(57)【要約】【課題】太陽電池の信頼性の低下を抑制しつつ、太陽電池の製造の簡易化が可能な太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】太陽電池の製造方法は、裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、半導体基板１１の裏面側に第１導電型半導体層２５を形成する第１導電型半導体層形成工程と、半導体基板１１の裏面側に第２導電型半導体層３５を形成する第２導電型半導体層形成工程と、第１導電型半導体層２５上に第１電極層２７を形成し、第２導電型半導体層３５上に第２電極層３７を形成する電極層形成工程とを含み、第２導電型半導体層形成工程では、第２導電型半導体材料、絶縁性樹脂および溶媒を含む印刷材料を印刷して硬化させることにより、第２導電型半導体層３５を形成し、電極層形成工程では、第２導電型半導体層３５の周縁３５Ｉの一部において乖離するように、第１電極層２７および第２電極層３７を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の一方の主面側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層に対応する第１電極層および前記第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、
前記半導体基板の前記一方の主面側の一部に、前記第１導電型半導体層を形成する第１導電型半導体層形成工程と、
前記半導体基板の前記一方の主面側の他の一部に、前記第２導電型半導体層を形成する第２導電型半導体層形成工程と、
前記第１導電型半導体層上に前記第１電極層を形成し、前記第２導電型半導体層上に前記第２電極層を形成する電極層形成工程と、
を含み、
前記第２導電型半導体層形成工程では、第２導電型半導体材料、絶縁性樹脂および溶媒を含む印刷材料を印刷して硬化させることにより、前記第２導電型半導体層を形成し、
前記電極層形成工程では、前記第２導電型半導体層の周縁の一部において乖離するように、前記第１電極層および前記第２電極層を形成する、
太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記印刷材料は、チキソトロピー性を有する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記印刷材料の粘度は、２００Ｐａ・ｓ以上６００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記印刷材料における前記第２導電型半導体材料の含有量は、前記絶縁性樹脂１００重量部に対して１２０重量部以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第１導電型半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一方の主面側の一部に、第１真性半導体層を介して前記第１導電型半導体層を形成し、
前記第２導電型半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一方の主面側の他の一部に、第２真性半導体層を介して前記第２導電型半導体層を形成した後、前記第２導電型半導体層から露出した第２真性半導体層をエッチングにより除去する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層は、アルカリ耐性を有する、請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
２つの主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の一方の主面側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層に対応する第１電極層および前記第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池であって、
前記第２導電型半導体層は、周縁に、印刷材料における絶縁性樹脂が偏在して形成された絶縁層を有し、
前記第１電極層と前記第２電極層とは、前記絶縁層の一部において乖離する、
太陽電池。
【請求項８】
前記第１導電型半導体層と前記半導体基板との間に配置された第１真性半導体層と、
前記第２導電型半導体層と前記半導体基板との間に配置された第２真性半導体層と、
を備え、
前記第２真性半導体層の側端と前記第２導電型半導体層の前記絶縁層の側端とは、揃っている、
請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第２導電型半導体層は、前記第２真性半導体層よりも厚い、請求項８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、裏面電極型（バックコンタクト型）の太陽電池の製造方法、および、裏面電極型の太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を用いた太陽電池として、受光面側および裏面側の両面に電極が形成された両面電極型の太陽電池と、裏面側のみに電極が形成された裏面電極型の太陽電池とがある。両面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されるため、この電極により太陽光が遮蔽されてしまう。一方、裏面電極型の太陽電池では、受光面側に電極が形成されないため、両面電極型の太陽電池と比較して太陽光の受光率が高い。
【０００３】
裏面電極型の太陽電池では、高性能化のために、裏面側に、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層等の半導体層パターンを高精度に形成する必要がある。半導体層パターンを高精度に形成する方法として、マスクを利用したＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相堆積）法またはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相堆積）法が一般的に知られている。ＣＶＤ法またはＰＶＤ法で利用されるマスクとしては、フォトリソグラフィ技術を用いて生成するマスク、または、メタルマスクが知られている。
特許文献１には、メタルマスクを利用したＣＶＤ法により、半導体層パターンを形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２００２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
裏面電極型の太陽電池では、短絡を回避するため、ｐ型半導体層からキャリアを回収する電極とｎ型半導体層からキャリアを回収する電極とを分離する。そのため、これらの電極の間において、半導体層が露出してしまい、太陽電池の信頼性が低下する可能性がある。
この点に関し、特許文献１に記載の太陽電池では、絶縁層が、ｐ型半導体層の端部上からｎ型半導体層の端部上まで覆うので、すなわち、絶縁層が、電極の間において半導体層を覆うので、太陽電池の信頼性の低下が抑制されると推測される。
【０００６】
しかしながら、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法による半導体層パターンの形成方法では、真空環境下で半導体層パターンの形成を行うため、太陽電池の製造が煩雑となる。更に、フォトリソグラフィ技術を用いてマスクを形成する場合、塗布、露光、現像等を行う必要があるため、太陽電池の製造が更に煩雑となる。
【０００７】
