(57)【要約】【課題】シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池の提供。【解決手段】本発明に係る太陽電池素子では、シリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、凹部は凸部を側壁として互いに離間されており、凹部の底部にはコンタクト層が形成されている。このような構造では、機械的強度は凸部で担保されつつ、凹部により高光変換効率化を図ることが可能となる。その結果、シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池を提供することが可能となる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型を有するシリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、
前記凹部は前記凸部を側壁として互いに離間されており、
前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下であり、
前記シリコン基板の表面側には、前記第１の導電型もしくは該第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第１のコンタクト層が形成されており、
前記複数の凹部の底部には、前記第１のコンタクト層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されており、
前記第１のコンタクト層に接続する第１電極と、前記第２のコンタクト層に接続する第２電極とを備えている太陽電池素子。
【請求項２】
前記第１のコンタクト層と前記シリコン基板の表面との間に第１の非晶質層が設けられるとともに、前記複数の凹部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第２の非晶質層が設けられており、
前記第１および第２の非晶質層は、非晶質シリコン層もしくは非晶質酸化シリコン層である、請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】
第１の導電型を有するシリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、
前記凹部は前記凸部を側壁として互いに離間されており、
前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下であり、
前記シリコン基板の表面側には、前記第１の導電型と同じ導電型を有する表面電界層が形成されており、
前記複数の凹部のうちの一部の底部には、前記表面電界層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されるとともに、残りの凹部の底部には前記表面電界層と同じ導電型を有する第３のコンタクト層が形成されており、
前記第２のコンタクト層に接続する第２電極と、前記第３のコンタクト層に接続する第３電極とを備えている太陽電池素子。
【請求項４】
前記表面電界層と前記シリコン基板の表面との間に第１の非晶質層が設けられ、前記複数の凹部のうちの一部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第２の非晶質層が設けられ、前記残りの凹部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第３の非晶質層が設けられており、
前記第１、第２、および第３の非晶質層は、非晶質シリコン層もしくは非晶質酸化シリコン層である、請求項３に記載の太陽電池素子。
【請求項５】
前記第２の非晶質層と前記第３の非晶質層は単一の非晶質層である、請求項４に記載の太陽電池素子。
【請求項６】
前記シリコン基板の表面側に反射防止構造物が設けられている、請求項１〜５の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項７】
前記反射防止構造物は、反射防止膜もしくは光閉じ込めのための微細な凹凸を有するテクスチャー構造である、請求項６に記載の太陽電池素子。
【請求項８】
前記太陽電池素子の裏面において、少なくとも露出面の全面がパッシベーション膜で被覆されている、請求項１〜７の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項９】
前記パッシベーション膜はＳｉＯ2膜である、請求項８に記載の太陽電池素子。
【請求項１０】
前記凹部に絶縁性物質が埋め込まれている、請求項１〜９の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項１１】
前記シリコン基板は単結晶シリコン基板である、請求項１〜１０の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項１２】
前記反射防止膜は窒化シリコン膜である、請求項１〜１１の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項１３】
前記第１〜３電極の少なくとも何れかは、ＩＴＯ膜である、請求項１〜１２の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項１４】
