(57)【要約】      （修正有）【課題】電荷の損失を減らして太陽電池の効率を改善できる太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】ｐ型層およびｎ型層１１０ａ，１１０ｂを含む半導体基板１１０を準備する段階、前記半導体基板の一面に酸窒化アルミニウムを含む誘電膜１３０を形成する段階、前記半導体基板のｐ型層と電気的に連結される第１電極を形成する段階、および前記半導体基板のｎ型層と電気的に連結される第２電極を形成する段階を含み、前記誘電膜を形成する段階は、窒化アルミニウム膜を形成する段階、および前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階を反復的に行う太陽電池の製造方法および前記方法で製造された太陽電池を提供する。【選択図】図１
2011100973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型層およびｎ型層を含む半導体基板を準備する段階、
前記半導体基板の一面に酸窒化アルミニウムを含む誘電膜を形成する段階、
前記半導体基板のｐ型層と電気的に連結される第１電極を形成する段階、および
前記半導体基板のｎ型層と電気的に連結される第２電極を形成する段階を含み、
前記誘電膜を形成する段階は、
窒化アルミニウム膜を形成する段階、および
前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階を反復的に行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記窒化アルミニウム膜を形成する段階は、アルミニウム前駆体および窒素含有気体を供給して行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム前駆体は、アルミニウムに水素、置換された若しくは非置換のＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０の芳香族基、置換された若しくは非置換のアミド基、置換された若しくは非置換のアルコキシ基またはこれらの組み合わせが結合している化合物を含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム前駆体は、トリメチルアルミニウムを含むことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記窒素含有気体は、アンモニア気体（ＮＨ３）、窒素気体（Ｎ２）またはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記誘電膜を形成する段階は、化学気相蒸着で行うことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記化学気相蒸着は、１００℃ないし５００℃で行うことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記化学気相蒸着は、２５０℃ないし３５０℃で行うことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記窒化アルミニウム膜を形成する段階および前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階の間に、パージする段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階は、前記窒化アルミニウム膜に活性化した酸素を供給して行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記酸窒化アルミニウム膜は、（化学式１）ＡｌＯｘＮｙで表され、前記（化学式１）で、０＜ｙ＜ｘおよびｙ／ｘ＋ｙ≦０．０１を満たすことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第１電極および前記第２電極を焼成する段階をさらに含み、
前記焼成段階の後に前記誘電膜は非晶質状態であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
ｐ型層およびｎ型層を含む半導体基板、
前記半導体基板の一面に形成されており、非晶質酸窒化アルミニウムを含む誘電膜、
前記半導体基板のｐ型層と連結されている第１電極、および
前記半導体基板のｎ型層と連結されている第２電極を含むことを特徴とする太陽電池。
【請求項１４】
前記誘電膜は、１０ないし７００ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記誘電膜は、１０ないし４００ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記誘電膜は、１０ないし１００ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記誘電膜は、窒化アルミニウムが酸化処理された酸窒化アルミニウム膜が複数個積層されていることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１８】