本発明は、太陽電池の信頼性の低下を抑制しつつ、太陽電池の製造の簡易化が可能な太陽電池の製造方法、および、太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、２つの主面を有する半導体基板と、半導体基板の一方の主面側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、第１導電型半導体層に対応する第１電極層および第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、半導体基板の一方の主面側の一部に、第１導電型半導体層を形成する第１導電型半導体層形成工程と、半導体基板の一方の主面側の他の一部に、第２導電型半導体層を形成する第２導電型半導体層形成工程と、第１導電型半導体層上に第１電極層を形成し、第２導電型半導体層上に第２電極層を形成する電極層形成工程とを含み、第２導電型半導体層形成工程では、第２導電型半導体材料、絶縁性樹脂および溶媒を含む印刷材料を印刷して硬化させることにより、第２導電型半導体層を形成し、電極層形成工程では、第２導電型半導体層の周縁の一部において乖離するように、第１電極層および第２電極層を形成する。
【０００９】
本発明に係る太陽電池は、２つの主面を有する半導体基板と、半導体基板の一方の主面側に配置された第１導電型半導体層および第２導電型半導体層と、第１導電型半導体層に対応する第１電極層および第２導電型半導体層に対応する第２電極層とを備える裏面電極型の太陽電池であって、第２導電型半導体層は、周縁に、印刷材料における絶縁性樹脂が偏在して形成された絶縁層を有し、第１電極層と第２電極層とは、絶縁層の一部において乖離する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信頼性が高い太陽電池が簡易に製造される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。
【図３】図２の太陽電池におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４Ａ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層および第１導電型半導体層の形成工程の一部を示す図である。
【図４Ｂ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層および第１導電型半導体層の形成工程の他の一部を示す図である。
【図４Ｃ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層および第２導電型半導体層の形成工程の一部を示す図である。
【図４Ｄ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層および第２導電型半導体層の形成工程の他の一部を示す図である。
【図４Ｅ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における電極層の形成工程の一部を示す図である。
【図４Ｆ】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における電極層の形成工程の他の一部を示す図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る太陽電池の断面図である。
【図６】本実施形態の変形例に係る他の太陽電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングおよび部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。
【００１３】
（太陽電池モジュール）
図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す側面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１００は、二次元状に配列された複数の太陽電池セル１を備える。
【００１４】
太陽電池セル１は、配線部材２によって直列および／または並列に接続される。具体的には、配線部材２は、太陽電池セル１の電極におけるバスバー部（後述）に接続される。配線部材２は、例えば、タブ等の公知のインターコネクタである。
【００１５】
太陽電池セル１および配線部材２は、受光面保護部材３と裏面保護部材４とによって挟み込まれている。受光面保護部材３と裏面保護部材４との間には、液体状または固体状の封止材５が充填されており、これにより、太陽電池セル１および配線部材２は封止される。受光面保護部材３は、例えばガラス基板であり、裏面保護部材４は、ガラス基板、金属板、または金属層と樹脂層とで多層化した複合シートが挙げられる。封止材５は、例えば透明樹脂である。
以下、太陽電池セル（以下、太陽電池という。）１について詳細に説明する。
【００１６】
（太陽電池）
図２は、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。図２に示す太陽電池１は、裏面電極型の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の主面において第１導電型領域７と第２導電型領域８とを有する。
【００１７】
第１導電型領域７は、いわゆる櫛型の形状をなし、櫛歯に相当する複数のフィンガー部７ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部７ｂとを有する。バスバー部７ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に沿ってＸ方向（第２方向）に延在し、フィンガー部７ｆは、バスバー部７ｂから、Ｘ方向に交差するＹ方向（第１方向）に延在する。
同様に、第２導電型領域８は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部８ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部８ｂとを有する。バスバー部８ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿ってＸ方向（第２方向）に延在し、フィンガー部８ｆは、バスバー部８ｂから、Ｙ方向（第１方向）に延在する。
フィンガー部７ｆとフィンガー部８ｆとは、Ｙ方向（第１方向）に延在する帯状をなしており、Ｘ方向（第２方向）に交互に並んでいる。
なお、第１導電型領域７および第２導電型領域８は、ストライプ状に形成されてもよい。
【００１８】
図３は、図２の太陽電池におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図３に示すように、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの受光する側の一方の主面である受光面側に順に積層された真性半導体層１３と反射防止層１５とを備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの受光面の反対側の他方の主面である裏面側の一部（主に、第１導電型領域７）に順に積層された真性半導体層２３と、第１導電型半導体層２５と、第１電極層２７とを備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の裏面側の他の一部（主に、第２導電型領域８）に順に積層された真性半導体層３３と、第２導電型半導体層３５と、第２電極層３７とを備える。
【００１９】
＜半導体基板＞
半導体基板１１としては、導電型単結晶シリコン基板、例えばｎ型単結晶シリコン基板またはｐ型単結晶シリコン基板が用いられる。これにより、高い光電変換効率が実現する。
半導体基板１１は、ｎ型単結晶シリコン基板であると好ましい。これにより、結晶シリコン基板内のキャリア寿命が長くなる。これは、ｐ型単結晶シリコン基板では、光照射によってｐ型ドーパントであるＢ（ホウ素）が影響して再結合中心となるＬＩＤ（Light Induced Degradation）が起こる場合があるが、ｎ型単結晶シリコン基板ではＬＩＤをより抑制するためである。
【００２０】
半導体基板１１は、裏面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、半導体基板１１に吸収されず通過してしまった光の回収効率が高まる。
また、半導体基板１１は、受光面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、受光面において入射光の反射が低減し、半導体基板１１における光閉じ込め効果が向上する。