前記シリコン基板を裏面側から上面視したときに、前記複数の凹部の底部に設けられた前記第２電極もしくは前記第３電極の形状が、ストライプ状、三角形状、矩形状、円形状、若しくはハニカム状である、請求項１〜１３の何れか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項１５】
前記第２電極および前記第３電極の形状がストライプ状であり、櫛歯状電極として形成されている、請求項１４に記載の太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池技術に関し、より詳細には、超薄型のシリコン太陽電池の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境保全への社会的関心が高まるにつれ、化石燃料に代替するクリーンエネルギーの技術開発の重要性は益々高くなってきている。このような社会背景の下、太陽電池は、自然エネルギーを利用した電力用デバイスとして普及してきたが、太陽電池が主要なエネルギー供給源として利用されるようになるためには、更なるコスト低減と光電変換効率の向上が求められる。
【０００３】
結晶系シリコン太陽電池は、その変換効率の高さから、研究開発が盛んに進められてきており、種々の構造のものが提案されてきている。しかし、結晶系シリコン太陽電池には、モジュール化する際の製造コストに占めるシリコン基板の調達コストの割合が非常に高いという問題がある。このため、シリコン材料費の低減を目的として、シリコン基板の厚さを可能な限り薄くする検討が進められてきた（例えば、特開平８−１４８７０９号公報（特許文献１）や特開２０１３−４５５４号公報（特許文献２）を参照）。
【０００４】
また、太陽電池におけるシリコン結晶部分が薄くなると、有効に光閉じ込めが行われることとなり、光入射により発生したキャリアの収集が効率的に行われる。また、シリコン結晶部分が薄くなると、フォトキャリアのライフタイムが長くなり、開放電圧を上げることも可能となる。このため、太陽電池のシリコン結晶部分を薄くすることは、製造コスト低減という経済的メリットのみならず、高光変換効率化の観点からも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４８７０９号公報
【特許文献２】特開２０１３−４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このようなシリコン結晶部分の薄膜化に伴い、機械的強度の低下という問題が生じてくる。厚みの薄いシリコン基板を用いて太陽電池を製造する場合、基板の元厚が１００μｍ以下になると、割れや反りが発生し易くなる。特に、基板の元厚が５０μｍ以下になると、支持基板への貼り付けにより機械的強度を確保することが必須になる。つまり、シリコン結晶部分の薄膜化のために薄いシリコン基板を用いることとすると、基板自体が割れやすくなることはもとより、熱的・機械的なストレスにも弱くなるために反りが生じ易くなる。このようなセルの反りは、モジュール化工程での歩留り低下をもたらしてしまう。
【０００７】
このような機械的強度の低下を抑制するために、いわゆる「貼り合せ技術」を利用して、支持基板側で機械的強度を担保しつつ、シリコン結晶部分の薄膜化を図ろうとする試みもある。
【０００８】
しかし、貼り合せ技術を採用することに伴い、シリコン基板以外に支持基板が必要となること、また、製造プロセス中に貼り合せ工程を組み込む必要が生じることなどから、製造コストを全体としてみると、必ずしもコスト低減にはつながらないという懸念もある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る第１の態様の太陽電池素子は、第１の導電型を有するシリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、前記凹部は前記凸部を側壁として互いに離間されており、前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下であり、前記シリコン基板の表面側には、前記第１の導電型もしくは該第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第１のコンタクト層が形成されており、前記複数の凹部の底部には、前記第１のコンタクト層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されており、前記第１のコンタクト層に接続する第１電極と、前記第２のコンタクト層に接続する第２電極とを備えている、ことを特徴とする。
【００１１】
ある態様では、前記第１のコンタクト層と前記シリコン基板の表面との間に第１の非晶質層が設けられるとともに、前記複数の凹部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第２の非晶質層が設けられており、前記第１および第２の非晶質層は、非晶質シリコン層もしくは非晶質酸化シリコン層である。
【００１２】
