００と後面電界層２２０の間に、基板２００の表面及びその近くに存在するダングリングボンド(dangling bond)のような不安定な結合を安定した結合に変えて、 不安定な結合によって基板２００の前面と後面方にそれぞれ移動した電荷が消滅する現象を減少させるパシベーション機能(passivation function)によった真性非晶質シリコン(intrinsic a-Si)などからなる別途の保護膜を備えていない。
【００４９】
実施形態で、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの表面(上部面)からの基板２００の方での距離が増加するほどエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの不純物ドーピング濃度が減少する時、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの上部面(表面)の方にいくほど外因性半導体(extrinsic semiconductor)特性が強く、基板２００との境界面方に行くほど不純物がないかほとんどない真性半導体特性が強くなる。反対に、エミッタ層２１０または後面電界層２２０の表面(上部面)から基板２００の方での距離が増加するほどエミッタ層２１０または後面電界層２２０の不純物ドーピング濃度が増加する時、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの上部面(表面)の方に行くほど真性半導体特性が強く、基板２００との境界面方に行くほど外因性半導体特性が強くなる。
【００５０】
したがって、たとえ図１でエミッタ層２１０と後面電界層２２０それぞれは単一膜からなるが、エミッタ層２１０と後面電界層２２０はそれぞれ既に記述した機能だけではなくパシベーション機能も一緒に遂行する。すなわち、不純物ドーピング濃度が低いエミッタ層２１０または後面電界層２２０の真性半導体特性部分は基板２００の表面及びその近くに存在する不安定な結合を安定した結合に変えて電荷の損失を防止し、不純物の濃度が低いから不純物と電荷の結合による電荷損失のような欠陥発生が減る。また、不純物ドーピング濃度が高いエミッタ層２１０または後面電界層２２０の外因性半導体部分は基板２００とｐ−ｎ接合を形成するとか基板２００との電位障壁を形成してエミッタ層２１０または後面電界層２２０の機能を遂行する。
【００５１】
図１に示した太陽電池１で、真性半導体特性が強い部分の厚さはパシベーション。効果を発揮するに十分な厚さを有し、例えば、最小約６ｎｍの厚さを有することがある。
【００５２】
既に記載し、図２に示したように、不純物ドーピング濃度に対するグラフの勾配、すなわち、不純物のドーピング濃度傾きはエミッタ層２１０または後面電界層２２０が基板２００及びその近くの真性半導体特性部分で上部面及びその近くの外因性半導体特性部分に行くほど増加することができる。
【００５３】
すなわち、基板２００からエミッタ層２１０または後面電界層２２０に転移された後、エミッタ層２１０または後面電界層２２０内の不純物ドーピング濃度はパシベーション機能を遂行することができる濃度で増加した後、透明導電膜２３１、透明導電膜 ２３２に転移される前にもう一度大きく増加して伝導度(conductivity)とコンタクト(contact)特性を向上させることができる。
【００５４】
したがって図２で、「Ａ」部分は真性半導体特性が存在してパシベーション機能を遂行する真性半導体部分(intrinsic semiconductor portion)を示し、「Ｂ」部分は外因性半導体特性が存在してエミッタ動作や後面電界動作を遂行する外因性半導体部分(extrinsic semiconductor portion)を示す。
【００５５】
真性半導体部分（Ｂ）はまたエミッタ機能または後面電界機能を遂行する部分（Ｂ１）とコンタクト部分（Ｂ２）に分けられて、部分（Ｂ２）は部分（Ｂ１）より高い不純物ドーピング濃度を有している。この時、透明導電膜２３１、 透明導電膜２３２と接触のために部分（Ｂ２）はパシベーション。 効果のための部分(すなわち、真性半導体部分)（Ａ）の厚さより薄い。
【００５６】