前記誘電膜は、厚さ方向に酸素および窒素分布が均一であることを特徴とする請求項１７に記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記非晶質酸窒化アルミニウムは、（化学式１）ＡｌＯｘＮｙで表され、前記（化学式１）で、０＜ｙ＜ｘおよびｙ／ｘ＋ｙ≦０．０１を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記誘電膜の一面に形成されており、前記誘電膜より屈折率が低い保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記保護膜は窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項２０に記載の太陽電池。
【請求項２２】
前記誘電膜および前記第１電極は前記半導体基板の後面に位置し、
前記第１電極は、前記誘電膜を貫通して半導体基板と部分的に接触することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子であって、無限無公害の次世代エネルギー資源として脚光を浴びている。
【０００３】
太陽電池はｐ型半導体およびｎ型半導体を含み、光活性層で太陽光エネルギーを吸収すれば半導体の内部で電子−正孔対（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｈｏｌｅ  ｐａｉｒ、ＥＨＰ）が生成され、ここで生成された電子および正孔がｎ型半導体およびｐ型半導体にそれぞれ移動し、これらが電極に収集されることによって、外部で電気エネルギーとして利用することができる。
【０００４】
一方、太陽電池は、太陽エネルギーからできる限り多くの電気エネルギーを出力することができるように効率を高めることが重要である。このような太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でできる限り多くの電子−正孔対を生成することが重要であるが、生成された電荷を損失なしに外部に引き出すことも重要である。
【０００５】
電荷の損失は多様な原因によって起こることができるが、電荷が移動する通路（ｐａｔｈ）に欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が存在する場合、これが失われ、生成された電子および正孔が再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）によって消滅することもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一側面は、電荷の損失を減らして太陽電池の効率を改善できる太陽電池の製造方法を提供する。
【０００７】
また、本発明の他の側面は、前記方法によって製造された太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面による太陽電池の製造方法は、ｐ型層およびｎ型層を含む半導体基板を準備する段階、前記半導体基板の一面に酸窒化アルミニウムを含む誘電膜を形成する段階、前記半導体基板のｐ型層と電気的に連結される第１電極を形成する段階、および前記半導体基板のｎ型層と電気的に連結される第２電極を形成する段階を含み、前記誘電膜を形成する段階は、窒化アルミニウム膜を形成する段階、および前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階を反復的に行う。
【０００９】
前記窒化アルミニウム膜を形成する段階は、アルミニウム前駆体および窒素含有気体を供給して行うことができる。
【００１０】
前記アルミニウム前駆体はアルミニウムに水素、置換された若しくは非置換のＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０の芳香族基、置換された若しくは非置換のアミド基、置換された若しくは非置換のアルコキシ基またはこれらの組み合わせが結合している化合物を含むことができる。
【００１１】
前記アルミニウム前駆体は、トリメチルアルミニウム（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ａｌｕｍｉｎｕｍ）を含むことができる。
【００１２】
前記窒素含有気体は、アンモニア気体（ＮＨ３）、窒素気体（Ｎ２）またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００１３】
前記誘電膜を形成する段階は、化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）で行うことができる。
【００１４】
前記化学気相蒸着は、約１００ないし５００℃で行うことができる。
【００１５】
前記化学気相蒸着は、約２５０ないし３５０℃で行うことができる。
【００１６】
前記製造方法は、前記窒化アルミニウム膜を形成する段階および前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階の間にパージする段階をさらに含むことができる。
【００１７】
前記窒化アルミニウム膜の窒素のうちの少なくとも一部を酸素に置き換える段階は、前記窒化アルミニウム膜に活性化した酸素を供給して行うことができる。
【００１８】
前記酸窒化アルミニウムは、下記の（化学式１）で表示される。
（化学式１）
ＡｌＯｘＮｙ