さらに、導電型半導体層を印刷法（詳細は後述）にて形成し絶縁性樹脂の染み出しを利用する場合、ピラミッド構造を有している方が毛細管現象により平坦な表面に比べて染み出しやすい。
【００２１】
半導体基板１１の厚さは、５０μｍ以上３００μｍ以下であると好ましく、６０μｍ以上２３０μｍ以下であるとより好ましく、７０μｍ以上２１０μｍ以下であると更に好ましい。
半導体基板１１の膜厚が上記の上限値以下であると、シリコンの使用量が減少するため、シリコン基板が確保し易くなり、低コスト化が図れる。更に、シリコン基板内で光励起により生成された正孔と電子とを裏面側のみで回収するバックコンタクト構造では、各励起子の自由行程の観点からも、半導体基板１１の膜厚が上記の上限値以下であると好ましい。
半導体基板１１の膜厚が上記の下限値以上であると、適切な機械的強度が得られ、また外光（太陽光）が十分に吸収され、適切な短絡電流密度が得られる。
半導体基板１１の主面にテクスチャ構造が形成されている場合、半導体基板１１の膜厚は、受光面側および裏面側のそれぞれの凹凸構造における凸の頂点を結んだ直線間の距離で表される。
【００２２】
なお、半導体基板１１として、導電型多結晶シリコン基板、例えばｎ型多結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板を用いてもよい。この場合、より安価に太陽電池が製造される。
【００２３】
＜反射防止層＞
反射防止層１５は、半導体基板１１の受光面側に真性半導体層１３を介して形成されている。反射防止層１５は、半導体基板１１の受光面側に入射する太陽光の反射を抑制する機能を有する。
反射防止層１５の材料としては、太陽光を透過させる透光性を有する材料であれば特に限定されず、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、または酸化チタンが挙げられる。反射防止層１５の屈折率および膜厚は、太陽電池モジュールの光学設計に基づいて決定されればよい。
真性半導体層１３は、真性シリコン系層で形成される。真性半導体層１３は、パッシベーション層として機能し、半導体基板１１におけるキャリアの再結合を抑制する。
【００２４】
本実施形態では、受光面側に電極が形成されていないため（裏面電極型）、太陽光の受光率が高く、光電変換効率が向上する。
【００２５】
＜第１導電型半導体層および第２導電型半導体層＞
第１導電型半導体層２５は、半導体基板１１の裏面側の一部（主に、第１導電型領域７）に真性半導体層（第１真性半導体層）２３を介して形成されており、第２導電型半導体層３５は、半導体基板１１の裏面側の他の一部（主に、第２導電型領域８）に真性半導体層（第２真性半導体層）３３を介して形成されている。これにより、第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３と、第２導電型半導体層３５および真性半導体層３３とは、Ｙ方向（第１方向）に延在する帯状をなしており、Ｘ方向（第２方向）に交互に並んでいる。これにより、半導体基板１１で生じた光励起キャリアは、各導電型半導体層を介して効率よく回収される。
第２導電型半導体層３５（絶縁層３５Ｉを含む）および真性半導体層３３の一部は、第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３の一部と重なり合っている。これにより、製造誤差を考慮しても半導体層が形成されない領域が存在することがなく、光電変換効率が高まる。
【００２６】
第１導電型半導体層２５は、第１導電型シリコン系層、例えばｐ型シリコン系層で形成される。第２導電型半導体層３５は、第１導電型と異なる第２導電型の半導体材料、例えばｎ型半導体材料で形成される。なお、第１導電型半導体層２５がｎ型シリコン系層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型半導体層であってもよい。
第１導電型半導体層２５を形成するｐ型シリコン系層およびｎ型シリコン系層は、非晶質シリコン層、または、非晶質シリコンと結晶質シリコンとを含む微結晶シリコン層で形成される。なお、不純物拡散の抑制または直列抵抗の抑制の観点から、ｐ型シリコン系層およびｎ型シリコン系層は、非晶質シリコンで形成されると好ましい。ｐ型シリコン系層のドーパント不純物としては、Ｂ（ホウ素）が好適に用いられ、ｎ型シリコン系層のドーパント不純物としては、Ｐ（リン）が好適に用いられる。
なお、詳細は後述するが、ｎ型シリコン系層を第１導電型半導体層２５として用いる場合、アルカリ耐性の観点から、ｎ型酸化シリコン系層が用いられてもよい。
また、第２導電型半導体層３５を形成するｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料についての詳細も、後述する。
【００２７】
第１導電型半導体層２５の膜厚は、特に限定されないが、後述するようにＣＶＤ法またはＰＶＤ法が用いられる場合、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であると好ましい。
一方、第２導電型半導体層３５の膜厚は、後述するように印刷法が用いられるため、第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３，３３の膜厚よりも厚い。第２導電型半導体層３５の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であると好ましく、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であると更に好ましい。
本実施形態では、詳細は後述するが、真性半導体層３３は、第２導電型半導体層３５および絶縁層３５Ｉから露出した部分をエッチングにより除去することにより形成される。そのため、真性半導体層３３の側端は、第２導電型半導体層３５における絶縁層３５Ｉの側端と揃っている。そのため、真性半導体層３３と第２導電型半導体層３５のエッチングレートが近い場合であっても、少なくとも真性半導体層３３より第２導電型半導体層３５の膜厚が厚いことにより、第２導電型半導体が消失するのを防ぐことができる。
【００２８】
第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の幅は、５０μｍ以上３０００μｍ以下であると好ましく、８０μｍ以上５００μｍ以下であるとより好ましい。第２導電型半導体層３５同士の乖離間隔は、３０００μｍ以下であると好ましく、１０００μｍ以下であるとより好ましい。
ところで、半導体基板１１で生成した光励起子が、第１導電型半導体層２５または第２導電型半導体層３５を介して取り出される場合、正孔の有効質量は電子の有効質量よりも大きい。そのため、輸送損を低減させる観点から、ｐ型半導体層の幅がｎ型半導体層の幅よりも細いと好ましい。例えば、ｐ型半導体層の幅が、ｎ型半導体層の幅の０．５倍以上０．９倍以下であると好ましく、ｎ型半導体層の幅の０．６倍以上０．８倍以下であるとより好ましい。
なお、半導体層の幅、および、後述する電極層の幅は、特に断りがない限り、パターン化された各層の一部分の長さで、パターン化により、例えば帯状になった一部分の延び方向と直交する方向の長さである。
【００２９】
＜絶縁層＞
第２導電型半導体層３５の周縁には、絶縁層３５Ｉが形成される。絶縁層３５Ｉは、第２導電型半導体層３５の印刷材料における絶縁性樹脂が偏在して形成される（詳細は後述する）。
【００３０】
＜真性半導体層＞
真性半導体層２３，３３は、真性シリコン系層で形成される。真性半導体層２３，３３は、パッシベーション層として機能し、半導体基板１１におけるキャリアの再結合を抑制する。また、真性半導体層２３は、第１導電型半導体層２５から半導体基板１１への不純物の拡散を抑制し、真性半導体層３３は、第２導電型半導体層３５から半導体基板１１への不純物の拡散を抑制する。
なお、「真性（ｉ型）」との用語は、導電型不純物を含まない完全に真性であるものに限られず、シリコン系層が真性層として機能し得る範囲で微量のｎ型不純物またはｐ型不純物を含む「弱ｎ型」または「弱ｐ型」の実質的に真性な層も包含する。