したがって、エミッタ層２１０または後面電界層２２０が真性半導体部分（Ａ）を備えたら、パシベーション機能のための別個の保護膜(非晶質膜、特に真性非晶質膜)を形成する必要がないので、非晶質シリコン膜(または真性非晶質膜)を形成するための別途のチャンバが不必要となり、これにより真性半導体部分（Ａ）を備えるエミッタ層２１０または後面電界層２２０の形成によって太陽電池１の製造費用と製造時間がめっきり減少する。また別途の保護膜を形成するための工程の中で発生する既に形成された膜や基板２００の特性変化が発生しないので真性半導体部分（Ａ）を備えるエミッタ層２１０または後面電界層２２０の形成によって太陽電池１の性能変化率が減少する。
【００５７】
このように、別途の保護膜がなくとも基板２００との接触面またはその近くのエミッタ層２１０または後面電界層２２０でパシベーション機能が遂行されるので太陽電池１の開放電圧が向上して、太陽電池１の効率が向上する。
【００５８】
実施形態で、第１透明導電膜２３１及び第２透明導電膜２３２は実質的にエミッタ層２１０及び後面電界層２２０それぞれの全体面上に位置し、ＩＴＯ(indum tin oxide) またはＡＺＯ(aluminum-doped zine oxide) などのような透明導電性酸化膜(transparent conductive oxide)からなる。しかし、代替的な例で、光が入射されない基板２００の後面に位置する第２透明導電膜２３２は不透明なまたは半透明の導電性物質からなることができる。この場合、基板２００を透過した光は第２導電膜２３２によって基板２００ の方に反射して再入射されて太陽電池１の効率が向上する。
【００５９】
このような第１透明導電膜２３１及び第２透明導電膜２３２は良好な伝導度(conductivity)を有している。したがって基板２００の前面に入射される光は第１透明導電膜２３１を通じて基板２００内部に入射されエミッタ層２１０の方に移動した電荷、例えば正孔は第１透明導電膜２３１を通じて前面電極２５０に伝達し、後面電界層２２０に移動した電荷、例えば、電子は第２透明導電膜２３２を通じて後面電極２６０に伝達する。
【００６０】
第１透明導電膜２３１上に位置する複数の前面電極２５０はほとんど平行に決まった方向に伸びていて、第１透明導電膜２３１を通じてエミッタ層２１０と電気的に接続されている。したがってエミッタ層２１０の方に移動した電荷(例、正孔)を収集する。
【００６１】
図１に示した太陽電池１は複数の前面電極２５０と交差する方向に並んで伸びていて、複数の前面電極２５０と同一層に位置し各前面電極２５０と交差する地点で該当の前面電極２５０と電気的・物理的に接続されている複数の前面電極用集電部(図示せず)をさらに含むことができる。したがって、複数の前面電極２５０と複数の前面電極用集電部は基板２００の前面の上で格子形態で位置する。
このような複数の前面電極用集電部は複数の前面電極２５０に移動した電荷を収集する。このような複数の前面電極用集電部は外部装置と接続された導電性テープなどと附着して、これにより、収集された電荷は導電性テープなどを通じて外部装置に出力されることができる。代案的な例で、他の構造の前面電極２５０または前面電極用集電部が使われることができる。
【００６２】
第２透明導電膜２３２上に位置する後面電極２６０は実質的に第２透明導電膜２３２の全体面上に位置し、第２透明導電膜２３２を通じて後面電界層２２０と電気的に接続されている。したがって後面電界層２２０の方に移動した電荷(例、電子)を収集する。
【００６３】
代案的な例で、太陽電池１は後面電極２６０上にまたは第２透明導電膜２３２上に基板２００を中心に複数の前面電極用集電部と向い合う複数の後面電極用集電部をさらに備えることができる。
【００６４】
このような複数の後面電極用集電部は、複数の前面電極用集電部と同様に、後面電極２６０に移動した電荷を収集し、外部装置と接続された導電性テープなどと接続されて収集された電荷を外部装置に出力する。
【００６５】
前面電極２５０と後面電極２６０はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、これらの合金及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つの導電性金属物質からなることができる。しかし他の導電性金属物質からなることができる。
【００６６】
外部装置への電荷伝送が行われる複数の前面電極用集電部と複数の後面電極用集電部も導電性物質を含み、必要によって電極（２５０、２６０)より良い伝導度を有する導電性物質からなることができる。
【００６７】