前記（化学式１）で、０＜ｙ＜ｘおよびｙ／ｘ＋ｙ≦０．０１を満たす。
【００１９】
前記製造方法は、前記第１電極および前記第２電極を焼成する段階をさらに含むことができ、前記焼成する段階後に前記誘電膜は非晶質状態であることができる。
【００２０】
本発明の他の側面による太陽電池は、ｐ型層およびｎ型層を含む半導体基板、前記半導体基板の一面に形成されており、非晶質酸窒化アルミニウムを含む誘電膜、前記半導体基板のｐ型層と連結されている第１電極、および前記半導体基板のｎ型層と連結されている第２電極を含む。
【００２１】
前記誘電膜は、約１０ないし７００ｎｍの厚さを有する。
【００２２】
前記誘電膜は、約２０ないし４００ｎｍの厚さを有する。
【００２３】
前記誘電膜は、約３０ないし１００ｎｍの厚さを有する。
【００２４】
前記誘電膜は、厚さ方向に酸素および窒素の分布が均一である。
【００２５】
前記誘電膜は、窒化アルミニウムが酸化処理された酸窒化アルミニウムが複数個積層されている。
【００２６】
前記非晶質酸窒化アルミニウムは、前記（化学式１）で表示される。
【００２７】
前記太陽電池は、前記誘電膜の一面に形成されており、前記誘電膜より屈折率が低い保護膜をさらに含むことができる。
【００２８】
前記保護膜は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２９】
前記誘電膜および前記第１電極は、前記半導体基板の後面に位置することができ、前記第１電極は、前記誘電膜を貫通して半導体基板と部分的に接触することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例による太陽電池を示した断面図である。
【図２】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ｄ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ｅ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図９Ｆ】本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例による酸窒化アルミニウムを９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）写真である。
【図１０Ｂ】酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡写真である。
【図１０Ｃ】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態に具現され、ここで説明する実施例に限定されない。
【００３２】
以下で別途の定義がない限り、「置換された」とは、化合物中の水素原子がＣ１ないしＣ３０のアルキル基、Ｃ２ないしＣ３０のアルキニル基、Ｃ６ないしＣ３０のアリール基、Ｃ７ないしＣ３０のアリールアルキル基、Ｃ１ないしＣ４のオキシアルキル基、Ｃ１ないしＣ３０のヘテロアルキル基、Ｃ３ないしＣ３０のヘテロアリールアルキル基、Ｃ３ないしＣ３０のシクロアルキル基、Ｃ３ないしＣ１５のシクロアルケニル基、Ｃ６ないしＣ３０のシクロアルキニル基、Ｃ２ないしＣ３０のヘテロシクロアルキル基、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバミル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、燐酸やその塩、およびこれらの組み合わせから選択された置換基に置換されたことを意味する。
【００３３】
図面において、多様な層および領域を明確に表示するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分については同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは他の部分の「真上に」ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとする時には中間に他の部分はないことを意味する。
【００３４】
まず、図１を参考にして、本発明の一実施例による太陽電池について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施例による太陽電池を示した断面図である。
【００３６】
以下、半導体基板１１０の中の太陽エネルギーを受ける側を前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｉｄｅ）といい、半導体基板１１０の前面の反対側を後面（ｒｅａｒ  ｓｉｄｅ）という。また、以下では説明の便宜上、半導体基板１１０を中心に上下の位置関係を説明するが、本発明の範囲は、これに限定されるものではない。
【００３７】
本発明の実施例による太陽電池は、下部半導体層１１０ａおよび上部半導体層１１０ｂを含む半導体基板１１０を含む。
【００３８】
半導体基板１１０は結晶質ケイ素または化合物半導体で形成され、結晶質ケイ素である場合、例えば、シリコンウエハー（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｗａｆｅｒ）を用いることができる。下部半導体層１１０ａおよび上部半導体層１１０ｂのうちの一つはｐ型不純物でドーピングされた半導体層であることができ、他の一つはｎ型不純物でドーピングされた半導体層であることができる。この時、ｐ型不純物はホウ素（Ｂ）のようなＩＩＩ族化合物であることができ、ｎ型不純物はリン（Ｐ）のようなＶ族化合物であることができる。
