(57)【要約】【課題】本発明は、優れた特性及び高い生産性を有する太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の実施例に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の一面上に形成されるトンネル層と、前記トンネル層上に形成される第１導電型半導体層と、前記トンネル層上に形成される第２導電型半導体層と、を含み、前記トンネル層上において前記第１及び第２導電型半導体層の境界部分の少なくとも一部に、前記第１及び第２導電型半導体層を分離する分離部分が位置する。【選択図】図１
2015015472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の一面上に形成されるトンネル層と、
前記トンネル層上に形成される第１導電型半導体層と、
前記トンネル層上に形成される第２導電型半導体層と、を含み、
前記トンネル層上において前記第１及び第２導電型半導体層の境界部分の少なくとも一部に、前記第１及び第２導電型半導体層を分離する分離部分が位置する、太陽電池。
【請求項２】
前記トンネル層は、前記半導体基板の一面上に全体的に形成され、
前記分離部分が、前記トンネル層及び前記半導体基板に形成されない、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
平面視で、前記分離部分が、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に部分的に形成される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記分離部分は、空き空間として構成されるトレンチ部を含む、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記分離部分に真性半導体層が形成される、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記真性半導体層が、多結晶、微細結晶、または非晶質シリコンを含む、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記分離部分に位置した前記真性半導体層が、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間を全体的に充填しながら形成される、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記分離部分に位置した前記真性半導体層が、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に部分的に形成される、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記分離部分に位置した前記真性半導体層が、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層のうち少なくとも一つと同一の厚さを有する、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記分離部分に位置した前記真性半導体層が、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層よりも薄い厚さを有する、請求項５に記載の太陽電池。
【請求項１１】
平面視で、前記分離部分が、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に全体的に形成される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記分離部分は、空き空間として構成されるトレンチ部を含む、請求項１１に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記トレンチ部が、連続して形成される単一のトレンチ部として構成される、請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記第１導電型半導体層は、互いに並んで配置される複数の第１枝部を含み、
前記第２導電型半導体層は、互いに並んで配置される複数の第２枝部を含み、
前記トレンチ部は、前記第１枝部と前記第２枝部との間で前記第１及び第２枝部の長手方向に沿って長く延びる複数の第１トレンチ部分と、前記複数の第１トレンチ部分のうち互いに隣接する２つの第１トレンチ部分を交互に連結する第２トレンチ部分とを含む、請求項１３に記載の太陽電池。
【請求項１５】
半導体基板の一面上に形成されるトンネル層を形成するステップと、
前記トンネル層上に、互いに接する第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成するステップと、
前記トンネル層上において前記第１及び第２導電型半導体層を選択的に除去して、前記第１及び第２導電型半導体層の境界部分の少なくとも一部にトレンチ部を形成するステップと、を含む、太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記トレンチ部を形成するステップでは、前記トンネル層を除去せずに、前記第１及び第２導電型半導体層を除去する、請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記トレンチ部を形成するステップでは、前記トンネル層、そして、前記第１及び第２導電型半導体層に対するエッチング比が異なるエッチング溶液を使用するか、またはレーザーを使用する、請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記エッチング溶液がテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＭＡＨ）を含み、
前記トンネル層がシリコン酸化物を含み、
前記第１及び第２導電型半導体層がシリコンを含む、請求項１７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
半導体基板を準備するステップと、
前記半導体基板の一面上にトンネル層を形成するステップと、
前記トンネル層上に真性半導体層を形成するステップと、
前記真性半導体層に第１導電型不純物及び第２導電型不純物をドープして、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成するドーピングステップと、を含み、
前記ドーピングステップでは、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層の間の境界部分を部分的にドープしないことで分離部分を形成する、太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記ドーピングステップは、
前記真性半導体層上に前記第１導電型不純物を含む第１ドーピング層を形成するステップと、
前記真性半導体層上において前記第１ドーピング層及び前記第１ドーピング層の周辺部の一部にアンドープ層を形成するステップと、
前記真性半導体層、前記第１ドーピング層及び前記アンドープ層上に全体的に前記第２導電型不純物を含む第２ドーピング層を形成するステップと、
熱処理により、前記第１導電型不純物及び前記第２導電型不純物を前記真性半導体層に拡散させて、前記第１導電型半導体層、前記第２導電型半導体層及び前記分離部分を同時に形成する拡散ステップと、を含み、
前記拡散ステップでは、前記第１導電型不純物が拡散された部分が前記第１導電型半導体層を構成し、前記第２導電型不純物が拡散された部分が前記第２導電型半導体層を構成し、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間にドープされていない領域が前記分離部分を構成する、請求項１９に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池及びその製造方法に係り、後面電極構造を有する太陽電池及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想されながら、これらに代わる代替エネルギーへの関心が高まっている。その中でも、太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する次世代電池として脚光を浴びている。
【０００３】