このような前面電極２５０と後面電極２６０(及び前面電極用集電部と後面電極用集電部)はフォトマスクやスクリーン印刷法(screen printing)などを利用して第１透明導電膜２３１及び第２透明導電膜２３２上（場合によって、後面電極用集電部である時後面電極２６０上）にそれぞれパターン(pattern) 形成された後熱処理工程などを通じて完成されることができる。
【００６８】
太陽電池１の動作は次のようである。すなわち、太陽電池１で光が照射されて透明導電膜２３１を通じて基板２００に入射されれば基板２００から電子-正孔対が発生する。この時、基板２００の表面がテクスチャリング表面であるから入射される光が透明導電膜２３１による反射による基板２００内部に入射される光の損失は減少して、テクスチャリング表面により入射される光が基板２００内部方向に反射され光の吸収率が増加されるので、太陽電池１の効率が向上する。
【００６９】
これら電子-正孔対は基板１１０とエミッタ層１２０のｐ−ｎ接合によって互いに分離して正孔と電子はそれぞれｐ型の導電型を有するエミッタ層２１０とｎ型の導電型を有する後面電界層２２０方向へ移動して、それぞれ前面電極２５０と後面電極２６０によって収集される。このような前面電極２５０と後面電極２６０を導線で連結すれば電流が流れるようになって、これを外部で電力に利用するようになる。
【００７０】
図１と係わって既に記述したように、基板２００とエミッタ層２１０の間または基板２００と後面電界層２２０の間に別途の(真性)非晶質シリコン膜(すなわち、保護膜)が存在しないので、図３に示したように、基板２００とエミッタ層２１０の間の界面及びその近所そして基板２００と後面電界層２２０の間の界面及びその近所のエネルギーバンドギャップ差が減って基板２００とエミッタ層２１０の間の界面と基板２００と後面電界層２２０の間の界面でのエネルギーバンド変化が緩く成った。
【００７１】
基板２００とエミッタ層２１０の間そして基板２００と後面電界層２２０の間に別途の保護膜(真性非晶質シリコン膜)が存在する比較例の場合、図８のようなエネルギーバンドダイヤグラムを有した。
【００７２】
図８で、基板はｎ型の結晶質シリコン［ｎ−ｃ−Ｓｉ（ｎ）］であり、エミッタ層はｐ型の非晶質シリコン［ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）］で、後面電界層はｎ型の非晶質シリコン［ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ＋）］であったし、保護膜はそれぞれ真性非晶質シリコン［ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）］だった。
【００７３】
図８に示したように、別途の保護膜［ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）］によってバンドオフセット(band offset)、すなわち、基板と保護膜間のエネルギーバンドギャップ差が相対的に大きく発生して各層間のエネルギーバンドギャップ連結が緩く成らない。
【００７４】
したがって、別途の保護膜によって、基板とエミッタ層や基板と後面電界層の間のエネルギーバンドギャップ差が相対的に大きく起ることを分かる。 このようなバンドギャップ差は後面電界層に移動する多数キャリア(majority carrier)である電子（−）の移動とエミッタ層に移動する少数キャリア(minority carrier)である正孔（＋）の移動に悪影響を及ぼした。
【００７５】
これに加えて、別途の保護膜の厚さが厚い場合、電荷のトンネリング(tunneling)を邪魔するようになって伝導度 (conductivity)が低い非晶質シリコンからなる保護膜をパスして電極と接続された透明導電膜に移動する電荷の移動を邪魔して、太陽電池の効率を減少させた。また、保護膜の厚さを減らす場合、パシベーション機能を遂行する保護膜の機能に悪影響を及ぼすから、保護膜の厚さを減らすことができない。
【００７６】
しかし、図３に示したように、基板２００とエミッタ層２１０の間または基板２００と後面電界層２２０の間に別途の保護膜がないので、別途の保護膜を備える場合のエネルギーバンドギャップ差と比べる時基板２００とエミッタ層２１０の間そして基板２００と後面電界層２２０ の間のエネルギーバンドギャップ差が減少することを分かる。したがって既に説明したように、基板２００とエミッタ層２１０の界面または基板２００と後面電界層２２０の界面でのエネルギーバンドギャップ変化の傾きが緩くなって、該当の領域（２１０、２２０）での電荷（＋、−）移動が容易になる。