また、本発明に係る第２の態様の太陽電池素子は、第１の導電型を有するシリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、前記凹部は前記凸部を側壁として互いに離間されており、前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下であり、前記シリコン基板の表面側には、前記第１の導電型と同じ導電型を有する表面電界層が形成されており、前記複数の凹部のうちの一部の底部には、前記表面電界層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されるとともに、残りの凹部の底部には前記表面電界層と同じ導電型を有する第３のコンタクト層が形成されており、前記第２のコンタクト層に接続する第２電極と、前記第３のコンタクト層に接続する第３電極とを備えている、ことを特徴とする。
【００１３】
ある態様では、前記表面電界層と前記シリコン基板の表面との間に第１の非晶質層が設けられ、前記複数の凹部のうちの一部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第２の非晶質層が設けられ、前記残りの凹部の底部と前記シリコン基板の裏面との間に第３の非晶質層が設けられており、前記第１、第２、および第３の非晶質層は、非晶質シリコン層もしくは非晶質酸化シリコン層である。
【００１４】
また、ある態様では、前記第２の非晶質層と前記第３の非晶質層は単一の非晶質層である。
【００１５】
これらの態様において、好ましくは、前記シリコン基板の表面側に反射防止構造物が設けられている。このような反射防止構造物は、例えば、反射防止膜もしくは光閉じ込めのための微細な凹凸を有するテクスチャー構造である。
【００１６】
また、好ましくは、前記太陽電池素子の裏面において、少なくとも露出面の全面がパッシベーション膜で被覆されている。
【００１７】
例えば、前記パッシべーション膜はＳｉＯ2膜である。
【００１８】
ある態様では、前記凹部に絶縁性物質が埋め込まれている。
【００１９】
また、ある態様では、前記シリコン基板は単結晶シリコン基板である。
【００２０】
例えば、前記反射防止膜は窒化シリコン膜である。
【００２１】
また、例えば、前記第１〜３電極の少なくとも何れかは、ＩＴＯ膜である。
【００２２】
さらに、例えば、前記シリコン基板を裏面側から上面視したときに、前記複数の凹部の底部に設けられた前記第２電極もしくは前記第３電極の形状が、ストライプ状、三角形状、矩形状、円形状、若しくはハニカム状である。
【００２３】
例えば、前記第２電極および前記第３電極の形状がストライプ状であり、櫛歯状電極として形成されている。
【００２４】
上述の太陽電池素子は、これをボトムセルとして備えている太陽電池としての利用も可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る太陽電池素子では、シリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、凹部は凸部を側壁として互いに離間されており、凹部の底部にはコンタクト層が形成されている。このような構造では、機械的強度は凸部で担保されつつ、凹部により高光変換効率化を図ることが可能となる。その結果、シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本発明に係る太陽電池素子の第１の基本構造の概略を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る太陽電池素子の第１の基本構造の変形例の概略を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池素子の第２の基本構造の概略を説明するための断面図である。
【図３】第１の基本構造における、凹部に形成される第２のコンタクト層領域の、レイアウト変更例を説明するための図である。
【図４】第１および第２の基本構造において、複数の凹部の底部領域にもパッシベーション膜を形成した、レイアウト変更例を説明するための図である。
【図５】第１および第２の基本構造において、コンタクト層もしくは表面電界層とシリコン基板の表面もしくは裏面との界面領域に、非晶質層を設けた、レイアウト変更例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る太陽電池素子の裏面電極のレイアウトを例示する図である。
【図７】図６（Ｂ）に図示したようなストライプ状の裏面電極が設けられた太陽電池素子の斜視図である。
【図８】本発明に係る太陽電池素子の製造プロセスを例示により説明する図である。
【図９】シリコン基板の表面からシリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さと開放電圧との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図１０】ＫＯＨ溶液をエッチャントとした場合のエッチング時間とエッチング深さの関係を示す図である。
【図１１Ａ】開放電圧測定時のセル化の様子を概念的に図示したものである。
【図１１Ｂ】開放電圧測定時のセル化の様子をＳＥＭ観察した像である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して、本発明に係る太陽電池素子の構造について説明する。なお、結晶性Ｓｉ層は、単結晶Ｓｉ層であっても多結晶Ｓｉ層であってもよいが、以降の説明では、単結晶シリコン基板のバルク部分（すなわち単結晶Ｓｉ層）であるものとして説明する。