太陽電池は、様々な層及び電極を設計によって形成することによって製造することができる。このような様々な層及び電極の設計によって太陽電池の効率が決定され得る。太陽電池の商用化のためには、低い効率を克服しなければならないので、様々な層及び電極が太陽電池の効率を最大化できるように設計されることが要求される。また、様々な層及び電極を有する太陽電池の製造工程を単純化することも要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、優れた特性及び高い生産性を有する太陽電池及びその製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例に係る太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の一面上に形成されるトンネル層と、前記トンネル層上に形成される第１導電型半導体層と、前記トンネル層上に形成される第２導電型半導体層と、を含み、前記トンネル層上において前記第１及び第２導電型半導体層の境界部分の少なくとも一部に、前記第１及び第２導電型半導体層を分離する分離部分が位置する。
【０００６】
本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板の一面上に形成されるトンネル層を形成するステップと、前記トンネル層上に、互いに接する第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成するステップと、前記トンネル層上において前記第１及び第２導電型半導体層を選択的に除去して、前記第１及び第２導電型半導体層の境界部分の少なくとも一部にトレンチ部を形成するステップと、を含む。
【０００７】
本発明の他の実施例に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板を準備するステップと、前記半導体基板の一面上にトンネル層を形成するステップと、前記トンネル層上に真性半導体層を形成するステップと、前記真性半導体層に第１導電型不純物及び第２導電型不純物をドープして、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成するドーピングステップと、を含む。前記ドーピングステップでは、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層の間の境界部分を部分的にドープしないことで分離部分を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本実施例によれば、第１及び第２導電型半導体層の間に分離部分を形成して、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とが隣接して発生し得る様々な問題（例えば、ホットスポット）などを防止することができる。このとき、半導体基板及びトンネル層にトレンチ部が形成されないようにする。これによって、半導体基板及びトンネル層の損傷を防止することができ、トレンチ部が形成された部分において別途のパッシベーション膜を形成しなくてもよい。これによって、太陽電池の効率などの特性を向上させながら、太陽電池の製造方法を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る太陽電池の断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る太陽電池の後面平面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｇ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｈ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｉ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｊ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｋ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４】温度及び濃度によるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）のシリコンのエッチング比(ｅｔｃｈ  ｒａｔｅ)を示すグラフである。
【図５】温度及び濃度によるテトラメチルアンモニウムヒドロキシドのシリコン酸化物のエッチング比を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施例に係る太陽電池を示す後面平面図である。
【図７】本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の第１及び第２導電型半導体層、そして、トレンチ部の一部を示す部分平面図である。
【図８】本発明の更に他の実施例に係る太陽電池を示す断面図である。
【図９Ａ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９Ｄ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９Ｅ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９Ｆ】本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例に係る太陽電池を示す断面図である。
【図１１】本発明の更に他の実施例に係る太陽電池を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な形態に変形可能であることは勿論である。
【００１１】
図面では、本発明を明確且つ簡略に説明するために、説明と関係のない部分の図示を省略し、明細書全体において同一又は極めて類似の部分に対しては同一の図面参照符号を使用する。そして、図面では、説明をより明確にするために、厚さ、幅などを拡大または縮小して示しており、本発明の厚さ、幅などは図面に示したものに限定されない。
【００１２】
そして、明細書全体において、ある部分が他の部分を「含む」とするとき、特に反対の記載がない限り、他の部分を排除するのではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上に」あるとするときは、中間に他の部分が位置しないことを意味する。
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例に係る太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る太陽電池の断面図である。
【００１５】
図１を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面（一例として、後面）上に形成されるトンネル層（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）２０と、トンネル層２０上に形成される第１導電型半導体層３２及び第２導電型半導体層３４を含む。そして、第１及び第２導電型半導体層３２，３４に接続されてキャリアを収集する第１及び第２電極４２，４４を含むことができる。その他にも、パッシベーション膜６０、前面電界層６２、反射防止膜５０などをさらに含むことができる。これについてより詳細に説明する。
【００１６】
半導体基板１０は、第１導電型不純物を低いドーピング濃度で含むベース領域１１０を含むことができる。このとき、ベース領域１１０は、一例として、第１導電型不純物を含むシリコンを含むことができる。シリコンとしては、単結晶シリコンを使用することができ、第１導電型不純物は、ｎ型またはｐ型であってもよい。すなわち、第１導電型不純物として、５族元素であるリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などのｎ型不純物を使用することができる。または、第１導電型不純物として、３族元素であるボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのｐ型不純物を使用することができる。
【００１７】
本実施例では、半導体基板１０が、ベース領域１１０からなり、別途のドーピング領域を備えていない。これによって、ドーピング領域を形成するときに発生し得る半導体基板１０の損傷を防止し、ドーピング領域での再結合を防止することができる。
【００１８】