【００７７】
また、基板２００とエミッタ層２１０までの距離そして基板２００と後面電界層２２０までの距離が減るから別途の保護膜を具備しない時電荷の移動が容易に行われて、移動中に発生する電荷の損失量が減少する。
【００７８】
このように、別途の保護膜を形成する必要なしに非晶質シリコンであるエミッタ層２１０と後面電界層２２０の不純物ドーピング濃度を変化させる場合、太陽電池１の厚さを減少させることができるだけでなく基板１１０との界面(接合面)部分ではキャリア移動に適切なドーピング濃度を有してキャリア(電荷)の移動が優秀になる。
【００７９】
すなわち、パシベーション効果を発揮するエミッタ層２１０と後面電界層２２０の部分が相対的に低い濃度の不純物を含む場合が不純物を含まない場合より電荷移動に有利で、太陽電池１の電流密度に有利である。
【００８０】
図４には全部で６個のグラフが示されていて、非晶質シリコン膜の不純物ドーピング濃度によって相異な電流と電圧が得られることが分かる。
【００８１】
図４で、不純物を含まないかほとんど含まない真性非晶質シリコン(intrinsic a-Si)膜である場合一番低い大きさの電流密度と電圧が得られ、不純物濃度が一番高い非晶質シリコン膜である場合、最大の大きさの電流密度と電圧が得られた。
【００８２】
このように、不純物の濃度が増加するほど電圧の大きさが増加するによって出力電力（Ｐ＝Ｖ×Ｉ）の大きさも増加することが分かる。
【００８３】
しかし、比較例の場合、別途の保護膜である真性非晶質シリコン膜だけでパシベーション機能を遂行することができないからその上に存在するエミッタ層や後面電界層とともにパシベーション機能を遂行した。したがって、エミッタ層や後面電界層の不純物ドーピング濃度を増加させる場合パシベイション効果が減少して出力される電圧の大きさは減少し、これにより、電力大きさも減少する問題が発生した。
【００８４】
しかし図１に示した太陽電池で、エミッタ層２１０と後面電界層２２０は真性半導体部分だけでパシベイション機能の遂行が可能であるから、その後部分での不純物ドーピング濃度を増加させても構わないので、図４のように不純物ドーピング濃度を増加させ出力電力の大きさを増加させることができる。
【００８５】
エミッタ層２１０と後面電界層２２０中少なくとも一つで使われる非晶質シリコン膜の不純物ドーピング濃度は、エミッタ層２１０と後面電界層２２０中少なくとも一つが基板２００上に形成される時、０(真性 ａ−Ｓｉ)、 ２×１０16 ｃｍ-3、 ２×１０17 ｃｍ-3、 ５×１０17 ｃｍ-3、８×１０17ｃｍ-3、２×１０18ｃｍ-3 に増加する。図４に示した不純物ドーピング濃度の変化グラフは一例に過ぎなくて、０ｃｍ-3から１×１０23ｃｍ-3までのドーピング濃度範囲内で不純物ドーピング濃度は線形的または非線形的である多様な形態に具現されることができる。
【００８６】
また、エミッタ層２１０と後面電界層２２０が基板２００上に形成される時、図５に示したように、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つで、エミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの不純物ドーピング濃度は０ｃｍ-3から１×１０23ｃｍ-3で線形的または非線形的に増加することができる。
【００８７】
図５は本実施形態の他の例によるエミッタ層または後面電界層の不純物ドーピング濃度変化を示したグラフである。図２と同様に、図５に示したエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの内部で不純物ドーピング濃度は非線形的に変わることが分かる。
【００８８】
既に説明したように、図５の場合は基板２００とエミッタ層２１０の接合面部分及び基板２００と後面電界層２２０の接合面部分の中で少なくとも一つの接合面部分（Ｂ１）の不純物ドーピング濃度がエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つの残り部分（Ａ１）の不純物ドーピング濃度より高くなる。ここで接合面部分（Ｂ１）は接合面と接合面周辺である。これにより、エミッタ層２１０と後面電界層２２０中少なくとも一つの表面(上部面)に行くほど不純物ドーピング濃度が減少するようになって、 不純物がドーピングされないとか不純物ドーピング濃度が低い部分でパシベーション効果が発生する。また、エミッタ層２１０の場合、 入射面である表面の方の不純物ドーピング濃度が低いので、 不純物による光の入射量減少現象が減って、太陽電池の効率が向上する。