【００３１】
真性半導体層２３，３３としては、特に限定されないが、非晶質シリコン系薄膜（ａ−Ｓｉ薄膜）であると好ましく、シリコンと水素とを含む水素化非晶質シリコン系薄膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜）であるとより好ましい。また、真性半導体層２３，３３は、水素化酸化ケイ素系薄膜であってもよい。
真性半導体層２３，３３の膜厚は、特に限定されないが、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であると好ましい。膜厚が２ｎｍ以上であると、パッシベーション層としての効果が高まり、膜厚が２０ｎｍ以下であると、高抵抗化により生じる変換特性の低下が抑制される。
【００３２】
本実施形態では、後述するように、真性半導体層３３は、第２導電型半導体層３５および絶縁層３５Ｉから露出した部分をエッチングにより除去することにより形成される。そのため、真性半導体層３３の側端は、第２導電型半導体層３５における絶縁層３５Ｉの側端と揃っている。
真性半導体層３３の露出した部分をエッチングにより除去する場合、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の材料はエッチング液への耐性を有していることが好ましい。一般的に真性半導体である非晶質シリコンを用いる場合、アルカリ溶液によってエッチングされる。この場合、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の材料として、アルカリ耐性を有する材料が用いられると好ましい。アルカリ耐性を有する材料としては、ｐ型である場合、ボロン添加非晶質シリコン、酸化シリコン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等が挙げられる。またｎ型の材料としては、酸化シリコン、酸化チタン、フッ化リチウム等が挙げられる。
【００３３】
＜第１電極層および第２電極層＞
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に形成されており、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に形成されている。これにより、第１電極層２７および第２電極層３７は、Ｙ方向（第１方向）に延在する帯状をなしており、Ｘ方向（第２方向）に交互に並んでいる。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５で回収されるキャリアを導く輸送層として機能し、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５で回収されるキャリアを導く輸送層として機能する。
【００３４】
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に順に積層された透明電極層２８と金属電極層２９とを有する。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に順に積層された透明電極層３８と金属電極層３９とを有する。
このように、金属電極層２９，３９と第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５との間に透明電極層２８，３８が設けられることにより、金属電極層２９，３９と第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５との電気的接合が向上し、金属電極層２９，３９から第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５への原子拡散が抑制される。
なお、第１電極層２７は、透明電極層２８および金属電極層２９のうちの何れか一方のみで形成されてもよい。同様に、第２電極層３７は、透明電極層３８および金属電極層３９のうちの何れか一方のみで形成されてもよい。
【００３５】
第１電極層２７と第２電極層３７と（すなわち、透明電極層２８と透明電極層３８と、または、金属電極層２９と金属電極層３９と）は、第２導電型半導体層３５の周縁の一部、すなわち絶縁層３５Ｉにおいて乖離する。これにより、第１電極層と第２電極層との間において、半導体層が絶縁層で被覆され、露出しないので、太陽電池１の信頼性が高まる。
【００３６】
第１電極層２７の幅（すなわち、透明電極層２８の幅および金属電極層２９の幅）は、第１導電型半導体層２５の幅と略同一であると好ましい。なお、第１電極層２７の幅は、第１導電型半導体層２５の幅よりも狭くてもよい。また、第１電極層２７と第２電極層３７との間のリークが防止されていれば、第１電極層２７の幅は、第１導電型半導体層２５の幅よりも広くてもよい。
同様に、第２電極層３７の幅（すなわち、透明電極層３８の幅および金属電極層３９の幅）は、第２導電型半導体層３５の幅と略同一であると好ましい。なお、第２電極層３７の幅は、第２導電型半導体層３５の幅よりも狭くてもよい。また、第１電極層２７と第２電極層３７との間のリークが防止されていれば、第２電極層３７の幅は、第２導電型半導体層３５の幅よりも広くてもよい。
【００３７】
<<透明電極層>>
透明電極層２８，３８は、透明導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、透明導電性金属酸化物、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化タングステン、酸化モリブデン、およびそれらの複合酸化物等が用いられる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム酸化物が特に好ましい。更に、信頼性またはより高い導電率を確保するため、インジウム酸化物にドーパントを添加すると好ましい。ドーパントとしては、例えば、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｉ、またはＳ等が挙げられる。
透明電極層の厚みは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であると好ましい。
【００３８】
<<金属電極層>>
金属電極層２９，３９は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、またはこれらの合金が用いられる。
また、金属電極層の膜厚は、２０μｍ以上８０μｍ以下であると好ましい。
【００３９】
（太陽電池の製造方法）
次に、図４Ａ〜図４Ｆを参照して、本実施形態に係る太陽電池の製造方法について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層（第１真性半導体層）および第１導電型半導体層の形成工程を示す図であり、図４Ｃおよび図４Ｄは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における真性半導体層（第２真性半導体層）および第２導電型半導体層の形成工程を示す図であり、図４Ｅおよび図４Ｆは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における電極層の形成工程を示す図である。
【００４０】
＜真性半導体層（第１真性半導体層）および第１導電型半導体層の形成工程＞
まず、図４Ａに示すように、少なくとも裏面側に凹凸構造を有する半導体基板（例えば、ｎ型単結晶シリコン基板）１１の裏面側の全面に真性半導体材料膜（例えば、真性シリコン系層）２３Ｚを積層する。本実施形態では、このとき、半導体基板１１の受光面側の全面に、真性半導体層（例えば、真性シリコン系層）１３を積層する。
その後、真性半導体材料膜２３Ｚ上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の全面に、第１導電型半導体材料膜（例えば、ｐ型シリコン系層）２５Ｚを積層する。
【００４１】