一例として、ベース領域１１０は、第１導電型不純物としてｎ型の不純物を有することができる。すると、半導体基板１０（より正確には、ベース領域１１０）とトンネル層２０によってトンネルジャンクションをなす第２導電型半導体層３４がｐ型を有することができる。すると、半導体基板１０とのジャンクションによって光電変換を起こすエミッタの役割を果たす第２導電型半導体層３４を広く形成することができ、これによって、電子よりも移動速度の遅い正孔を効果的に収集することができる。このようなトンネルジャンクションに光を照射すると、光電効果により生成された電子が第１電極４２によって収集され、正孔が第２電極４４によって収集される。これによって、電気エネルギーが発生する。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１０及び第１導電型半導体層３２がｐ型を有し、第２導電型半導体層３４がｎ型を有することも可能である。
【００１９】
半導体基板１０の前面は、テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されてピラミッドなどの形状の凹凸を有することができる。このようなテクスチャリングによって半導体基板１０の前面などに凹凸が形成されて表面粗さが増加すると、半導体基板１０の前面を介して入射する光の反射率を低下させることができる。したがって、半導体基板１０と第２導電型半導体層３４によって形成されたトンネルジャンクションまで到達する光の量を増加させることができるので、光損失を最小化することができる。
【００２０】
そして、半導体基板１０の後面は、鏡面研磨などによって前面よりも低い表面粗さを有する、相対的に滑らかで且つ平坦な面からなることができる。これによって、半導体基板１０を通過して後面に向かう光を後面で反射させて、再び半導体基板１０に向かうようにすることができる。そして、本実施例のように、半導体基板１０の後面側においてトンネル層２０によってトンネルジャンクションが形成された場合には、半導体基板１０の後面の特性によって太陽電池１００の特性が大きく変化することがあるからである。これによって、半導体基板１０の後面にはテクスチャリングによる凹凸を形成しない。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能であることは勿論である。
【００２１】
半導体基板１０の前面（すなわち、半導体基板１０の上）には、パッシベーション膜６０、前面電界層６２及び反射防止膜５０を順に形成することができる。パッシベーション膜６０、前面電界層６２及び反射防止膜５０は前面に全体的に形成することができる。これによって、各層の効果を最大化することができ、パターニングが要求されないので製造工程を単純化することができる。
【００２２】
パッシベーション膜６０は、基本的に、半導体基板１０の表面またはバルク内に存在する欠陥を不動化させる役割を果たす。前面電界層６２は、第１または第２導電型不純物の濃度が半導体基板１０よりも高いので、後面電界層（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ、ＢＳＦ）と類似の作用をする。すなわち、前面電界層６２は、電界を形成することで、キャリアが半導体基板１０の前面で再結合されることを防止する。これによって、太陽電池１００の開放電圧（Ｖｏｃ）を増加させることができる。反射防止膜５０は、半導体基板１０の前面を介して入射する光の反射率を低下させることによって、トンネルジャンクションまで到達する光量を増加させることができる。これによって、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。
【００２３】
一例として、パッシベーション膜６０及び／または反射防止膜５０は、一例として、シリコン窒化膜、水素含有シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2及びＣｅＯ2からなる群から選択されたいずれか一つの単一膜、または２つ以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。または、パッシベーション膜６０として、真性非晶質半導体（一例として、非晶質シリコン）などを使用してもよい。
【００２４】
一例として、前面電界層６２は、第１または第２導電型不純物がドープされた非晶質半導体（一例として、非晶質シリコン）で構成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、パッシベーション膜６０、反射防止膜５０などが十分な固定電荷（ｆｉｘｅｄ  ｃｈａｒｇｅ）を有する場合には、前面電界層６２を形成しないことも可能である。
【００２５】
すなわち、パッシベーション膜６０、前面電界層６２及び反射防止膜５０は、上述した物質以外の様々な物質が使用されてもよい。また、パッシベーション膜６０、前面電界層６２及び反射防止膜５０という用語は、使用の便宜のため任意に使用した用語に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、一つの層が、パッシベーションの役割、電界形成の役割及び反射防止の役割のうち少なくとも２つの役割を行うことも可能である。例えば、反射防止膜５０が、固定電荷を備えることで、電界形成の役割及び反射防止の役割を共に行うことができ、この場合には、前面電界層６２を別個に形成しなくてもよい。そして、パッシベーション膜６０、前面電界層６２及び反射防止膜５０の形成順序もまた多様に変形可能である。一例として、本実施例では、前面電界層６２が、パッシベーション膜６０上に半導体基板１０と別個に位置する。他の例として、前面電界層６２が、半導体基板１０に第１導電型不純物を半導体基板１０よりも高い濃度でドープすることで形成されることも可能である。この場合には、前面電界層６２上にパッシベーション膜６０及び／または反射防止膜５０が位置するようになる。その他にも様々な変形が可能である。
【００２６】
半導体基板１０の後面にはトンネル層２０が形成される。トンネル層２０によって、半導体基板１０の後面の界面特性を向上させることができ、生成されたキャリアはトンネル効果によって円滑に伝達されるようにすることができる。このようなトンネル層２０は、キャリアをトンネリングさせることができる様々な物質を含むことができ、一例として、酸化物、窒化物、伝導性高分子などを含むことができる。このとき、トンネル層２０は、半導体基板１０の後面に全体的に形成することができる。これによって、半導体基板１０の後面を全体的にパッシベーションすることができ、別途のパターニングなしに容易に形成することができる。
【００２７】
トンネル効果を十分に具現できるように、トンネル層２０の厚さは５ｎｍ以下とすることができ、０．５ｎｍ〜５ｎｍ（一例として、１ｎｍ〜４ｎｍ）であってもよい。トンネル層２０の厚さが５ｎｍを超えると、トンネリングが円滑に起こらないため、太陽電池１００が作動しないことがあり、トンネル層２０の厚さが０．５ｎｍ未満であると、所望の品質のトンネル層２０を形成しにくいことがある。トンネル効果をさらに向上させるためには、トンネル層２０の厚さが１ｎｍ〜４ｎｍであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トンネル層２０の厚さは変更可能である。
【００２８】
第１導電型半導体層３２は、半導体基板１０と同一の第１導電型不純物を含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。第１導電型不純物は、半導体基板１０と同一の導電型を有する不純物であれば足りる。すなわち、第１導電型不純物がｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。第１導電型不純物がｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。このような第１導電型半導体層３２は、後面電界（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ）構造を形成して、半導体基板１０の表面で再結合によってキャリアの損失が発生することを防止する役割を果たす。また、第１電極４２が接触する部分において接触抵抗を低減させる役割をすることもできる。
【００２９】
第２導電型半導体層３４は、半導体基板１０と反対の第２導電型不純物を含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。このとき、第２導電型不純物は、半導体基板１０と反対の導電型を有する不純物であれば足りる。すなわち、第２導電型不純物がｐ型である場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使用することができる。第２導電型不純物がｎ型である場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。このような第２導電型半導体層３４は、半導体基板１０とトンネル層２０によってトンネルジャンクションを形成して、光電変換に実質的に寄与する。
【００３０】