【００２８】
［第１の基本構造の概略］
図１Ａは、本発明に係る太陽電池素子の第１の基本構造の概略を説明するための断面図である。この図に示した構造例の太陽電池素子１００では、ｐ型の導電型のシリコン基板１０の裏面に、全面に渡り複数の凹凸部２０が設けられており、凹部２０ａは凸部２０ｂを側壁として、互いに離間されている。なお、この図に示した例では、ｐ型のシリコン基板１０を用いているが、ｎ型のシリコン基板を用いることとしてもよい。
【００２９】
従来の構造における「結晶性Ｓｉ層」の厚みに相当することとなる、シリコン基板１０の表面からシリコン基板１０の裏面に設けられた凹部２０ａの底面までの深さｄは概ね１００μｍ以下に設計され、太陽電池素子における光閉じ込めを有効に行い、光入射により発生したキャリアの収集を効率的なものとしている。一方、シリコン基板１０の厚み（つまり、上記ｄと凸部２０ｂの高さｈの和ｔ）は、機械的強度が十分に担保できる値（例えば１５０μｍ以上）に設計される。このような構造では、機械的強度は凸部で担保されつつ、凹部により高光変換効率化を図ることが可能となる。
【００３０】
シリコン基板１０の表面側には、ｎ型の導電型を有する第１のコンタクト層（この例ではｎ+シリコン層）３０が形成されており、凹部２０ａの底部のそれぞれには、上記第１のコンタクト層３０とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層（この例ではｐ+シリコン層）４０が形成されている。なお、図示はしないが、凹部２０ａの底部と第２のコンタクト層４０との界面に、キャリアがトンネル可能な程度の厚みの非晶質層を設けるようにしてもよい。この場合の非晶質層としては、非晶質シリコン層や非晶質酸化シリコン層を例示することができる。
【００３１】
なお、この図に示した例では、第１のコンタクト層３０の導電型を、シリコン基板１０の導電型と反対に設計しているが、シリコン基板１０の導電型と同じに設計してもよい。つまり、図１Ａに示したようにｐ型のシリコン基板１０を用いた場合には、第１のコンタクト層３０の導電型をｐ+に設計してもよい。その場合、凹部２０ａの底部のそれぞれに設けられる第２のコンタクト層４０の導電型は、ｎ+に設計することとなる。
【００３２】
そして、第１のコンタクト層３０には第１電極５０が、第２のコンタクト層４０には第２電極６０が、電気的に接続するように設けられ、さらに、シリコン基板１０の表面側には、例えばＳｉＮxの反射防止膜（ＡＲＣ層）７０が設けられ、シリコン基板１０の裏面側に設けられた凸部２０ｂの側壁面は、例えばＳｉＯxのパッシべーション膜８０で被覆されている。なお、この図に示した例では、凹部２０ａには、例えばＳｉＯxなどの絶縁性物質９０が埋め込まれ、裏面電極である第２電極６０相互間の電気的短絡防止を確実なものとすると同時に、機械的強度を向上させている。
【００３３】
つまり、本発明に係る太陽電池素子の第１の基本構造とは、下記のものである。第１の導電型を有するシリコン基板の裏面に全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、凹部は凸部を側壁として互いに離間されている。そして、シリコン基板の表面からシリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下に設計されている。シリコン基板の表面側には、第１の導電型もしくは該第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第１のコンタクト層が形成されており、複数の凹部の底部には、第１のコンタクト層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されている。そして、第１のコンタクト層に接続する第１電極と、第２のコンタクト層に接続する第２電極とが設けられている。なお、第１および第２電極は、ＩＴＯ膜であってもよい。
【００３４】
そして、上記基本構造に加え、図１Ａに示した態様では、シリコン基板１０の表面側に反射防止膜７０が設けられ、凸部２０ｂの側壁面はパッシべーション膜８０で被覆されている。つまり、シリコン基板１０の裏面において、少なくとも露出面の全面がパッシベーション膜８０で被覆されている。さらに、凹部２０ａには、絶縁性物質９０が埋め込まれている。
【００３５】
このような構造では、機械的強度は凸部で担保されつつ、凹部により高光変換効率化を図ることが可能となる。つまり、太陽電池素子の製造に際し、支持基板を必要とすることなく、シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池を提供することが可能となる。なお、図１Ａには反射防止のための構造物として反射防止膜７０を例示したが、図１Ｂに示したような、光閉じ込めのための微細な凹凸を有するテクスチャー構造７５を設けるようにしてもよい。つまり、本発明において、反射防止構造物は、反射防止膜や光閉じ込めのための微細な凹凸を有するテクスチャー構造などとすることができる。
【００３６】
［第２の基本構造の概略］
