(57)【要約】【課題】  低コストで製造可能なパッシベーション層の保護層を形成する太陽電池素子を提供すること。【解決手段】  第１主面および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有しており、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域が、前記ｐ型半導体領域が最も前記第１主面側に位置するとともに前記ｎ型半導体領域が最も前記第２主面側に位置するように積み重ねられている半導体基板と、最も前記第１主面側に位置する前記ｐ型半導体領域の上に配置された、酸化アルミニウムを含むパッシベーション層と、該パッシベーション層の上に配置された、窒素を含む酸化シリコンからなる保護層と、を備えている太陽電池素子とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有しており、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域が、前記ｐ型半導体領域が最も前記第１主面側に位置するとともに前記ｎ型半導体領域が最も前記第２主面側に位置するように積み重ねられている半導体基板と、
最も前記第１主面側に位置する前記ｐ型半導体領域の上に配置された、酸化アルミニウムを含むパッシベーション層と、
該パッシベーション層の上に配置された、窒素を含む酸化シリコンからなる保護層と、を備えている太陽電池素子。
【請求項２】
前記保護層は、酸素１００に対する窒素の原子数比が０．５〜３０である請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】
前記保護層は厚みが２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１または２に記載の太陽電池素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記保護層は、前記パッシベーション層の上に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置して、該塗膜を焼成して形成する太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
前記保護層は、前記塗膜を２００℃以下の温度で焼成して形成する請求項４に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項６】
前記保護層は、前記塗膜を１８０分以下の時間で焼成して形成する請求項５に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池素子を有する太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池素子を備え、前記半導体基板の前記第１主面に、前記パッシベーション層、および前記パッシベーション層と並置されている第１導体が配置されている第１発電ユニットと、第２導体を有する第２発電ユニットとが配線導体を介して電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１発電ユニットの前記第１導体と、前記第２発電ユニットの前記第２導体との上に前記配線導体を配置する配線導体配置工程と、
前記パッシベーション層の上に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置する塗膜配置工程と、
前記塗膜を焼成して前記パッシベーション層の上に保護層を形成する保護層形成工程と、を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記保護層形成工程において、前記保護層は前記塗膜を２００℃以下の温度で焼成して形成する請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子およびその製造方法、並びに、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板を備えた太陽電池素子では、少数キャリアの再結合を低減するために、シリコン基板の表面にパッシベーション膜が設けられる。このパッシベーション膜の材料として、例えば、酸化シリコンもしくは酸化アルミニウム等からなる酸化物、または、窒化シリコン膜等からなる窒化物が採用されている（例えば下記の特許文献１を参照）。また、パッシベーション層の上に保護層を設けて太陽電池素子の信頼性を向上させる方法が提案されている（例えば下記の特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６４５４４号公報
【特許文献２】特表２０１０−５２７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、保護層の形成時に真空プロセスを使用すると生産性を向上させにくい。
【０００５】
そこで、生産性を向上させうる、太陽電池素子およびその製造方法、並びに、太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することを本発明の１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る太陽電池素子は、第１主面および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有しており、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域が、前記ｐ型半導体領域が最も前記第１主面側に位置するとともに前記ｎ型半導体領域が最も前記第２主面側に位置するように積み重ねられている半導体基板と、最も前記第１主面側に位置する前記ｐ型半導体領域の上に配置された、酸化アルミニウムを含むパッシベーション層と、該パッシベーション層の上に配置された、窒素を含む酸化シリコンからなる保護層と、を備えている。
【０００７】
また、本発明の一形態に係る太陽電池素子の製造方法は、前記保護層は、前記パッシベーション層の上に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置して、該塗膜を焼成して形成する。
【０００８】
また、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池素子を備えている。