第１及び第２導電型半導体層３２，３４は、互いに均一な厚さをもって互いに同一の平面上に位置する。これによって、平面視で、第１及び第２導電型半導体層３２，３４が互いに重なる部分なしに形成される。第１及び第２導電型半導体層３２，３４の積層構造の間においてこれらを絶縁するための別途の絶縁層などが位置しなくてもよい。これは、第１及び第２導電型半導体層３２，３４が、一つの半導体層３０に互いに異なる第１及び第２導電型不純物をドープすることによって形成されたからである。これによって、太陽電池１００の構造及び製造方法を単純化することができ、不必要な絶縁層を除去して太陽電池１００の厚さを減少させることができる。
【００３１】
ここで、半導体基板１０と同一の導電型を有する第１導電型半導体層３２の面積よりも、半導体基板１０と異なる導電型を有する第２導電型半導体層３４の面積を広く形成することができる。これによって、半導体基板１０と第２導電型半導体層３４との間でトンネル層２０を通じて形成されるトンネルジャンクションをさらに広く形成することができる。また、上述したように、半導体基板１０及び第１導電型半導体層３２がｎ型の導電型を有し、第２導電型半導体層３４がｐ型の導電型を有する場合に、移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することができる。このような第１及び第２導電型半導体層３２，３４の平面構造は、以降に図２を参照してより詳細に説明する。
【００３２】
第１及び第２導電型半導体層３２，３４上に絶縁層４０を形成することができる。絶縁層４０は、第１及び第２導電型半導体層３２，３４が接続されてはならない電極（すなわち、第１導電型半導体層３２の場合には第２電極４４、第２導電型半導体層３４の場合には第１電極４２）と接続されることを防止し、第１及び第２導電型半導体層３２，３４をパッシベーションする効果を有することもできる。
【００３３】
このような絶縁層４０は、トンネル層２０よりも厚い厚さに形成することができる。これによって、絶縁特性及びパッシベーション特性を向上させることができる。絶縁層４０は、様々な絶縁物質（例えば、酸化物、窒化物など）からなることができる。一例として、絶縁層４０は、シリコン窒化膜、水素含有シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2及びＣｅＯ2からなる群から選択されたいずれか一つの単一膜、または２つ以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、絶縁層４０が様々な物質を含むことができることは勿論である。また、絶縁層４０を別途に備えなくてもよい。
【００３４】
絶縁層４０には、第１導電型半導体層３２を露出する第１開口部と、第２導電型半導体層３４を露出する第２開口部とが備えられる。
【００３５】
第１電極４２は、絶縁層４０の第１開口部を貫通して第１導電型半導体層３２に接続され、第２電極４４は、絶縁層４０の第２開口部を貫通して第２導電型半導体層３４に接続される。第１及び第２電極４２，４４は様々な金属物質を含むことができる。そして、第１及び第２電極４２，４４は、互いに電気的に接続されずに第１及び第２導電型半導体層３２，３４にそれぞれ接続されて、生成されたキャリアを収集して外部に伝達できる様々な平面形状を有することができる。すなわち、本発明が第１及び第２電極４２，４４の平面形状に限定されるものではない。
【００３６】
本実施例では、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との境界部分に、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４とを分離する分離部分を形成することができる。一例として、本実施例においては、分離部分としてトレンチ部３６が形成されることを例示した。トレンチ部３６は、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４とを離隔させることで、第１及び第２導電型半導体層３２，３４が互いに接して発生し得る局部的発熱（例えば、ホットスポット）を防止する役割を果たす。これによって、電気的信頼性が向上して、太陽電池１００の長期信頼性を大きく向上させることができる。
【００３７】
このとき、トレンチ部３６は、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との境界部分が除去されることで形成され得る。本実施例において、トレンチ部３６は、トンネル層２０の上で第１及び第２導電型半導体層３２，３４にのみ形成され、トンネル層２０及び半導体基板１０には形成されない。これによって、トンネル層２０は、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分に形成されたトレンチ部３６に対応する部分にも形成されて、半導体基板１０の後面上で全体的に形成される。これによって、トンネル層２０を損傷しないので、トンネル層２０による優れたパッシベーション効果を維持することができ、トレンチ部３６の形成により半導体基板１０が損傷することを防止することができる。これによって、半導体基板１０及びトンネル層２０の損傷を最小化して、太陽電池の開放電圧及び電流密度を向上させることができる。また、半導体基板１０及びトンネル層２０をパッシベーションするための別途のパッシベーション層を備えなくてもよいので、製造工程を単純化することができる。すなわち、本実施例とは異なり、半導体基板及びトンネル層にトレンチ部が形成された場合には、半導体基板及びトンネル層に損傷が発生することがある。そのため、トレンチ部の部分でのパッシベーションのために別途のパッシベーション層を形成しなければならない。一方、本実施例では、半導体基板１０及びトンネル層２０にトレンチ部３６が形成されないので、半導体基板１０及びトンネル層２０に損傷が発生しないので、別途のパッシベーション層が要求されない。
【００３８】
このとき、トレンチ部３６は、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間でこれらを離隔する役割を果たすので、これらを離隔させることができる最小限の幅で形成することができる。すなわち、トレンチ部３６の幅は、相対的に小さい面積で形成される第１導電型半導体層３２の幅よりも小さくすることができる。
【００３９】
このとき、トレンチ部３６の幅Ｗは、０．５μｍ〜１００μｍとすることができる。前記トレンチ部３６の幅Ｗが０．５μｍ未満の場合には、第１及び第２導電型半導体層３２，３４を電気的に絶縁する効果が十分でなく、前記トレンチ部３６の幅Ｗが１００μｍを超える場合には、光電変換に大きく寄与しない領域（すなわち、トレンチ部３６に該当する領域）の比率が大きくなって、太陽電池１００の効率が低下することがある。絶縁効果及び太陽電池１００の効率をさらに考慮すると、トレンチ部３６の幅Ｗが１μｍ〜３０μｍであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トレンチ部３６の幅Ｗは多様に変更可能である。
【００４０】
このとき、平面視で、トレンチ部３６は、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分に全体的に形成することができる。これについては、図２を共に参照して詳細に説明する。
【００４１】
図２は、本発明の実施例に係る太陽電池１００の後面平面図である。図２で示した第１及び第２導電型半導体層３２，３４、そして、第１及び第２電極４２，４４の形状は、一例として提示したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。明確かつ簡略な図示のために、図２では絶縁層４０の図示を省略した。
【００４２】
図２を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００では、第１導電型半導体層３２が第２導電型半導体層３４よりも狭い面積を有するように形成される。これによって、半導体基板１０と第２導電型半導体層３４との間でトンネル層２０を通じて形成されるトンネルジャンクションをさらに広く形成することができる。また、上述したように、半導体基板１０及び第１導電型半導体層３２がｎ型の導電型を有し、第２導電型半導体層３４がｐ型の導電型を有する場合に、移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することができる。
【００４３】