真性半導体材料膜２３Ｚ、第１導電型半導体材料膜２５Ｚ、および真性半導体層１３の形成方法は特に限定されないが、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いると好ましく、例えばプラズマＣＶＤ法を用いると好ましい。プラズマＣＶＤ法を用いると、半導体基板１１への不純物の拡散が抑制され、半導体基板１１の表面のパッシベーション効果が有効に得られる。また、プラズマＣＶＤ法によれば、真性半導体層２３，１３の膜中水素濃度を膜厚方向で変化させることにより、キャリア回収において有効なエネルギーギャッププロファイルを形成できる。
【００４２】
プラズマＣＶＤ法による製膜条件としては、例えば、基板温度１００℃以上３００℃以下、圧力２０Ｐａ以上２６００Ｐａ以下、高周波パワー密度０．００３Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２が好適に用いられる。材料ガスとしては、例えばＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシリコン含有ガス、またはこれらのシリコン系ガスとＨ２との混合ガスが好適に用いられる。
第１導電型半導体材料膜２５Ｚのドーパント添加ガスとしては、ｐ型の場合、例えばＢ２Ｈ６またはＢ（ＣＨ３）４が好適に用いられ、ｎ型の場合、例えばＰＨ３が好適に用いられる。なお、Ｂ（ホウ素）、Ｐ（リン）等の不純物の添加量は微量でよいため、ドーパントガスを原料ガスで希釈させた混合ガスが用いられてもよい。
なお、上記の材料ガスに、ＣＨ４、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを添加して、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、または、シリコンゲルマニウム等のシリコン合金を形成することにより、適宜、薄膜のエネルギーギャップを変更してもよい。
また、光の透過性を向上させるために、上記の材料ガスに、例えば酸素または炭素といった不純物を微量添加してもよい。その場合、例えば、ＣＯ２またはＣＨ４といったガスをＣＶＤ製膜の際に導入する。
【００４３】
次に、第１導電型半導体材料膜２５Ｚおよび真性半導体材料膜２３Ｚの一部をエッチングにより除去し、半導体層のパターニングを行う。これにより、図４Ｂに示すように、第１導電型半導体層２５および真性半導体層（第１真性半導体層）２３を形成するとともに、半導体基板１１が露出した第１導電型半導体層２５の非形成領域を形成する。
第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３の形成方法（パターニング）は特に限定されないが、フォトリソグラフィ技術を用いて生成するマスクまたはメタルマスクを利用したエッチング法を用いると好ましい。フォトリソグラフィ技術によるマスクを用いたエッチング法によれば、高精度なパターニングが可能である。
【００４４】
以上の真性半導体層および第１導電型半導体層の形成工程では、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により半導体基板の裏面側の全面に半導体材料膜を製膜した後に、マスクを用いてエッチングを行うことにより半導体層のパターニングを行ったが、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により製膜する際に、マスクを利用して半導体層の製膜およびパターニングを同時に行ってもよい。
【００４５】
＜真性半導体層（第２真性半導体層）および第２導電型半導体層形成工程＞
次に、図４Ｃに示すように、第１導電型半導体層２５、および第１導電型半導体層２５の非形成領域における半導体基板１１上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の全面に、真性半導体材料膜（例えば、真性シリコン系層）３３Ｚを積層する。
真性半導体材料膜３３Ｚの形成方法は特に限定されないが、上述した真性半導体材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体材料膜２５Ｚと同様に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いると好ましく、例えばプラズマＣＶＤ法を用いると好ましい。
【００４６】
その後、真性半導体材料膜３３Ｚ上の、第１導電型半導体層２５の非形成領域に、第２導電型半導体層（例えば、ｎ型シリコン系層）３５を積層する。
第２導電型半導体層３５は、印刷材料（例えば、インク）を印刷することにより形成される。第２導電型半導体層３５の形成方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット法、グラビアコーティング法、またはディスペンサー法等が挙げられる。これらの中でも、スクリーン印刷法が好ましい。スクリーン印刷法によれば、インクがスクリーン印刷用のスクリーン版を通過する時のせん断力によって、後述する半導体材料が半導体層パターンの厚み方向（基板の平均面に対して垂直方向。平均面とは、基板のテクスチャ構造に依存しない基板面をさす）に配向する。
【００４７】
印刷材料は、絶縁性樹脂中に、半導体特性を示す半導体材料を含む。印刷材料は、粘度または塗工性の調整のために、溶媒、レベリング剤、消泡剤等を含んでもよい。
ｐ型の半導体材料としては、有機化合物であれば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン硫化物（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等のポリチオフェン類が代表的な例として挙げられる。また、ｐ型の半導体材料として、無機化合物であれば、酸化銅、酸化ニッケル、および酸化モリブデン等の金属酸化物、または、チオシアン酸銅、銅−インジウム−ガリウム−硫黄、および銅−インジウム−ガリウム−セレン等の金属化合物が挙げられる。
ｎ型の半導体材料としては、無機化合物であれば、酸化チタンおよび酸化亜鉛等の金属酸化物、または、フッ化リチウムが挙げられる。
なお、無機化合物による半導体材料の場合、樹脂内に分散させる観点から、粒子状であることが好ましく、粒子径は、０．００１μｍ以上１０．００μｍ以下であると好ましく、０．０５μｍ以上２．００μｍ以下であるとより好ましい。粒子径が上記上限値より大きいと、粒子間の接触面積が小さくなり、抵抗による性能低下を招く。
また、半導体材料の形状は、特に限定されず、上述のような粒子状であっても構わないし、液体状であっても構わない。
【００４８】
絶縁性樹脂としては、マトリクス樹脂等が挙げられる。詳説すると、絶縁性樹脂としては、高分子化合物であると好ましく、特に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂であると好ましく、ポリエステルまたはシリコーン系の樹脂等が代表例である。
ここで、絶縁性樹脂として、熱可塑性樹脂、特にガラス転移温度が１５０℃以下の樹脂を用いない。これは、太陽電池またはモジュール化のプロセスにおける加熱処理時に、樹脂が軟化して流れてしまうおそれがあるためである。また、水酸化ナトリウム水溶液などアルカリ溶液を用いて真性半導体をエッチングする場合、アルカリ耐性の高い樹脂材料を用いることが好ましい。アルカリ耐性の高い材料として、ウレタン樹脂（ポリエステル系ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂等）、ウレタン結合を有するフッ素系樹脂、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、アニリン誘導体エポキシ樹脂等）、シリコーンオイル（ジフェニルシロキサン等）が挙げられる。
【００４９】
印刷材料における半導体材料の含有量は、絶縁性樹脂を１００とした重量部で表すと、１２０重量部以上１８０重量部以下であると好ましく、１４０重量部以上１７０重量部以下であると更に好ましい。この比率によれば、第２導電型半導体層３５からの樹脂の染み出しが適度に広がり、電極形成後に両極電極間の短絡を防ぐことができる（詳細は後述する）。
絶縁性樹脂中の半導体材料の分散度は、例えばスクリーン印刷のスクリーンを通過できないような凝集体が存在しない程度であればよい。