【００３９】
半導体基板１１０の表面は、表面組織化（ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されている。表面組織化された半導体基板１１０は、例えば、ピラミッド状のような凹凸またはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）のような多孔性構造であることができる。表面組織化された半導体基板１１０は表面積を広げて光の吸収率を高め、反射度を減らして太陽電池の効率を改善することができる。
【００４０】
半導体基板１１０の前面には、反射防止膜１１２が形成されている。反射防止膜１１２は光を少なく吸収し、絶縁性のある物質からなることができ、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）およびこれらの組み合わせであることができ、単一層または複数層に形成されることができる。
【００４１】
反射防止膜１１２は、例えば、約２００ないし１５００Åの厚さを有する。好ましくは約３００Åないし約１４００Åであることができ、より好ましくは４００Åないし約１２００Åであることができる。
【００４２】
反射防止膜１１２は、太陽エネルギーを受ける半導体基板１１０の前面に形成されて光の反射率を減らし、特定の波長領域の選択性を増加させることができる。また、半導体基板１１０の表面に存在するシリコンとの接触特性を改善して、太陽電池の効率を高めることができる。
【００４３】
反射防止膜１１２の上には複数の前面電極１２０が形成されている。前面電極１２０は半導体基板１１０の一方向に沿って平行に延長しており、反射防止膜１１２を貫通して上部半導体層１１０ｂと接触している。前面電極１２０は、銀（Ａｇ）などの低抵抗金属からなることができ、光吸収損失（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ  ｌｏｓｓ）および面抵抗を考慮して、グリッドパターン（ｇｒｉｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）に設計されることができる。
【００４４】
半導体基板１１０の後面には、誘電膜（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｌｍ）１３０が形成されている。
【００４５】
誘電膜１３０は、酸窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）からなることができる。
【００４６】
酸窒化アルミニウムは、下記の（化学式１）で表される。
（化学式１）ＡｌＯｘＮｙ
前記（化学式１）で、０＜ｙ＜ｘおよびｙ／ｘ＋ｙ≦０．０１を満たす。
【００４７】
このように誘電膜１３０は、アルミニウム酸化物に窒素を少量含む酸窒化アルミニウムからなる。酸窒化アルミニウムは、少量含まれている窒素が結晶化を妨害することによって、高温の熱処理の後にも非晶質状態を維持できる。
【００４８】
非晶質状態の酸窒化アルミニウムは、結晶化によって形成された結晶粒界（ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）を有していないので、結晶粒界で電荷がトラッピング（ｔｒａｐｐｉｎｇ）されて失われることを減らすことができる。
【００４９】
反面、誘電膜が高温で結晶化される物質、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような物質からなる場合、誘電膜１３０に存在する結晶粒界で電荷がトラップされて失われる。
【００５０】
誘電膜１３０は、固定電荷（ｆｉｘｅｄ  ｃｈａｒｇｅ）を有することによって、半導体基板１１０で生成された電荷が後面側に移動することを防止することができる。具体的には、誘電膜１３０が多数の負電荷（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｃｈａｒｇｅ）を帯びる場合、下部半導体層１１０ａに存在する微量電荷（ｍｉｎｏｒ  ｃｈａｒｇｅｓ）である電子が後面側に移動することを妨げることによって、半導体基板の後面側で電子と正孔とが再結合して消滅することを防止することができる。これによって、電荷の損失を減らして太陽電池の効率を高めることができる。
【００５１】
誘電膜１３０の下部には、保護膜１４０が形成されている。
【００５２】
保護膜１４０は、誘電膜１３０より屈折率が低い物質からなることができ、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）またはこれらの組み合わせからなることができる。
【００５３】
保護膜１４０は、半導体基板１１０を通過した光を再び半導体基板１１０側に反射させて再吸収させることによって、光の損失を防止し、効率を高めることができる。これと共に、保護膜１４０は後面電極１５０形成の際に高温焼成によって、誘電膜１３０および半導体基板１１０が損傷することを防止することができる。しかし、誘電膜１３０が光を十分に反射し、半導体基板１１０を保護するのに十分な厚さに形成されている場合、保護膜１４０は必須ではない。