第１導電型半導体層３２は、半導体基板１０の第１縁部（図面の上縁部）に沿って形成される第１幹部３２ａと、この幹部３２ａから第１縁部と反対の第２縁部（図面の下縁部）に向かって延びる複数の第１枝部３２ｂとを含むことができる。第２導電型半導体層３４は、半導体基板３１の第２縁部に沿って形成される第２幹部３４ａと、この第２幹部３４ａから第１縁部に向かって第１枝部３２ｂの間に延びる複数の第２枝部３４ｂとを含むことができる。第１導電型半導体層３２の第１枝部３２ｂと第２導電型半導体層３４の第２枝部３４ｂは互いに交互に位置することができる。そして、トンネル層２０は、第１導電型半導体層３４と同一又は極めて類似の形状を有するので、第２幹部３４ａと第２枝部３４ｂに対応する部分をもって形成され得る。
【００４４】
このとき、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４の面積は、第１及び第２幹部３２ａ，３４ａ及び／または第１及び第２枝部３２ｂ，３４ｂの幅を異なるようにして調節可能である。すなわち、第１幹部３２ａの幅を第２幹部３４ａの幅よりも小さくするか、及び／または第１枝部３２ｂの幅を第２枝部３４ｂの幅よりも小さくすることができる。
【００４５】
そして、上述したように、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との境界部分には全体的にトレンチ部３６が形成される。この場合、トレンチ部３６は、第１導電型半導体層３２の複数の第１枝部３２ｂと、第２導電型半導体層３４の複数の第２枝部３４ｂとの間に位置するようになる。これによって、トレンチ部３６の平面形状が全体的に長く延びながらジグザグ状または蛇行状を有することができる。より具体的に、トレンチ部３６は、第１導電型半導体層３２の複数の第１枝部３２ｂと第２導電型半導体層３４の複数の第２枝部３４ｂとの間で、これらの長手方向に沿って位置する第１トレンチ部分３６ａと、第１トレンチ部分３６ａと交差する方向に形成されて、隣接する２つの第１トレンチ部分３６ａを連結する第２トレンチ部分３６ｂとを含むことができる。このとき、第２トレンチ部分３６ｂは、第１トレンチ部分３６ａの一側及び他側を交互に連結するようになる。これによって、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の接点を除去して、ホットスポットの問題を根本的に防止することができる。
【００４６】
第１電極４２は、第１導電型半導体層３２の第１幹部３２ａに対応して形成される幹部４２ａと、第１導電型半導体層３２の第１枝部３２ｂに対応して形成される枝部４２ｂとを備えることができる。同様に、第２電極４４は、第２導電型半導体層３４の第２幹部３４ａに対応して形成される幹部４４ａと、第２導電型半導体層３４の第２枝部３４ｂに対応して形成される枝部４４ｂとを備えることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１電極４２及び第２電極４４が様々な平面形状を有してもよいことは勿論である。
【００４７】
これによって、第２導電型半導体層３４が形成されていない第１導電型半導体層３２上に第１電極４２が全体的に接触しながら形成され、第２導電型半導体層３４が形成された部分において第２電極４４が全体的に接触しながら形成される。これによって、第２導電型半導体層３４の領域を十分に確保しながらも、第１導電型半導体層３２及び第１電極４２と第２導電型半導体層３４及び第２電極４４とが互いに離隔した状態で位置するようになる。これによって、第１導電型半導体層３２と第１電極４２との電気的接続、そして、第２導電型半導体層３４と第２電極４４との電気的接続を安定的に達成することができる。絶縁層４０を備えることによって、パッシベーション特性、絶縁特性などを向上させることができる。しかし、絶縁層４０は必ず備えなければならないものではない。
【００４８】
上述した構造の太陽電池１００を製造する方法を、図３Ａ乃至図３Ｋを参照して詳細に説明する。以下では、上述した部分で説明した内容は詳細な説明を省略し、互いに異なる部分のみを詳細に説明する。
【００４９】
図３Ａ乃至図３Ｋは、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【００５０】
まず、図３Ａに示すように、第１導電型不純物を有するベース領域１１０で構成される半導体基板１０を準備する。本実施例において、半導体基板１０は、ｎ型の不純物を有するシリコンからなることができる。ｎ型の不純物としては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使用することができる。
【００５１】
このとき、半導体基板１０の前面が凹凸を有するようにテクスチャリングされ、半導体基板１０の後面が、鏡面研磨などによって処理されて、半導体基板１０の前面よりも小さい表面粗さを有することができる。半導体基板１０の前面のテクスチャリングには、湿式または乾式テクスチャリングを使用することができる。湿式テクスチャリングは、テクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって行うことができ、工程時間が短いという長所がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドドリルまたはレーザーなどを用いて半導体基板１０の表面を削るもので、凹凸を均一に形成できる一方、工程時間が長く、半導体基板１０に損傷が発生することがある。その他に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより半導体基板１０をテクスチャリングしてもよい。このように、本発明では、様々な方法で半導体基板１０をテクスチャリングすることができる。そして、半導体基板１０の後面は、公知の鏡面研磨によって処理することができる。
【００５２】
次に、図３Ｂに示すように、半導体基板１０の後面にトンネル層２０を形成する。トンネル層２０は、一例として、熱的成長法、蒸着法（例えば、化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ））などにより形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な方法でトンネル層２０を形成することができる。
【００５３】
次に、図３Ｃに示すように、トンネル層２０上に半導体層３０を形成する。このとき、半導体層３０は、非晶質、多結晶、または微細結晶半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。
【００５４】
次に、図３Ｄ乃至図３Ｈに示すように、半導体層３０に第１及び第２導電型不純物をドープして、第１導電型半導体層３２及び第２導電型半導体層３４を形成する。これを詳細に説明する。
【００５５】
まず、図３Ｄに示すように、半導体層３０上に、第２導電型不純物を有するドーピング層３４２（以下、第２ドーピング層３４２）を全体的に形成する。第２ドーピング層３４２は、第２導電型不純物を備える様々な層であってもよく、ボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）であってもよい。このように、非晶質半導体で構成された半導体層３０上にボロンシリケートガラスで構成された第２ドーピング層３４２を形成すると、第２ドーピング層３４２を低い温度で形成することができる。
【００５６】
次に、図３Ｅに示すように、第２ドーピング層３４２において第１導電型半導体層３２に対応する領域を選択的にエッチングして、開口部３４２ａを形成する。選択的にエッチングする方法には様々な方法を使用することができる。一例として、第２ドーピング層３４２上に第１導電型半導体層３２が形成される領域を開口するレジスト層（一例として、フォトリソグラフィー使用）を形成した後、エッチング溶液を用いて第２ドーピング層３４２の該当領域をエッチングすることができる。または、第１導電型半導体層３２が形成される領域に対応して第２ドーピング層３４２上にエッチングペーストを塗布した後、熱処理して、第２ドーピング層３４２の該当領域をエッチングしてもよい。
【００５７】
次に、図３Ｆに示すように、第２ドーピング層３４２の開口部（図３Ｅの参照符号３４２ａ）を充填しながら、第２ドーピング層３４２の上に第１導電型を有するドーピング層３２２（以下、第１ドーピング層３２２）を全体的に形成する。第１ドーピング層３２２は、第１導電型不純物を備える様々な層であってもよく、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）であってもよい。
【００５８】
このように、本実施例では、第２ドーピング層３４２を先に形成した後、第１ドーピング層３２２を形成する。すると、相対的に広い面積を占める第２導電型半導体層３４に対応する第２ドーピング層３４２を全体的に形成した後、第２ドーピング層３４２から第１導電型半導体層３２に対応する狭い面積のみを除去すればよいので、工程時間をさらに減少させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第２ドーピング層３４２が、マスクを用いて、第２導電型半導体層３４に対応する形状を有する状態で半導体層３０上に形成されてもよい。または、第１ドーピング層３２２を先に形成した後、第２ドーピング層３４２を形成してもよい。その他にも様々な変形が可能である。