【００８９】
図５で、基板２００とエミッタ層２１０及び基板２００と後面電界層２２０中少なくとも一つとの接合面部分（Ｂ１）内またはその後不純物ドーピング濃度が急激に立下って真性半導体特性を有している。この部分は基板２００とエミッタ層２１０ 及び基板２００と後面電界層２２０との少なくとも一つとの接合面近所でのパシベーション効果のためのことである。
【００９０】
図５の場合、エミッタ層及び後面電界層の中で少なくとも一つで非線形的に変わる不純物ドーピング濃度を示したが、線形的に変わる不純物ドーピング濃度を有することができる。
【００９１】
したがって既に説明したように、別途の保護膜を形成しなくてもエミッタ層２１０ 及び後面電界層２２０中少なくとも一つの不純物ドーピング濃度を変化させてエミッタ層２１０及び後面電界層２２０中少なくとも一つでパシベーション効果が発生するので開放電圧が向上して太陽電池１の効率が向上する。
【００９２】
次 [表１]を参照にして、異種接合太陽電池でエミッタ層の不純物ドーピング濃度変化による太陽電池の性能を注意深く見る。
【００９３】
［表１］はｎ型の結晶質シリコン基板の上にｐ型のエミッタ層(非晶質シリコン膜)を形成する時、エミッタ層の不純物ドーピング濃度による太陽電池の性能をシミュレーションして示した。
【００９４】
［表１］は不純物ドーピング濃度を変化させる時欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）増加がないという仮定の下で、すなわち図１の太陽電池１のように真性半導体特性を有する部分でばかりパシベーション機能が遂行されるから、外因性半導体特性部分の不純物ドーピング濃度を増加してもパシベイション効果に悪影響を及ぼさないという仮定の下で、不純物ドーピング濃度変化による太陽電池の性能をシミュレーションした。
【００９５】
［表１］で、基板のドーピング濃度(Wafer Doping Concentration)は約５×１０15／ｃｍ-3であった。基板の抵抗(Wafer Resistivity)は約０．９９８５０（Ω・ｃｍ）だった。［表１］に示したように、エミッタ層の不純物ドーピング濃度(Acceptor Conc。)が増加するほど開放電圧（Ｖｏｃ）とフィルファクター(fill factor)（ＦＦ）が増加することを分かった。これにより効率も増加した。この時、エミッタ層の不純物ドーピング濃度が増加するほどエミッタ層の伝導度が向上するので、エネルギーバンドギャップ差を克服ための活性化エネルギー(Activation Energy)の大きさは減少した。
【００９６】
図１の太陽電池１で、エミッタ層または後面電界層の役目をする接合部分に相対的に高いドーピング膜を非常に薄く形成して浅い接合（ｓｈａｌｌｏｗ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を誘導した。
【００９７】
シリコン基板の表面パシベーションは非晶質シリコン膜の最小厚さを要求するので十分な接合（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成しながら、欠陥によるパシベーション特性低下を最小化できる長所がある。
【００９８】
また、高濃度ドーピング(high doping) 領域が局所的であるから光透過度減少が非常に少なくて短絡電流密度（Ｊｓｃ）減少が非常に不備になる。
【００９９】
エミッタ層ではなく後面電界層に適用する場合、局所的に少数キャリア(minority carrier)の強い反射(reflection)を誘導しながらもパシベーションが維持される最小の厚さで形成が可能であるから太陽電池の直列抵抗を減少させることができる長所がある。
【０１００】
【表１】
2011061197.tif 000003
【０１０１】