【００５４】
一方、誘電膜１３０の形成速度が保護膜１４０の形成速度に比べて遅い場合、半導体基板１１０側に一定の厚さの誘電膜１３０を形成した後、保護膜１４０として必要とする厚さの薄膜を追加形成することによって、パッシベーション特性および半導体基板の保護機能を達成すると同時に、工程速度も高めることができる。
【００５５】
保護膜１４０の下部には、後面電極１５０が形成されている。後面電極１５０は、アルミニウム（Ａｌ）のような不透明金属からなることができ、約２ないし５０μｍの厚さを有することができる。
【００５６】
後面電極１５０は、誘電膜１３０および保護膜１４０の一部分を貫通して、下部半導体層１１０ａと接触する複数の接触部１５０ａおよび基板の全面に形成されている全面部１５０ｂを含む。
【００５７】
半導体基板１１０の下部半導体層１１０ａと後面電極１５０の接触部１５０ａとが接触する部分には後面電界（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ、ＢＳＦ）が生成されることができる。後面電界は、例えば、シリコンとアルミニウムが接触する時、アルミニウムがｐ型不純物として作用してこれらの間に形成される内部電界であり、これによって、半導体基板１１０の後面側に電子が移動することを防止することができる。したがって、半導体基板１１０の後面側で電荷が再結合して消滅することを防止することによって、太陽電池の効率を高めることができる。
【００５８】
後面電極１５０の全面部１５０ｂは、半導体基板１１０を通過した光を再び半導体基板に反射させることによって、光の漏れを防止して、太陽電池の効率を高めることができる。
【００５９】
以下、本発明の一実施例による太陽電池を製造する方法について、図２乃至９Ｆを図１と共に参照して説明する。
【００６０】
図２乃至図８は、本発明の一実施例によって太陽電池を製造する方法を順次に示す断面図であり、図９Ａ乃至図９Ｆは、本発明の一実施例によって誘電膜を形成する方法を順次に示す断面図である。
【００６１】
まず、シリコンウエハーのような半導体基板１１０を準備する。この時、半導体基板１１０は、例えば、ｐ型不純物でドーピングされることができる。
【００６２】
次に、半導体基板１１０を表面組織化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する。表面組織化は、例えば、硝酸およびフッ酸のような強酸または水酸化ナトリウムのような強塩基溶液を使用する湿式方法で行ったり、プラズマを用いた乾式方法で行うことができる。
【００６３】
図２を参考にすれば、半導体基板１１０に、例えば、ｎ型不純物をドーピングする。ここで、ｎ型不純物は、ＰＯＣｌ３またはＨ３ＰＯ４等を高温で拡散させることによってドーピングすることができる。これによって、半導体基板１１０は、他の不純物でドーピングされた下部半導体層１１０ａおよび上部半導体層１１０ｂを含む。
【００６４】
図３を参考にすれば、半導体基板１１０の後面に酸窒化アルミニウムからなる誘電膜１３０を形成する。誘電膜１３０は、化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）で形成することができる。誘電膜１３０の形成方法については後述する。
【００６５】
図４を参考にすれば、半導体基板１１０の前面および後面にそれぞれ反射防止膜１１２および保護膜１４０を形成する。反射防止膜１１２および保護膜１４０は、例えば、窒化ケイ素などをプラズマ化学気相蒸着で形成することができる。しかし、これに限定せずに反射防止膜１１２および保護膜１４０は、他の材料および方法でそれぞれ形成することができる。
【００６６】
次に、図５を参考にすれば、誘電膜１３０および保護膜１４０の一部分を除去して複数のコンタクトホール１３５を形成し、下部半導体層１１０ａの一部を露出させる。誘電膜１３０および保護膜１４０の一部分は、例えば、レーザーを使用して除去したり感光膜を用いた写真エッチング工程で除去することができる。
【００６７】
図６を参考にすれば、反射防止膜１１２の一面に前面電極用導電性ペースト１２０ａを塗布する。
【００６８】
前面電極用導電性ペースト１２０ａは、例えば、銀（Ａｇ）などの金属パウダーを含むことができ、前面電極が形成される位置にこれを塗布し、乾燥するスクリーン印刷（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）方法で形成することができる。
【００６９】
次に、図７および図８を順に参考にすれば、コンタクトホール１３５に後面電極用導電性ペースト１５０ａａを満たし、その上に半導体基板の後面全体を覆うように後面電極用導電性ペースト１５０ｂａを塗布する。
【００７０】
後面電極用導電性ペースト１５０ａａ、１５０ｂａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の金属パウダーを含むことができ、後面電極が形成される位置にこれを塗布し、乾燥するスクリーン印刷方法で形成することができる。
【００７１】
しかし、スクリーン印刷方法に限定せずにインクジェット印刷または押印印刷などの多様な方法で形成することができる。
【００７２】