【００５０】
印刷材料の粘度は、印刷時の広がりおよび擦れ抑制の観点から、１０ポイズ以上１０００ポイズ以下（すなわち、１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下）であると好ましく、２０００ポイズ以上６０００ポイズ以下（すなわち、２００Ｐａ・ｓ以上６００Ｐａ・ｓ以下）であるとより好ましい。
更に、印刷材料は、チキソトロピー性を有すると好ましい。
【００５１】
次に、第２導電型半導体層３５の印刷後、加熱処理または紫外線照射処理により、第２導電型半導体層３５における絶縁性樹脂を硬化させる。このとき、絶縁性樹脂が第２導電型半導体層３５の周縁に染み出し、第２導電型半導体層３５の周縁に絶縁層３５Ｉが形成される。
【００５２】
次に、第２導電型半導体層３５および絶縁層３５Ｉから露出した真性半導体材料膜３３Ｚをエッチングにより除去し、図４Ｄに示すように、真性半導体層３３を形成する。
真性半導体層３３の形成方法（パターニング）は特に限定されないが、上述した第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３と同様に、フォトリソグラフィ技術を用いて生成するマスクまたはメタルマスクを利用したエッチング法を用いると好ましい。
このとき、真性半導体層３３のパターニングに、例えば、アルカリ性のエッチング溶液（水酸化ナトリウム水溶液等）を使用する場合、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５がアルカリ耐性を有すると、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５がエッチングのストップ層として機能し、真性半導体材料膜３３Ｚのエッチングが容易となる。
【００５３】
＜電極層の形成工程＞
次に、図４Ｅに示すように、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の全面に、透明電極材料膜２８Ｚを積層する。透明電極材料膜２８Ｚの形成方法としては、例えば、スパッタリング法等のＰＶＤ法、または、有機金属化合物と酸素または水との反応を利用したＭＯＣＶＤ法等が用いられる。
その後、図４Ｆに示すように、第２導電型半導体層３５の周縁の一部、すなわち絶縁層３５Ｉにおいて乖離するように、透明電極材料膜２８Ｚの一部をエッチングにより除去し、第１導電型半導体層２５上に透明電極層２８を形成し、第２導電型半導体層３５上に透明電極層３８を形成する。
透明電極層２８，３８の形成方法（パターニング）は特に限定されないが、上述した第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３，３３と同様に、フォトリソグラフィ技術を用いて生成するマスクまたはメタルマスクを利用したエッチング法を用いると好ましい。或いは、透明電極層２８，３８は、レーザ法を用いて切断されてもよい。
【００５４】
次に、透明電極層２８上に金属電極層２９を形成し、透明電極層３８の上に金属電極層３９を形成する。金属電極層２９，３９の形成方法としては、例えば、スクリーン印刷法、メッキ法、導線接着法、インクジェット法、スプレー法、真空蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。特に、Ａｇペーストを用いたスクリーン印刷法、銅メッキを用いたメッキ法が好ましい。
【００５５】
このとき、半導体基板１１の受光面側の真性半導体層１３上に反射防止層１５を形成してもよい（図示省略）。反射防止層１５の形成方法は特に限定されないが、塗布法を用いると好ましい。例えば、上述した酸化亜鉛または酸化チタン等の酸化物のナノ粒子を分散させた樹脂材料を、真性半導体層１３上に塗布することにより、反射防止層１５を形成する。
【００５６】
なお、半導体基板１１に、真性半導体層２３，１３、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５、第１電極層２７および第２電極層３７、および、反射防止層１５を積層させた段階で、各接合界面のパッシベーション、半導体層およびその界面における欠陥準位の発生抑制、透明電極層における透明導電性酸化物の結晶化を目的として、アニール処理を施す。
アニール処理としては、例えば、各層を配置した半導体基板１１を１５０℃以上２００℃以下に過熱したオーブンに投入して加熱する加熱処理が挙げられる。この場合、オーブン内の雰囲気は、大気でも構わないが、水素または窒素を用いることで、より効果的なアニール処理が行える。また、アニール処理は、各層を配置した半導体基板１１に対して赤外線ヒーターを用いて赤外線を照射させるＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）処理であってもよい。
以上の工程により、本実施形態の裏面電極型の太陽電池１が完成する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、印刷法を用いて第２導電型半導体層３５を形成する。そのため、真空環境下で半導体層パターンの形成を行うＣＶＤ法またはＰＶＤ法による半導体層パターンの形成方法と比較して、太陽電池１の製造を簡易化できる。更に、印刷法を用いたパターン化は、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法においてフォトリソグラフィ技術を用いてマスクを形成する場合と比較して、レジストコート、露光、現像、レジスト剥離等のプロセスが不要であり、太陽電池１の製造を更に簡易化できる。
【００５８】
ここで、本願発明者らは、半導体層の印刷材料に絶縁性樹脂を含ませると、印刷材料が硬化する際に、絶縁性樹脂が半導体層の周縁に染み出し、半導体層の周縁に絶縁層が形成されることを見出した。
本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、第２導電型半導体層３５の印刷材料が絶縁性樹脂を含み、電極層層形成工程において、第２導電型半導体層３５の周縁、すなわち絶縁層３５Ｉにおいて乖離するように、第１電極層２７および第２電極層３７を形成する。これにより、第１電極層２７と第２電極層３７との間において、半導体層が絶縁層３５Ｉで被覆され、露出しないので、太陽電池１の信頼性が高まる。
また、第１電極層２７および第２電極層３７のパターニングをレーザを用いて行う場合には、絶縁層３５Ｉが保護層となり、レーザによる半導体層のダメージを低減できる。
【００５９】
ここで、従来、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とを重ねると、製造誤差を考慮しても半導体層が形成されない領域が存在することがなく、光電変換効率の低下が抑制される。しかしながら、第１導電型半導体層から第２電極層への電流リーク、または、第２導電型半導体層から第１電極層への電流リークが増大する可能性がある。
この点に関し、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、第１導電型半導体層２５と第２電極層３７との間に、かつ、第２導電型半導体層３５と第１電極層２７との間に、絶縁層３５Ｉが介在する。これにより、第１導電型半導体層２５から第２電極層３７への電流リーク、および、第２導電型半導体層３５から第１電極層２７への電流リークが抑制され、太陽電池１の高性能化が可能である。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、太陽電池１の信頼性の低下を抑制しつつ、太陽電池１の製造の簡易化が可能である。その結果、製造コストを削減できる。
【００６１】
ところで、特許文献１に記載の太陽電池では、絶縁層が、ｐ型半導体層の端部上からｎ型半導体層の端部上まで覆い、電極層は絶縁層上において乖離する。