図２は、本発明に係る太陽電池素子の第２の基本構造の概略を説明するための断面図である。図１Ａに示した第１の基本構造とは、上述の第１のコンタクト層に相当する部分に表面電界層（フロントサーフェスフィールド層）３０が形成されており、複数の凹部２０ａのうちの一部の底部には、表面電界層３０とは反対の導電型（ｐ+型）を有する第２のコンタクト層４０ａが形成されるとともに、残りの凹部の底部には表面電界層３０と同じ導電型（ｎ+型）を有する第３のコンタクト層４０ｂが形成され、これらが交互に配置されている点、また、表面電界層には図１Ａに示した第１電極５０は必須のものとされていない点、において相違している。
【００３７】
この基本構造においても、用いるシリコン基板１０はｐ型でもｎ型でもよいが、図２においても、ｐ型のシリコン基板１０であるとして図示している。図１Ａに示した基本構造と同様に、シリコン基板１０の表面側には、ｎ型の導電型を有する表面電界層（この例ではｎ+シリコン層）３０が形成されており、複数の凹部２０ａのうちの一部のものの底部には、上記表面電界層３０とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層（この例ではｐ+シリコン層）４０ａが形成され、残りの凹部の底部には表面電界層３０と同じ導電型（ｎ+型）を有する第３のコンタクト層４０ｂが形成されている。なお、この基本構造においても、図示はしないが、凹部２０ａの底部と第２のコンタクト層４０との界面に、キャリアがトンネル可能な程度の厚みの酸化膜等を設けるようにしてもよい。
【００３８】
この図に示した例においても、表面電界層３０の導電型を、シリコン基板１０の導電型と反対に設計しているが、シリコン基板１０の導電型と同じに設計してもよい。つまり、図２に示したようにｐ型のシリコン基板１０を用いた場合には、表面電界層３０の導電型をｐ+に設計してもよい。
【００３９】
この基本構造では、第２のコンタクト層４０ａには第２電極６０ａが、第３のコンタクト層４０ｂには第３電極６０ｂが、電気的に接続するように設けられ、さらに、シリコン基板１０の表面側には、例えばＳｉＮxの反射防止膜（ＡＲＣ層）７０が設けられ、シリコン基板１０の裏面側に設けられた凸部２０ｂの側壁面は、例えばＳｉＯxのパッシべーション膜８０で被覆されている。なお、この図に示した例においても、凹部２０ａには、例えばＳｉＯxなどの絶縁性物質９０が埋め込まれ、裏面電極である第２電極６０ａと第３電極６０ｂ相互間の電気的短絡防止を確実なものとすると同時に、機械的強度を向上させている。
【００４０】
つまり、本発明に係る太陽電池素子の第２の基本構造とは、下記のものである。第１の導電型を有するシリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、凹部は凸部を側壁として互いに離間されている。そして、シリコン基板の表面からシリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さが１００μｍ以下に設計されている。シリコン基板の表面側には、第１の導電型と同じ導電型を有する表面電界層（フロントサーフェスフィールド層）が形成されており、複数の凹部のうちの一部の底部には、前記表面電界層とは反対の導電型を有する第２のコンタクト層が形成されるとともに、残りの凹部の底部には前記表面電界層と同じ導電型を有する第３のコンタクト層が形成されている。そして、第２のコンタクト層に接続する第２電極と、第３のコンタクト層に接続する第３電極とが設けられている。なお、第２および第３電極は、ＩＴＯ膜であってもよい。
【００４１】
そして、上記基本構造に加え、図２に示した態様では、シリコン基板１０の表面側に反射防止膜７０が設けられ、凸部２０ｂの側壁面はパッシべーション膜８０で被覆されている。さらに、凹部２０ａには、絶縁性物質９０が埋め込まれている。
【００４２】
［その他の構造例］
上記第１および第２の基本構造において、凹部に形成される第２ないし第３のコンタクト層領域は、種々のレイアウト変更が可能である。
【００４３】
例えば、第１の基本構造においては、図３に示したように、第２電極６０を、複数の凹部２０ａに形成された第２のコンタクト層に共通するものとしてもよい。
【００４４】
また、第１および第２の基本構造において、図４に示したように、複数の凹部２０ａの底部領域にもパッシベーション膜８０を形成し、当該パッシベーション膜８０を貫通するような態様で第２ないし第３のコンタクト層に電極形成するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、第１および第２の基本構造において、図５に示したように、コンタクト層もしくは表面電界層とシリコン基板の表面もしくは裏面との界面領域に、キャリアがトンネル効果で通過可能な程度の厚みの非晶質層５、５ａ、５ｂを設けるようにしてもよい。
【００４６】
このような非晶質層は、結晶質シリコンの表面に対するパッシベーション膜として機能し、キャリアの再結合の抑制に効果がある。斯かる非晶質層としては非晶質シリコン層や非晶質酸化シリコン層を例示することができる。非晶質層が非晶質シリコン層である場合、その厚みは例えば２〜３ｎｍ程度が一般的である。
【００４７】
この場合も、第２の非晶質層５ａと第３の非晶質層５ｂを単一の非晶質層としても支障はない。
【００４８】