次に、導電性ペースト１２０ａ、１５０ａａ、１５０ｂａが塗布された半導体基板１１０を高温の焼成炉（ｆｕｒｎａｃｅ）に置いて焼成（ｆｉｒｉｎｇ）する。焼成は、金属パウダーの溶融温度より高い温度で行うことができ、例えば、約６００ないし１０００℃で行うことができる。
【００７３】
次に、図１を参考にすれば、前記焼成によって、前面電極用導電性ペースト１２０ａは反射防止膜１１２を貫通して上部半導体層１１０ｂと接触し、後面電極用導電性ペースト１５０ａａは、誘電膜１３０および保護膜１４０に形成されたコンタクトホール１３５を通じて下部半導体層１１０ａと接触する。
【００７４】
以下、誘電膜１３０を形成する方法について、図９Ａ乃至図９Ｂを参考にして説明する。
【００７５】
図９Ａを参考にすれば、半導体基板１１０を化学気相蒸着のためのチャンバー（図示せず）内に配置し、半導体基板１１０にアルミニウム前駆体および窒素含有気体を供給して、窒化アルミニウム膜１３０ａ１を蒸着する。
【００７６】
アルミニウム前駆体は、プラズマによって薄膜に蒸着できる前駆体であれば特に限定されず、例えば、アルミニウムに水素、置換された若しくは非置換のＣ１ないしＣ３０のアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０のシクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６ないしＣ３０の芳香族基、置換された若しくは非置換のアミド基、置換された若しくは非置換のアルコキシ基またはこれらの組み合わせが結合している化合物を含むことができる。アルミニウム前駆体は、例えば、トリメチルアルミニウム（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ａｌｕｍｉｎｕｍ）を含むことができる。
【００７７】
窒素含有気体は、アルミニウムと結合する窒素を提供できる気体であれば特に限定されず、例えば、アンモニア気体（ＮＨ３）、窒素気体（Ｎ２）またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００７８】
窒化アルミニウム膜１３０ａ１を蒸着する段階は、約１００℃ないし５００℃の温度で行うことができ、約２５０℃ないし３５０℃で行うことができる。前記温度範囲で蒸着することによって、前記アルミニウム前駆体および窒素含有気体が効果的に分解されつつ、半導体基板の表面に露出したシリコンが不完全酸化されることを防止するので、半導体基板の表面に不完全酸化された酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）が形成されることを防止することができる。
【００７９】
次いでパージ（ｐｕｒｇｅ）して、チャンバー内に存在するアルミニウム前駆体および窒素含有気体を除去することができる。パージは、例えば、アルゴン（Ａｒ）のような非活性気体を供給することにより実施することができる。
【００８０】
次に、窒化アルミニウム膜１３０ａ１の上に活性化した酸素含有気体を供給する。窒化アルミニウム膜１３０ａ１の上に活性化した酸素含有気体を供給することによって、窒化アルミニウム膜１３０ａ１の窒素のうちの少なくとも一部が酸素に置換される。
【００８１】
酸素含有気体は、アルミニウムと結合できる酸素原子の提供が可能な限り特に限定されず、例えば、酸素気体（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）またはこれらの組み合わせを含むことができる。図９Ａでは、例として酸素気体（Ｏ２）を用いたプラズマを示しているが、これに限定されない。
【００８２】
または、酸素雰囲気でアニーリング工程を進行する熱酸化法を適用することも可能である。
【００８３】
これによって、図９Ｂに示したように、酸窒化アルミニウム膜１３０ｂ１が形成される。
【００８４】
酸窒化アルミニウム膜１３０ｂ１は約０．５ないし３ｎｍの厚さを有し、ただし、工程条件および使用装備によって厚さの調整が可能である。前記範囲の厚さを有することによって、緻密な薄膜を均一に形成することができると同時に適切な工程時間を維持でき、窒化アルミニウム内に酸素が均一に置換されて均一な酸素分布を有する薄膜を形成することができる。
【００８５】
次いでパージして、チャンバー内に存在する酸素含有気体を除去することができる。パージは、例えば、アルゴン（Ａｒ）のような非活性気体を供給することにより実施することができる。
【００８６】
図９Ｃを参考にすれば、酸窒化アルミニウム膜１３０ｂ１の上にアルミニウム前駆体および窒素含有気体を再び供給して、窒化アルミニウム膜１３０ａ２を蒸着する。窒化アルミニウム膜１３０ａ２を蒸着する段階も同様に、約１００℃ないし５００℃の温度で行うことができ、約２５０℃ないし３５０℃で行うことができる。
【００８７】
次いでパージして、チャンバー内に存在するアルミニウム前駆体および窒素含有気体を除去することができる。
【００８８】
図９Ｄを参考にすれば、窒化アルミニウム膜（１３０ａ２）の上に酸素含有気体（Ｏ２  ｐｌａｓｍａ）を供給する。
【００８９】
これによって、図９Ｅに示したように、酸窒化アルミニウム膜（１３０ｂ２）が形成される。
【００９０】
次いでパージして、チャンバー内に存在する酸素含有気体を除去することができる。
【００９１】