エミッタ層２１０と後面電界層２２０中少なくとも一つは所望する不純物分布を有するように形成されることができる。例えば、エミッタ層２１０は単一膜のように一つのプロセスチャンバで連続的に形成されることができる。この場合、プロセスチャンバ内に存在する不純物濃度は時間によって制御されることができるしこれにより第１時期に形成されたエミッタ層２１０の部分は第１不純物濃度を有し、第１時期と異なる第２時期に形成されたエミッタ層２１０の部分は第２不純物濃度を有する。上で記述したように、エミッタ層２１０を形成する時、エミッタ層２１０に含有された不純物濃度は線形的または非線形的に変わることができるように制御されることができ、不純物濃度は所望する通りに時間変化に従って増加するか減少して基板２００からエミッタ層２１０の上部面まで所望する不純物濃度プロフィール(profile)を有するエミッタ層２１０を形成することができる。後面電界層２２０は別途のプロセスチャンバで類似の工程に形成されることができるとか、エミッタ層２１０と後面電界層２２０皆が互いに異なる時期に単一チャンバ内で形成されることができる。いずれの場合でも、本例により形成された膜は膜形成過程の中にプロセスチャンバ内に存在する不純物の濃度を制御して、プロセスチャンバ内の不純物濃度変化に従って膜の中の濃度が変わる不純物濃度を有する。
【０１０２】
また、本例で、基板２００の上部面から所定深さ及び基板２００上の所定距離の中で少なくとも一つでエミッタ層２１０内の不純物濃度はエミッタ層２１０の長さと幅変化に従って実質的に一定である。しかし(後面電界層２２０の場合もやっぱり適用される)エミッタ層２１０内の不純物濃度は制御可能な方式(controlled manner)によって変更されることができるかランダムに(random) または層の形成工程に影響を及ぼす制御不可能な要因(uncontrolled factor)によって変更されることができる。
【０１０３】
他の例で、エミッタ層２１０のような層は二つ以上の別途の形成工程の中に一つ以上のチャンバで形成されることができる。例えば、エミッタ層２１０の第１部分は第１ 時期に第１プロセスチャンバで形成されることができるし、エミッタ層２１０の第２部分は第２時期に第２プロセスチャンバや第１プロセスチャンバで形成されることができる。第１プロセスチャンバ(及びもし使われたら第２プロセスチャンバ)内に存在する不純物の濃度はエミッタ層２１０の第１及び第２部分それぞれの形成の中に実質的に一定するように維持されることができる。しかし第１プロセスチャンバ内に存在する不純物の濃度が第２部分形成の中に存在する不純物の濃度と異なる(例、第２部分形成中の不純物濃度より少ない)。付加的にまたは代案的に、エミッタ層２１０の別途の第１及び第２部分はプロセスチャンバ内の不純物濃度を線形的にまたは非線形的に変化させながら形成されることができる。
【０１０４】
他の例で、エミッタ層２１０のような一つの階で、三つ以上の別個の部分が不純物濃度を変更するとか決まった不純物濃度を維持するか、またはこれらの組合を独立的に(separately) 使うか全部(integrally) 使って形成されることができる。独立的に形成される場合、別個の部分は一つ以上のプロセスチャンバ内で形成されることができる。例えば、各部分は願ったら別個のプロセスチャンバで形成されることができる。同様に、エミッタ層２１０と後面電界層２２０中少なくとも一つを形成する前や後または形成の中に、 他の階たちが同一であるプロセスチャンバや他のプロセスチャンバ内で、または多様な措置(treatment)や他の工程に形成されて付加することができる。図１の太陽電池１を基礎にして説明した原理は異種接合太陽電池だけではなくて 図６に示した後面接触太陽電池にも適用されることができる。
【０１０５】
図６は他の太陽電池１１の一部断面図である。
【０１０６】
図１に示した太陽電池１とは異なり、図６の太陽電池１１で、前面電極(及び前面電極用集電部)が光が入射されない基板３００の後面に位置する。
【０１０７】
すなわち、太陽電池１１は基板３００、基板３００の前面に位置する保護膜(passivation layer)３４０、保護膜３４０上に位置する反射防止膜４００、基板３００の後面に位置する少なくとも一つのエミッタ層３１０、基板３００の後面上に位置し少なくとも一つのエミッタ層３１０と離隔されている少なくとも一つの後面電界層３２０、 そして少なくとも一つのエミッタ層３１０にそれぞれ位置する少なくとも一つの第１電極４１０、そして少なくとも一つの後面電界層３２０にそれぞれ位置する少なくとも一つの第２電極４２０を備える。
【０１０８】