これに対して、本実施形態の太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池１では、第２導電型半導体層３５は、周縁に、印刷材料における絶縁性樹脂が偏在して形成された絶縁層３５Ｉを有し、第１電極層２７と第２電極層３７とは、絶縁層３５Ｉの一部において乖離する。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１導電型半導体層形成工程において、第１導電型半導体層２５とともに真性半導体層２３をもエッチング除去した。しかし、本発明はこれに限定されず、図５に示すように、第１導電型半導体層形成工程において、真性半導体層２３をエッチング除去せず、半導体基板１１の表面を露出させないようにしてもよい。例えば、ＣＶＤ法、特にプラズマＣＶＤ法を用いたプラズマエッチングによれば、第１導電型半導体層２５のみを選択的にエッチングし、真性半導体層２３を残すことが可能である。
【００６３】
なお、図５に示すように、第１導電型半導体層形成工程において、真性半導体層２３をエッチング除去せず、半導体基板１１の表面を露出させない場合、図６に示すように、第２導電型半導体層３５は、第１導電型半導体層２５と乖離してもよい。この場合、第２導電型半導体層形成工程において、第２導電型半導体層３５の印刷材料が硬化する際に、第２導電型半導体層３５の周縁に、すなわち第２導電型半導体層３５と第１導電型半導体層２５との隙間に、絶縁性樹脂材料が染み出し、この隙間に絶縁層３５Ｉが形成される。
【００６４】
また、上述した実施形態では、第２導電型半導体層３５の形成方法として印刷法が用いられたが、更に第１導電型半導体層２５の形成方法にも印刷法が用いられてもよい。
例えば図６に示すように、半導体基板１１の裏面側の全面に真性半導体層２３を積層し、真性半導体層２３上の一部に第１導電型半導体層２５をパターン印刷し、その後、上述したように真性半導体層２３上の他部に第２導電型半導体層３５をパターン印刷する。第１導電型半導体層２５の印刷方法および印刷材料（絶縁性樹脂、半導体材料等）は、第２導電型半導体層３５の印刷方法および印刷材料と同様であればよい。
この場合、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の印刷材料が硬化する際に、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の周縁に、すなわち第２導電型半導体層３５と第１導電型半導体層２５との隙間に、絶縁性樹脂材料が染み出し、この隙間に絶縁層３５Ｉが形成される。
この場合、真性半導体層２３をエッチングによりパターン処理する必要がない。そのため、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の印刷材料は、アルカリ耐性を有さなくてもよい。
これによれば、太陽電池の製造を更に簡易化でき、製造コストを更に削減できる。
更には、真性半導体層２３，３３の形成方法にも印刷法が用いられてもよい。これによれば、太陽電池の製造を更に簡易化でき、製造コストを更に削減できる。
なお、上述した実施形態のように、第１導電型半導体層２５の形成方法としてＣＶＤ法またはＰＶＤ法が用いられると、半導体層の品質が高まり、太陽電池の高性能化が可能である（実施例を参照）。
【００６５】
また、上述した実施形態では、図３に示すようにヘテロ接合型の太陽電池およびその製造方法を例示したが、本発明の特徴の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の形成方法は、ヘテロ接合型の太陽電池に限らず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池およびその製造方法に適用される。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
以下のとおり、図２および図３に示す太陽電池１を、図４Ａ〜図４Ｆに示す工程に従って作製した。
以下において、各半導体層の膜厚、および、印刷材料における半導体粒子の粒子径は、ＳＥＭ（フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡Ｓ４８００、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、１０万倍の倍率で観察されることにより求められた。
【００６８】
＜半導体基板＞
まず、半導体基板１１として、厚さ２００μｍの単結晶シリコン基板を採用した。単結晶シリコン基板の表面側をレジスト材料で保護し、単結晶シリコン基板の裏面側に異方性エッチングを行うことにより、裏面側にピラミッド型のテクスチャ構造が形成された半導体基板１１を得た。
【００６９】
＜真性半導体層および第１導電型半導体層の形成＞
半導体基板１１の表面側のレジスト材料を除去した後、半導体基板１１をＣＶＤ装置へ導入し、半導体基板１１の受光面側に真性半導体層１３として水素化非晶質シリコン（ａ−ｐ―Ｓｉ：Ｈ）を８ｎｍの膜厚で製膜した。また、半導体基板１１の裏面側に真性半導体材料膜２３Ｚとして水素化非晶質シリコンを８ｎｍの膜厚で製膜した。
水素化非晶質シリコンの製膜条件は、基板温度１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比３／１０、パワー密度０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。
【００７０】
次に、ＣＶＤ装置において、半導体基板１１の裏面側の真性半導体材料膜２３Ｚ上に、第１導電型半導体材料膜２５Ｚとして、ｐ型非晶質シリコン系薄膜を４ｎｍの膜厚で製膜した。ｐ型非晶質シリコン系薄膜の製膜条件は、基板温度１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比１／３、パワー密度０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、Ｂ２Ｈ６ガス流量は、Ｂ２Ｈ６がＨ２により５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。
【００７１】
次に、フォトリソグラフィ法によるマスクを用いて、半導体基板１１の裏面側の第１導電型半導体材料膜２５Ｚおよび真性半導体材料膜２３Ｚの一部を、ＨＦおよびＨＮＯ３の混酸によるエッチングで除去し、第１導電型半導体層２５および真性半導体層２３を形成するとともに、半導体基板１１が露出した第１導電型半導体層２５の非形成領域を形成した。
【００７２】
＜真性半導体層および第２導電型半導体層の形成＞
次に、ＣＶＤ装置において、第１導電型半導体層２５、および第１導電型半導体層２５の非形成領域における半導体基板１１上に、真性半導体材料膜３３Ｚとして水素化非晶質シリコンを８ｎｍの膜厚で製膜した。水素化非晶質シリコンの製膜条件は、上述同様であった。
【００７３】
次に、ＣＶＤ装置から取り出し、真性半導体材料膜３３Ｚ上の、第１導電型半導体層２５の非形成領域上に、印刷材料を印刷することにより、膜厚２０ｎｍの第２導電型半導体層３５を形成した。印刷方法としては、スクリーン印刷法を用いた。スクリーン版の目開きは５０μｍであった。
印刷材料は、以下に示す（Ｃ−１）の絶縁性樹脂１００重量部に対して、（Ｃ−２）を１５重量部、（Ｃ−３）を０．４重量部加え、更に第２導電型半導体材料としてナノ粒子状のｎ型半導体材料（酸化チタン：ＴｉＯ２）を１５０重量部添加し、混錬して得た。得られた樹脂組成物の粘度は５００ポイズであった。
（Ｃ−１）アルケニル基を有する化合物：アクリロイル基末端ポリジメチルシロキサン（信越化学工業（株）製アクリル変性シリコーンオイル）
（Ｃ−２）ヒドロシリル基を有する化合物：ＫＦ−９９（信越化学工業（株）製メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ヒドロシリル基１６．６ｍｍｏｌ／ｇ含有）
（Ｃ−３）ヒドロシリル化触媒：白金−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体（３重量％白金イソプロパノール溶液）
【００７４】
その後、第２導電型半導体層３５を１５０℃のオーブンで２時間加熱処理した。これにより、印刷材料における絶縁性材料が第２導電型半導体層３５の周縁に染み出し、第２導電型半導体層３５の周縁に絶縁層３５Ｉが形成された。
【００７５】