【００５９】
次に、図３Ｇに示すように、熱処理により、第１ドーピング層３２２内の第１導電型不純物を半導体層（図３Ｆの参照符号３０、以下同様）に拡散させて、第１導電型半導体層３２を形成し、第２ドーピング層３４２内の第２導電型不純物を半導体層３０に拡散させて、第２導電型半導体層３４を形成する。本実施例では、第１及び第２ドーピング層３２２，３４２を用いて第１及び第２導電型不純物をドープすることを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、マスクなどを用いたイオン注入法を使用するなどの様々な変形が可能であることは勿論である。
【００６０】
次に、図３Ｈに示すように、第１ドーピング層３２２及び第２ドーピング層３４２を除去する。除去方法には公知の様々な方法を適用することができ、一例として、第１ドーピング層３２２及び第２ドーピング層３４２は、希釈されたフッ酸（ｄｉｌｕｔｅｄ  ＨＦ）に浸漬した後、水により洗浄することによって除去することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。このように、第１及び第２ドーピング層３２２，３４２を除去することで、これらが残存する場合に発生し得る反り現象を防止することができる。
【００６１】
次に、図３Ｉに示すように、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分において第１及び第２導電型半導体層３２，３４のうち少なくとも一つをエッチングして、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の間にトレンチ部３６を形成する。このとき、トンネル層２０及び半導体基板１０は除去せずに、第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみを選択的に除去する。
【００６２】
第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみを選択的に除去する方法には、様々な方法を使用することができる。
【００６３】
一例として、レーザーの種類、エネルギーなどを調節して第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみをエッチングできる条件下で、レーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ）を行うことができる。一例として、レーザーアブレーションによって加熱される第１及び第２導電型半導体層３２，３４の温度、レーザーの種類、出力などを調節して、第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみを選択的に除去することができる。
【００６４】
他の例として、トンネル層２０、そして、第１及び第２導電型半導体層３２，３４に対するエッチング比が異なるエッチング溶液を用いてエッチングすることによって、第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみを選択的に除去することができる。すなわち、トンネル層２０及び半導体基板１０はエッチングせずに、第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみをエッチングするエッチング溶液またはペーストなどを、除去しようとする第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分に位置させると、第１及び第２導電型半導体層３２，３４のみが選択的にエッチングされ、トンネル層２０及び半導体基板１０はエッチングされない。このとき、必要によって、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分のみを露出するマスクまたはレジスト層などを用いることができる。
【００６５】
より具体的に、トンネル層２０がシリコン酸化物を含み、第１及び第２導電型半導体層３２，３４がシリコンを含む場合に、エッチング溶液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＭＡＨ）を含むことができる。テトラメチルアンモニウムヒドロキシドは、シリコン酸化物とシリコンに対するエッチングの程度に差があるので、シリコン酸化物を含むトンネル層２０を損傷することなく、シリコンを含む第１及び第２導電型半導体層３２，３４を効果的にエッチングすることができる。これを図４及び図５を参照してより詳細に説明する。
【００６６】
図４は、温度及び濃度によるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）のシリコンのエッチング比（ｅｔｃｈ  ｒａｔｅ）を示すグラフであり、図５は、温度及び濃度によるテトラメチルアンモニウムヒドロキシドのシリコン酸化物のエッチング比を示すグラフである。図４を参照すると、ＴＭＡＨのシリコンのエッチング比は５μｍ〜６０μｍである一方、図５を参照すると、ＴＭＡＨのシリコン酸化物のエッチング比は２ｎｍ〜１８０ｎｍであることがわかる。すなわち、ＴＭＡＨは、シリコンのエッチング比が大きく、シリコン酸化物のエッチング比が小さいので、シリコンを選択的にエッチングできることがわかる。
【００６７】
本実施例では、一例として、エッチング溶液としてＴＭＡＨを使用したことを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１０、トンネル層２０、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の物質などを考慮して、第１及び第２導電型半導体層３２，３４を選択的にエッチングできる様々な物質を使用することができる。
【００６８】
そして、本実施例では、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４を互いに接するように形成した後、その境界部分を除去することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４を互いに離隔するように（例えば、真性半導体層などで構成された分離部分（図８の参照符号３６ｃ）を挟んで）形成した後、少なくとも分離部分３６ｃを除去することも可能である。その他の様々な変形が可能である。
【００６９】
次に、図３Ｊに示すように、半導体基板１０の後面において第１及び２導電型半導体層３２，３４上に絶縁層４０を形成し、半導体基板１０の前面にパッシベーション膜６０、電界形成層６２及び反射防止膜５０を形成する。絶縁層４０及びパッシベーション膜６０は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどのような様々な方法により形成することができる。電界形成層６２は、半導体物質などを蒸着しながら、または蒸着した後、第１導電型不純物をドープして形成することができる。反射防止膜５０は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどのような様々な方法により形成することができる。
【００７０】
次に、図３Ｋに示すように、第１及び第２導電型半導体層３２，３４に電気的に接続される第１及び第２電極４２，４４を形成する。
【００７１】
絶縁層４０に開口部を形成し、開口部内にメッキ法、蒸着法などの様々な方法で第１及び第２電極４２，４４を形成することができる。または、第１及び第２電極形成用ペーストを絶縁層４０上にそれぞれスクリーン印刷などで塗布した後、ファイアスルー(焼成）（ｆｉｒｅ  ｔｈｒｏｕｇｈ）またはレーザー焼成コンタクト（ｌａｓｅｒ  ｆｉｒｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）などを行って、上述した形状の第１及び第２電極４２，４４を形成することも可能である。この場合には、別途に開口部を形成する工程を追加しなくてもよい。
【００７２】
上述した実施例では、トンネル層２０、第１及び第２導電型半導体層３２，３４、トレンチ部３６、絶縁層４０を形成した後、前面電界層６２及び反射防止膜５０を形成し、その後に第１及び第２電極４２，４４を形成することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、トンネル層２０、第１及び第２導電型半導体層３２，３４、トレンチ部３６、絶縁層４０、前面電界層６２、反射防止膜５０、そして、第１及び第２電極４２，４４の形成順序は多様に変形することができる。