基板３００は図１を参照にして説明したことと同一であるので、n型のような第１導電型の結晶質シリコンからなる。
【０１０９】
保護膜３４０は真性非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）からなり、既に説明したように、基板３００の表面近くに主に存在する不安定な結合を安定した結合に変えてくれるパシベーション効果を発揮する。
【０１１０】
保護膜３４０は不純物が存在しないかほとんど存在しない真性非晶質シリコンからなり、不純物による電荷損失のような欠陷(defect) 発生が減る。保護膜３４０は非晶質シリコン以外にシルリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）、非晶質シリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮｘ）などシリコンを含む半導体や、二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、 非晶質酸化ケイ素（ａ−ＳｉＯ）、 二酸化チタン（ＴｉＯ2）など非伝導性膜、非伝導性ポリマー、またはこれら物質を含むペースト(paste) などから成ることができる。
【０１１１】
反射防止膜４００は太陽電池１１に入射される光の反射度を減らして特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池１１の効率を高める。反射防止効果を高めるために反射防止膜４００は適当な大きさの屈折率を有する。
【０１１２】
反射防止膜４００はＳｉＮｘ、ＳｉＯ2 ＳｉＮx：Ｈ、ＳｉＯ2、などからなる。図６に示したように、反射防止膜４００は単一膜構造を有するが２重膜のような多層膜構造を有することができるし、必要によって省略されることができる。反射防止膜４００も保護膜３４０のようにパシベーション効果を発生させる。
【０１１３】
これにより、基板３００の前面に位置する保護膜３４０及び反射防止膜４００のパシベーション効果によって、不安定な結合によって基板３００の表面近くで消滅する電荷の量が減少するので、太陽電池１１の効率が向上する。
【０１１４】
基板３００の後面に位置する少なくとも一つのエミッタ層３１０は互いに離隔されてあり一定な方向にほとんど平行に伸びている。
【０１１５】
各エミッタ層３１０は図１のエミッタ層２１０のように基板３００と異なる導電型を有していて、基板３００とｐ−ｎ接合を形成する。図１に参照にして既に説明したように、各エミッタ層３１０はｐ型の導電型を有して非晶質シリコンからなる。
【０１１６】
少なくとも一つの後面電界層３２０は少なくとも一つのエミッタ層３１０と離隔され、エミッタ層３１０とほとんど平行に基板３００ の上で伸びている。図１を参照にして既に説明したように、各後面電界層３２０は基板３００と同一である導電型の不純物を含む非晶質シリコンからなる。
【０１１７】
この時、各エミッタ層３１０と各後面電界層３２０での不純物ドーピング濃度は、図１のエミッタ層２１０と後面電界層２２０と同一に、基板３００との接合面から上部面(表面)に行くほど線形的または非線形的に変わる。
【０１１８】
結局、本実施形態に係るエミッタ層３１０及び後面電界層３２０は図１のエミッタ層２１０及び後面電界層２２０と比べる時、形成位置と形状だけ相異なっているが、その不純物ドーピング濃度の特性と機能は同一である。
【０１１９】
したがって、各エミッタ層３１０と各後面電界層３２０で、不純物がドーピングされないか不純物のドーピング濃度が低い部分ではパシベーション効果が発生し不純物ドーピング濃度が設定濃度より高い部分ではエミッタ層機能と後面電界層の機能を遂行する。
【０１２０】
第１及び第２電極（４１０、４２０）は導電性物質からなり、エミッタ層３１０と後面電界層３２０上に存在する。 第１及び第２電極（４１０、４２０）は基板３００から各エミッタ層３１０と各後面電界層３２０に移動した電荷を外部装置に出力する。
【０１２１】
既に説明したように、別途の保護膜を形成しなくて各エミッタ層３１０と後面電界層３２０の低い不純物ドーピング濃度部分でパシベーション効果が発生する。
【０１２２】
また、基板３００の前面全体で光が入射されるので、基板３００に入射される光の量が増加して太陽電池１１の効率が向上する。これに加えて、反射防止膜４００によって基板３００に入射される光の反射損失が減って基板３００に入射される光の量はさらに増加する。
【０１２３】