図９Ｆを参考にすれば、前記のように、アルミニウム前駆体および窒素含有気体を供給して窒化アルミニウムを形成する段階および前記窒化アルミニウムに酸素含有気体を供給する段階を交互的にｎ回行うことによって、酸窒化アルミニウムからなる誘電膜１３０を形成することができる。
【００９２】
酸窒化アルミニウムからなる誘電膜１３０は、約１０ないし７００ｎｍの厚さを有することができ、前記範囲で約１０ないし４００ｎｍの厚さを有することができ、前記範囲で約１０ないし１００ｎｍの厚さを有することができる。
【００９３】
前述のように、本発明の実施例による誘電膜１３０は、酸窒化アルミニウムを化学気相蒸着方法で形成されるが、これに限定されない。化学気相蒸着方法で誘電膜を形成する場合、スパッタリングまたは原子気相蒸着方法に比べて電荷の損失または工程性の低下を防止することができる。
【００９４】
具体的には、誘電膜をスパッタリングで形成する場合、高真空状態でプラズマが半導体基板の表面に強く作用するので半導体基板１１０の表面が損傷され、これによって、半導体基板１１０の表面で漏洩電流が増加するだけでなく、半導体基板１１０と誘電膜１３０の界面特性が不良となり、電荷が失われる。
【００９５】
また、誘電膜を原子気相蒸着方法で形成する場合、蒸着速度が低くて、前述した厚さ範囲の誘電膜を形成するのに長時間がかかるので、工程効率が低下する。
【００９６】
また、本発明の実施例による誘電膜１３０は、アルミニウム前駆体および窒素含有気体を供給して、まず窒化アルミニウムを形成した後、前記窒化アルミニウムを酸化する方法で形成することによって、アルミニウム前駆体、窒素含有気体および酸素含有気体を同時に供給して形成された酸窒化アルミニウムに比べて、緻密な（ｄｅｎｓｅ）膜質に形成されることができる。従って、この実施例による誘電膜１３０は高密度の固定電荷を有するので、電荷の損失を防止して太陽電池の効率を改善することができる。
【００９７】
また、本発明の実施例による誘電膜１３０は、薄い厚さの酸窒化アルミニウムを複数回繰り返して形成することによって、誘電膜全体にわたって酸素および窒素が均一に分布できる。したがって、誘電膜１３０全体にわたって固定電荷の量を均一に維持できるので、太陽電池の効率を高めることができる。
【００９８】
また、本発明の実施例による誘電膜１３０は、前述した方法によって酸窒化アルミニウムを蒸着することによって、電極の焼成のような高温の熱処理段階でも結晶化されずに非晶質状態の誘電膜を維持できる。
【００９９】
これについては、図１０Ａ乃至図１０Ｃを参考にして説明する。
【０１００】
図１０Ａは、本発明の実施例による酸窒化アルミニウムを９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）写真であり、図１０Ｂは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡写真であり、図１０Ｃは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を９５０℃で３秒間熱処理した後の結晶化状態を示す透過電子顕微鏡写真である。
【０１０１】
図１０Ａにおいて、本発明の実施例による酸窒化アルミニウムが、熱処理後にも結晶化されずに非晶質状態に維持されていることを確認できる。これに反し、図１０Ｂおよび図１０Ｃの円に示した領域を参考にすれば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、熱処理によって結晶化されて所定の結晶化領域を形成することがわかる。
【０１０２】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のように誘電膜に結晶化領域が形成される場合、結晶粒界に電荷がトラップされて電荷が失われるので、太陽電池の効率が低下する。これに反し、本発明の実施例による誘電膜は、高温の熱処理でも結晶化されず結晶粒界が形成されないので、電荷の損失を防止することができる。
【０１０３】
これによって、本発明の実施例による誘電膜を含む太陽電池は、電荷の損失を減らして漏洩電流を減少させることができ、したがって、開放電圧（Ｖｏｃ）を増加させることができる。また、半導体基板および誘電膜に欠陥が発生することを減らし、半導体基板と誘電膜の界面の特性を改善して太陽電池の効率を高めることができる。
【０１０４】
以上において、本発明の望ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の色々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【０１０５】
１１０  半導体基板
１１０ａ  下部半導体層
１１０ｂ  上部半導体層
１１２  反射防止膜
１２０  前面電極
１２０ａ  前面電極用導電性ペースト
１３０  誘電膜
１３０ａ１，１３０ａ２  窒化アルミニウム膜
１３０ｂ１，１３０ｂ２  酸窒化アルミニウム膜
１３５  コンタクトホール
１４０  保護膜
１５０  後面電極
１５０ａ  接触部
１５０ａａ，１５０ｂａ  後面電極用導電性ペースト
１５０ｂ  全面部
【図１】
2011100973.tif 000003
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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