次に、第２導電型半導体層３５および絶縁層３５Ｉをマスクとして、露出した真性半導体材料膜３３Ｚをエッチングにより除去し、第１導電型半導体層２５を露出させた。エッチングには水酸化ナトリウム水溶液を用いた。
【００７６】
＜電極層形成＞
次に、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、半導体基板１１の裏面側の第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５上に、透明電極材料膜として透明導電性酸化物を１００ｎｍの膜厚で製膜した。透明導電性酸化物の製膜では、酸化スズを１０重量％含有した酸化インジウム（ＩＴＯ）をターゲットとして使用し、装置のチャンバー内に、アルゴンと酸素との混合ガスを導入させて、そのチャンバー内の圧力を０．６Ｐａとなるように設定した。なお、アルゴンと酸素との混合比率は、抵抗率が最も低くなる条件（いわゆる、ボトム条件）とした。また、透明導電性酸化物の製膜では、直流電源を用いて、０．４Ｗ／ｃｍ２の電力密度で、製膜を行った。
次に、フォトリソグラフィ法によるマスクを用いて、第２導電型半導体層３５の周縁の絶縁層３５Ｉにおいて乖離するように塩酸を用いてエッチングを行い、第１導電型半導体層２５上に透明電極層２８を形成し、第２導電型半導体層３５上に透明電極層３８を形成した。このように、透明電極層２８と透明電極層３８とが離間することにより、これらの透明電極層の間での導通が防止される。また、透明電極層２８と透明電極層３８との間において、半導体層が絶縁層３５Ｉで被覆され、半導体層の露出が回避される。
【００７７】
次に、透明電極層２８および透明電極層３８上に、Ａｇペースト（藤倉化成製  ドータイトＦＡ−３３３）をスクリーン印刷により塗布して、１５０℃のオーブンで６０分間、加熱処理して、金属電極層２９および金属電極層３９を形成した。透明電極層２８と金属電極層２９が第１電極層２７を構成し、透明電極層３８と金属電極層３９とが第２電極層３７を構成する。
【００７８】
（実施例２）
印刷材料における第２導電型半導体材料であるナノ粒子状のｎ型半導体材料（酸化チタン：ＴｉＯ2）の添加量を、１７０重量部に変えた点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池１を作製した。
【００７９】
（実施例３）
第１導電型半導体層２５の材料および第２導電型半導体層３５の材料を変えた点を除いて、実施例１と同様にして太陽電池１を作製した。
第１導電型半導体層２５の材料として、膜厚１０ｎｍのｎ型水素化非晶質酸化シリコン系薄膜（ａ−ｎ―ＳｉＯｘ：Ｈ）を用いた。ｎ型非晶質酸化シリコン系薄膜の製膜条件は、基板温度１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＣＯ２／ＰＨ３流量比１／０．２／２、パワー密度０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、ＰＨ３ガス流量は、ＰＨ３がＨ２により５０００ｐｐｍまで希釈された希釈ガスの流量である。また、第１導電型半導体材料膜２５Ｚおよび真性半導体材料膜２３Ｚの一部をエッチングするのに使用したエッチング溶液は、オゾンをフッ化水素酸に溶解させた溶液（以下、オゾン／フッ酸液；Ｏ３／ＨＦ水溶液）である。
第２導電型半導体層３５の印刷材料における第２導電型半導体材料としては、液体状のｐ型半導体材料（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン硫化物：ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を用い、その添加量を１４０重量部とした。
【００８０】
（実施例４）
印刷材料における第２導電型半導体材料である液体状のｐ型半導体材料（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン硫化物：ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の添加量を、１７０重量部に変えた点を除いて、実施例３と同様にして太陽電池１を作製した。
【００８１】
（実施例５）
第２導電型半導体層３５の材料を変えた点を除いて、実施例３と同様にして太陽電池１を作製した。
第２導電型半導体層３５の印刷材料における第２導電型半導体材料としては、ナノ粒子状のｐ型半導体材料（酸化銅：ＣｕＯ）を用い、その添加量を１５０重量部とした。
【００８２】
（実施例６）
第１導電型半導体層２５も、第２導電型半導体層３５と同様に、印刷材料を印刷した。第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５を印刷にて実施する際は、真性半導体層２３をパターン処理する必要がない。つまり、真性半導体層２３を半導体基板１１に製膜し、その上に第１導電型半導体層２５を印刷し、その後、第２導電型半導体層３５を印刷して、パターン形成を行った。第２導電型半導体層３５の染み出し部分により、少なくとも第１導電型半導体層２５との間で真性半導体が剥き出しにならないようにした。
第１導電型半導体層２５の印刷材料としては、半導体材料を変えた点を除いて、実施例１の第２導電型半導体層３５の印刷材料と同様である。第１導電型半導体層２５の印刷材料における第１導電型半導体材料としては、液体状のｐ型半導体材料（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン硫化物：ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を用い、その添加量を１５０重量部とした。第１導電型半導体層２５の膜厚は、第２導電型半導体層３５と同様に、２０ｎｍであった。
【００８３】
以上のように作製した実施例１〜６の太陽電池の性能特性として、短絡電流密度Ｊｓｃ、開放端電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦ、および変換効率Ｅｆｆをシミュレーションした。このシミュレーションでは、ソーラーシミュレータを用い、ＡＭ（エアマス）１．５の基準太陽光を、１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射した。
その結果を表１に示す。
【表１】
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【００８４】
表１によれば、第１導電型半導体層２５をＣＶＤ法で形成した実施例１〜５は、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の両方を印刷法で形成した実施例６と比較して、太陽電池の性能が高かった。また、第１導電型半導体層２５をｐ型とした実施例１および２は、第１導電型半導体層２５をｎ型とした実施例３〜５と比較して、太陽電池の性能が高かった。
これは、印刷材料よりも、ＣＶＤ製膜の半導体層の方が、半導体層としての品質がよいためであると考えられる。特に、有効質量が大きく、平均自由工程が短い正孔を輸送するｐ型半導体層は、ＣＶＤ法で製膜すると好ましいことがわかる。
【００８５】
以上より、本発明によって、半導体層の形成方法として印刷法を適用しても、良好な裏面電極型の太陽電池を製造可能であることがわかった。
【符号の説明】
【００８６】
１  太陽電池
２  配線部材
３  受光面保護部材
４  裏面保護部材
５  封止材
７  第１導電型領域
７ｂ，８ｂ  バスバー部
７ｆ，８ｆ  フィンガー部
８  第２導電型領域
１１  半導体基板
１３  真性半導体層
１５  反射防止層
２３  真性半導体層（第１真性半導体層）
２５  第１導電型半導体層
２７  第１電極層
２８，３８  透明電極層
２９，３９  金属電極層
３３  真性半導体層（第２真性半導体層）
３５  第２導電型半導体層
３５Ｉ  絶縁層
３７  第２電極層
１００  太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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