図９を参照にして、本実施形態に係る太陽電池の多様な例を記載する。
図９に示したように、太陽電池の一例は真性非晶質シリコンで成り別途の膜に形成された真性非晶質シリコン層（intrinsic a-Si）５１０を基板（ｎ型結晶シリコン，n c-Si）３００ 及びエミッタ層（ｐ型非晶質エミッタ，p a-Si emitter）３１０ の間そして基板３００と後面電界層３２０の間の中で少なくとも一つにさらに備える。真性非晶質シリコン層５１０はパシベーション動作を遂行するパシベーション層である。この時、 エミッタ層３１０ と後面電界層３２０の各不純物ドーピング濃度は約０ｃｍ-3 から約 １×１０23ｃｍ-3に線形的にまたは線形的に変わる。
【０１２４】
したがって、エミッタ層３１０ と後面電界層３２０中少なくとも一つだけではなく真性非晶質シリコン層５１０によってパシベーション機能が実行されるので、パシベーション効果がさらに向上する。
【０１２５】
また、図９に示したように、太陽電池の他の例は別途の膜に形成された真性非晶質シリコン層５１０を基板３００及びエミッタ層３１０ の間そして基板３００と後面電界層３２０の間の中で少なくとも一つにさらに備える。しかし図９に示したように、この太陽電池は真性非晶質シリコン層５１０上に位置して不純物がドーピングされた第１ エミッタ層３１１と第１エミッタ層３１１上に位置した第２エミッタ層３１２を備えて、また真性非晶質シリコン層５１０上に位置し不純物がドーピングされた第１後面電界層３２１と第１後面電界層３２１上に位置した第２後面電界３２２を備える。この時、 第１エミッタ層３１１と第１後面電界層３２１の不純物ドーピング濃度は第２エミッタ層 ３２１と第２後面電界３２２不純物ドーピング濃度よりそれぞれ低い。
【０１２６】
第１エミッタ層３１１は主にパシベーション層として機能して、第２エミッタ層 ３１２は基板３００とｐ−ｎ 接合を形成するエミッタ層として機能する。しかし第１ エミッタ層３１１も第２エミッタ層３１２と共にｐ−ｎ接合を形成する.
【０１２７】
第１後面電界層３２１は主にパシベーション層として機能し、第２後面電界３２２は主に電位障壁を形成する。第１後面電界層３２１も電位障壁を形成する。
【０１２８】
したがって、パシベーション機能が１エミッタ層３１１と第１後面電界層３２１中少なくとも一つだけではなく真性非晶質シリコン層５１０によって行われるので、パシベーション効果がさらに向上する。
【０１２９】
図９で、エミッタ層３１０の厚さは約１０ｎｍであり、後面電界層３２０の厚さは約１５ｎｍである。
【０１３０】
エミッタ層３１０が約１０ｎｍの厚さを有する場合、エミッタ層３１０は安定的にｐ−ｎ 接合を形成してまたパシベーション動作を遂行する。後面電界層３２０が約１５ｎｍの厚さを有する場合、後面電界層（ｎ型非晶質シリコン BSF，n a-Si BSF）３２０は電位障壁を安定的に形成してまたパシベーション動作を遂行する。
【０１３１】
また、第１エミッタ層３１１は約６ｎｍの厚さを有して、第１及び第２エミッタ層（３１１、３１２）の総厚さは約１０ｎｍである。第１後面電界層３２１は約６ｎｍの厚さを有し、第１及び第２後面電界層（３２１、３２２）の総厚さは約１５ｎｍである。
【０１３２】
図９で、基板は結晶質シリコンで作られて、エミッタ層 （３１０、３１１、３１２）と後面電界層（３２０、３２１、３２２）は非結晶質シリコンで作られる。
【０１３３】
以上本発明の具体的実施形態により本発明を説明したがこれは例示に過ぎなくて本発明はここに制限されない。当業者は本発明の範囲を脱しないで説明された実施形態を変更または変形することができ、このような変更または変形も本発明の範囲に属する。 また、本明細書で説明した各構成要素の物質は当業者が公知された多様な物質から容易に選択して取り替えることができる。また当業者は本明細書で説明された構成要素の中で一部を性能の劣化なしに省略するとか性能を改善するために構成要素を追加することができる。それだけでなく、当業者は工程環境や装備によって本明細書で説明した方法段階の手順を変更することもできる。したがって本発明の範囲は説明された実施形態ではなく特許請求範囲及びその均等物によって決まらなければならない。
【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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