［裏面電極のレイアウト］
図６は、本発明に係る太陽電池素子の裏面電極のレイアウトを例示する図である。レイアウトには種々のものがあり得るが、例えば、シリコン基板を裏面側から上面視したときに、上述の複数の凹部の底部に設けられた第２電極もしくは第３電極の形状として、ストライプ状（Ａ〜Ｂ）、ストライプ櫛歯状（Ｃ）、矩形状（Ｄ）、円形状（Ｅ）、若しくはハニカム状（Ｆ）とすることができ、三角形状等の他の形状としてもよい。
【００４９】
図７は、図６（Ｂ）に図示したようなストライプ状の裏面電極が設けられた太陽電池素子の斜視図である。なお、便宜上、この図では、パッシベーション膜８０および凹部２０に埋め込まれる絶縁性物質９０は不図示とした。
【００５０】
［太陽電池素子の製造プロセス例］
図８は、本発明に係る太陽電池素子の製造プロセスを例示により説明する図である。
【００５１】
先ず、シリコン基板１０を用意する（Ａ）。このシリコン基板１０は、自立基板としての強度を担保できる程度の厚み（例えば１５０μｍ以上）のものである。このシリコン基板１０を熱酸化して、表面に酸化膜８５を形成し、その後、裏面にフォトレジストパターン１５を設ける（Ｂ）。
【００５２】
次に、ボッシュプロセスなどのドライエッチングプロセスやドライプロセスで酸化膜８５をパターニングし、更に、アルカリエッチングなどのウエットエッチングなどによりシリコン基板１０の裏面に、凹部２０ａを複数形成する（Ｃ）。
【００５３】
続いて、熱酸化や酸化膜デポジション等により、凹部２０ａの側壁および底部にパッシベーション膜８０を形成した後、ＩＣＰ等の異方性ドライエッチングによりパッシベーション膜８０を部分的にエッチングする。これにより、凹部２０ａの底部に形成されたパッシベーション膜は除去され、シリコン結晶が露出する（Ｄ）。
【００５４】
このようにして露出させたシリコン結晶領域に、イオン注入法や熱拡散法により、ドナーやアクセプターのドーパントを注入して、ｎ+層もしくはｐ+層とする（Ｅ）。
【００５５】
さらに、表面側の酸化膜（８０および８５）をエッチングにより除去し（Ｆ）、第１のコンタクト層３０および反射防止膜（ＡＲＣ層）７０を形成したのち（Ｇ）、印刷法やスパッタリング法などにより、表面電極５０および裏面電極６０を形成して、素子が完成する。
【実施例】
【００５６】
図９は、シリコン基板の表面からシリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さｄと開放電圧との関係を調べた結果を示すグラフである。このグラフから、開放電圧は上記深さｄが小さくなるほど高い値を示すことが読み取れる。なお、上記深さｄは、エッチング時間を変えることで制御できる。この実施例では、ＫＯＨ溶液（３０ｗ％）をエッチャントとし、液温８０℃でエッチングを行っている。この条件の場合、エッチング時間と上記深さｄの関係は、図１０に示した関係を示す。
【００５７】
この開放電圧の測定に際しては、擬定常状態光伝導度測定装置（ＱＳＳ−ＰＣ）を用いた。この測定装置では、図１１Ａ（上面視概略図）および図１１Ｂ（エッチング時間が３５分、５０分、７０分の各試料のＳＥＭ像）に示したようにセル化した時のセルの開放電圧を、照射光を減衰させながら電気伝導度の時間依存性を測り、ライフタイムの注入量依存性を求めることで得ている。よって、得られる開放電圧は、少数キャリアライフタイムの測定から理論的に推定される値である。なお、これらのセルの表面および裏面は、全面に渡り、ヨウ素によるパッシベーションが施されている。
【００５８】
このように、開放電圧の観点から、シリコン基板の表面からシリコン基板の裏面に設けられた凹部の底面までの深さは１００μｍ以下であることが好ましい。本発明ではこの結果に基づき、上記深さを１００μｍ以下に設計している。
【００５９】
なお、上述の太陽電池素子は、単独の素子としての使用はもとより、この太陽電池素子をボトムセルとして備えたタンデム型の太陽電池としての利用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
このように、本発明に係る太陽電池素子では、シリコン基板の裏面には全面に渡り複数の凹凸部が設けられており、凹部は凸部を側壁として互いに離間されており、凹部の底部にはコンタクト層が形成されている。このような構造では、機械的強度は凸部で担保されつつ、凹部により高光変換効率化を図ることが可能となる。その結果、シリコン太陽電池セル（素子）としての機械的強度を充分に担保しつつ、高光変換効率化の観点からも有利な構造の超薄型のシリコン太陽電池を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
５、５ａ、５ｂ  非晶質層
１０  シリコン基板１０
１５  フォトレジスト
２０  凹凸部
２０ａ  凹部
２０ｂ  凸部
３０  第１のコンタクト層
４０  第２のコンタクト層
５０  第１電極
６０  第２電極
７０  反射防止膜（ＡＲＣ層）
７５  テクスチャー構造
８０  パッシべーション膜
８５  酸化膜
９０  絶縁性物質
１００  太陽電池素子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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