【００７３】
本実施例によれば、トレンチ部３６の形成時に、半導体基板１０及びトンネル層２０にトレンチ部３６が形成されない。これによって、半導体基板１０及びトンネル層２０の損傷を防止することができ、トレンチ部３６が形成された部分において、半導体基板１０及びトンネル層２０をパッシベーションするためのパッシベーション膜を別途に形成しなくてもよい。これによって、太陽電池１００の効率などの特性を向上させながら、太陽電池１００の製造方法を単純化することができる。
【００７４】
以下、図６乃至図８、そして図９Ａ乃至図９Ｆを参照して、本発明の他の実施例に係る太陽電池をより詳細に説明する。
【００７５】
図６は、本発明の他の実施例に係る太陽電池を示す後面平面図である。明確且つ簡略な図示のために、図６では、絶縁層（図１の参照符号４０、以下同様）を図示せず、絶縁層４０に形成された開口部４０２，４０４のみを表示した。
【００７６】
図６を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００では、第１導電型半導体層３２が、アイランド状をもって互いに離隔して複数個備えられていてもよい。すると、第１導電型半導体層３２の面積を最小化しながらも、半導体基板１０に全体的に第１導電型半導体層３２が位置するようにすることができる。すると、第１導電型半導体層３２によって表面再結合を効果的に防止しながら、第２導電型半導体層３４の面積を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第１導電型半導体層３２が、面積を最小化することができる様々な形状を有していてもよいことは勿論である。
【００７７】
また、図面では、第１導電型半導体層３２が円形の形状を有することを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１導電型半導体層３２が、それぞれ楕円形、または三角形、四角形、六角形などの多角形の平面形状を有していてもよいことは勿論である。
【００７８】
そして、第１導電型半導体層３２は、それぞれトレンチ部３６ａによって囲まれていてもよい。一例として、第１導電型半導体層３２が円形である場合に、トレンチ部３６ａが環状またはリング状を有することができる。すなわち、トレンチ部３６ａは、第１導電型半導体層３２を囲みながら形成され、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間でこれらを離隔させて、不必要なシャントの発生を防止する役割を果たすことができる。図面では、トレンチ部３６ａが第１導電型半導体層３２の全体を囲むことで、シャントの発生を根本的に防止することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トレンチ部３６ａが、第１導電型半導体層３２の外縁の一部のみを囲むことも可能である。
【００７９】
このとき、トレンチ部３６ａは、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間でこれらを離隔させる役割を果たすので、これらを離隔させることができる最小限の幅で形成することができる。すなわち、トレンチ部３６ａの幅は、相対的に小さい面積で形成される第１導電型半導体層３２の幅よりも小さくすることができる。ここで、第１導電型半導体層３２の幅は、第１導電型半導体層３２の形状によって変わり得、第１導電型半導体層３２が、図面のように円形である場合には直径、多角形である場合には長幅と定義することができる。これによって、最小限の面積で、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４の不必要な局部的な発熱を防止できるようにする。
【００８０】
図７は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の第１及び第２導電型半導体層、そして、トレンチ部の一部を示す部分平面図である。
【００８１】
図７を参照すると、本実施例では、分離部分であるトレンチ部３６ｂが、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分において部分的に形成される。このように、トレンチ部３６ｂが全体的に形成されていない場合にも、局部発熱などを防止する役割を十分に行うことができる。また、部分的にトレンチ部３６ｂを形成することで、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の面積を最大化することができる。このとき、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の形状などは、図２乃至図６に示したような形状を有することができる。または、その他の様々な形状を有することができる。
【００８２】
部分的に形成されるトレンチ部３６ｂの長さ、間隔、配置形状などは、様々な例を適用することができ、様々な変形が可能である。
【００８３】
図８は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池を示す部分平面図である。
【００８４】
図８を参照すると、本実施例では、第１及び第２導電型半導体層３２，３４を分離する分離部分３６ｃを全体的に充填しながら真性半導体層が位置することができる。すなわち、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の境界部分に分離部分３６ｃである真性半導体層が位置して、その部分が、第１及び第２導電型半導体層３２，３４が直接接触しない部分として構成され得る。このとき、分離部分３６ｃは、図７に示したように、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の間で部分的に形成されてもよい。これによって、第１及び第２導電型半導体層３２，３４の面積を最大化して、太陽電池１００の効率を向上させるのに寄与することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、分離部分３６ｃが、図２に示したような構造を有していてもよい。
【００８５】
このとき、本実施例では、第１及び第２導電型半導体層３２，３４と分離部分３６ｃとを同一の工程で一緒に形成することで、単純な工程によって改善された構造の太陽電池１００を形成できるようにする。これを、図９Ａ乃至図９Ｆを参照してより詳細に説明する。以下では、図３Ａ乃至図３Ｋで説明した内容と同じ内容は詳細な説明を省略し、互いに異なる部分のみを詳細に説明する。
【００８６】
図９Ａ乃至図９Ｆは、本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【００８７】
まず、図９Ａに示すように、半導体基板１０上にトンネル層２０及び半導体層３０を順に形成する。半導体層３０は、多結晶、微細結晶、または非晶質半導体（一例として、シリコン）で構成することができる。
【００８８】
次に、図９Ｂ乃至図９Ｅに示すように、半導体層３０に第１導電型半導体層３２、第２導電型半導体層３４、及び分離部分３６ｃを形成する。これをより詳細に説明する。
【００８９】
すなわち、図９Ｂに示すように、第１導電型半導体層３２に対応する部分に第１ドーピング層３２２を形成する。第１ドーピング層３２２は、第１導電型不純物を備える様々な層であってもよく、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）であってもよい。第１ドーピング層３２２としてリンシリケートガラスを形成すれば、容易に第１ドーピング層３２２を形成することができる。このとき、第１ドーピング層３２２は、複数個の第１導電型半導体層３２に対応するように複数のドーピング部分を含むことができる。複数のドーピング部分は、第１導電型半導体層３２に対応してアイランド状を有することができる。
【００９０】
このような第１ドーピング層３２２は、マスクを用いて、第１導電型半導体層３２に対応する形状を有する状態で半導体層３０上に形成することができる。または、インクジェットまたはスクリーン印刷などの方法で、第１導電型半導体層３２に対応する形状を有する状態で半導体層３０上に形成することができる。または、第１ドーピング層３２２に該当する物質を半導体層３０上に全体的に形成した後、第１導電型半導体層３２が形成されない部分をエッチング溶液、エッチングペーストなどによって除去することで第１ドーピング層３２２を形成してもよい。
【００９１】
次に、図９Ｃに示すように、第１ドーピング層３２２及びその周辺部の前記半導体層３０を覆いながらアンドープ層３６２を形成する。このようなアンドープ層３６２は、第１及び第２導電型不純物を含まない物質で構成される。一例として、アンドープ層３６２は、シリケートまたは絶縁膜で構成されてもよい。このとき、アンドープ層３６２は、第１ドーピング層３２２を覆いながら、第１ドーピング層３２２の周辺部の一部に該当する半導体層３０を覆うことができる。
【００９２】
このようなアンドープ層３６２は、マスクを用いて、所望の形状を有する状態で半導体層３０上に形成することができる。または、インクジェットまたはスクリーン印刷などの方法で、所望の形状を有する状態で半導体層３０上に形成することができる。または、アンドープ層３６２に該当する物質を第１ドーピング層３２２及び半導体層３０に全体的に形成した後、望まない部分をエッチング溶液、エッチングペーストなどによって除去することでアンドープ層３６２を形成してもよい。
【００９３】
次に、図９Ｄに示すように、アンドープ層３６２及び半導体層３０上に第２ドーピング層３４２を形成する。第２ドーピング層３４２は、第２導電型不純物を備える様々な層であってもよく、ボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）であってもよい。第２ドーピング層３４２としてボロンシリケートガラスを形成すれば、容易に第２ドーピング層３４２を形成することができる。第２ドーピング層３４２は、アンドープ層３６２及び半導体層３０を覆いながら全体的に形成することができる。
【００９４】
次に、図９Ｅに示すように、熱処理により、第１ドーピング層３２２内の第１導電型不純物を半導体層３０に拡散させて第１導電型半導体層３２を形成し、第２ドーピング層３４２内の第２導電型不純物を半導体層３０に拡散させて第２導電型半導体層３４を形成する。アンドープ層３６２と隣接して第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間に位置する部分にはドーピングがなされないので、半導体層３０がそのまま残って分離部分３６ｃを構成するようになる。このとき、分離部分３６ｃは、多結晶、微細結晶、または非晶質半導体（一例として、シリコン）で構成することができる。
【００９５】
これによって、分離部分３６ｃが、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間で第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４とを離隔させながら位置するようになる。
【００９６】
そして、第１ドーピング層３２２、アンドープ層３６２及び第２ドーピング層３４２を除去する。除去方法には公知の様々な方法を適用することができ、一例として、第１ドーピング層３２２、アンドープ層３６２及び第２ドーピング層３４２は、希釈されたフッ酸（ｄｉｌｕｔｅｄ  ＨＦ）に浸漬した後、水により洗浄することによって除去することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００９７】
次に、図９Ｆに示すように、絶縁層４０、パッシベーション膜６０、前面電界層６２、反射防止膜５０、第１及び第２電極４２，４４を形成する。
【００９８】
本実施例によれば、半導体層３０を形成した後、その一部に不純物をドープする単純な工程によって、第１及び第２導電型半導体層３２，３４と分離部分３６ｃを共に形成できるので、太陽電池１００の製造方法を単純化して生産性を向上させることができる。特に、第１ドーピング層３２２及びアンドープ層３６２を複数の部分を有するように形成した後、第２ドーピング層３４２２を全面に形成することによって、パターニングの数を最小化しながら、所望の形状の第１及び第２導電型半導体層３２，３４と分離部分３６ｃを共に形成することができる。これによって、生産性を大きく向上させることができる。
【００９９】
上述した実施例では、第１ドーピング層３２２を形成した後、アンドープ層３６２及び第２ドーピング層３４２を順に形成することを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、第２ドーピング層３４２を先に形成した後に、アンドープ層３６２及び第１ドーピング層３２２を順に形成してもよく、分離部分３６ｃに対応する領域にのみアンドープ層３６２を形成した後、第１及び第２ドーピング層３２２，３４２を形成してもよい。したがって、このように、第１及び第２ドーピング層３２２，３４２及びアンドープ層３６２の形成順序を多様に変形することができる。
【０１００】
一方、図８の実施例では、分離部分３６ｃに位置する真性半導体層が、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間を全体的に充填しながら、第１導電型半導体層３２及び／または第２導電型半導体層３４と同一であるか、または類似の厚さを有することを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【０１０１】
例えば、図１１に示すように、分離部分３６ｃに位置する真性半導体層３６ｄが、第１導電型半導体層３２及び第２導電型半導体層３４よりも薄い厚さを有することができる。例えば、分離部分３６ｃが、１０μｍ以下の厚さを有することができる。
【０１０２】
このような分離部分３６ｃは、第１及び第２導電型半導体層３２，３４を形成する工程（図９Ｃに示した工程）後、図３Ｉを参照して説明した方法により分離部分３６ｃを除去する工程によって形成することができる。このとき、本実施例では、分離部分３６ｃを除去して、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間のシャントを効果的に防止しながらも、分離部分３６ｃの一部を残してトンネル層２０をより安定的に保護することができる。
【０１０３】
図１０では、分離部分３６ｃに位置する真性半導体層が、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間を全体的に充填することを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、図１１に示すように、分離部分３６ｃに位置する真性半導体層３６ｄが、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間を部分的に充填しながら形成されてもよい。この場合には、第１導電型半導体層３２と第２導電型半導体層３４との間に位置した分離部分３６ｃの一部に真性半導体層３６ｄが位置し、他の部分には真性半導体層３６ｄが位置しなくてもよい。例えば、分離部分３６ｃに位置する真性半導体層３６ｄが、アイランド状を有する複数個の部分で構成されるか、または真性半導体層３６ｄに互いに離隔する複数の開口部が位置してもよい。このように、分離部分３６ｃに真性半導体層３６ｄが部分的に位置すれば、真性半導体層３６ｄによるキャリアの移動を効果的に防止しながらも、トンネル層２０をより安定的に保護することができる。
【０１０４】
上述したような特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせ及び変形に係わる内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    半導体基板
２０    トンネル層
３２    第１導電型半導体層
３４    第２導電型半導体層
３６    トレンチ部
４０    絶縁層
４２    第１電極
４４    第２電極
５０    反射防止膜
６０    パッシベーション膜
６２    前面電界層
１００    太陽電池
１１０    ベース領域
【図１】
2015015472.tif 000003
【図２】
2015015472.tif 000004
【図３Ａ】
2015015472.tif 000005
【図３Ｂ】
2015015472.tif 000006
【図３Ｃ】
2015015472.tif 000007
【図３Ｄ】
2015015472.tif 000008
【図３Ｅ】
2015015472.tif 000009
【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｋ】
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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１０】
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【図１１】
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