【０００９】
さらに、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記太陽電池素子を備え、前記半導体基板の前記第１主面に、前記パッシベーション層、および前記パッシベーション層と並置されている第１導体が配置されている第１発電ユニットと、第２導体を有する第２発電ユニットとが配線導体を介して電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、前記第１発電ユニットの前記第１導体と、前記第２発電ユニットの前記第２導体との上に前記配線導体を配置する配線導体配置工程と、前記パッシベーション層の上に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置する塗膜配置工程と、前記塗膜を焼成して前記パッシベーション層の上に保護層を形成する保護層形成工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
上記の太陽電池素子および太陽電池モジュールによれば高効率化を実現できる。また、上記の太陽電池素子および太陽電池モジュールの製造方法によれば、真空プロセスを使用せずに塗布法等の簡略的なプロセスにて保護層を形成することができて、生産性を向上させうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の第１主面の外観を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の第２主面の外観を示す平面図である。
【図３】（ａ）は図１、図２におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の変形例である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る太陽電池素子の第１主面の外観を示す平面図である。
【図６】本発明の変形例に係る太陽電池素子の図５におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る配線導体によって接続された太陽電池素子の第１主面の外観を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る配線導体によって接続された太陽電池素子の第２主面の外観を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの外観を示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの断面を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は図７、図８におけるＣ−Ｃ’断面を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれは（ａ）の変形例である。
【図１２】（ａ）は比較例の太陽電池素子の断面図であり、（ｂ）は比較例の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１３】実施例および比較例における耐湿試験による太陽電池モジュールの出力の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面は模式的に示したものである。
【００１３】
＜＜第１の実施形態＞＞
＜太陽電池素子＞
まず、本実施形態の太陽電池素子の基本構成について説明する。図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、太陽電池素子１０は第１主面１ａおよび第１主面１ａの反対側に位置する第２主面１ｂを有する半導体基板１を有している。また、半導体基板１は、ｐ型半導体領域の第１半導体領域２およびｎ型半導体領域の第２半導体領域３が、第１半導体領域２が最も第１主面１ａ側に位置するとともに、第２半導体領域３が最も第２主面１ｂ側に位置するように積み重ねられている。また、半導体基板１の最も第１主面１ａ側に位置する第１半導体領域２の上に、酸化アルミニウムを含む第１パッシベーション層５と、この上に配置された、窒素を含む酸化シリコンからなる保護層１１と、を備えている。
【００１４】
次に、太陽電池素子１０の具体的構成について説明する。図１〜図３に示すように、太陽電池素子１０は、第１主面１０ａ、第２主面１０ｂを有している。第２主面１０ｂは、主に入射光を受光する面（受光面）である。また、第１主面１０ａは太陽電池素子１０の第２主面１０ｂの反対側に位置する面（例えば非受光面）である。
【００１５】
また、太陽電池素子１０は、半導体基板１、第１パッシベーション層５、第２パッシベーション層６、反射防止層７、第１電極８、第２電極９を備えている。さらに、太陽電池素子１０は、第１パッシベーション層５の上に少なくとも保護層１１を有している。
【００１６】
第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６のパッシベーション効果には、内蔵電界による電界パッシベーション効果（パッシベーション層の存在によって界面付近に電界が形成されること）と、界面のダングリングボンドを終端することによるパッシベーション効果（ケミカルパッシベーション）とがある。ここで、電界パッシベーション効果とは、パッシベーション層の固定電荷密度が大きいほど効果を奏することを意味する。例えば、ｐ型シリコンに対しては、パッシベーション層は負の固定電荷密度が大きいほどよい。また、ケミカルパッシベーションとは、界面準位密度が小さいほど効果を奏することを意味する。
【００１７】
第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６は、ＡＬＤ（Atomic Layer
Deposition：原子層蒸着）法を用いて形成する。ＡＬＤ法では、アルミニウム供給用と
してトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などアルミニウムを含んだ有機金属ガスと、アルミニウムを酸化させるためのオゾンまたは水など酸素を含んだガスとを原料とする。
【００１８】
半導体基板１は、第１半導体領域２と第２半導体領域３とでｐｎ接合を形成している。なお、半導体基板１は、ｐｎ接合領域以外に、例えば第１半導体領域２と第２半導体領域３との間に、ｉ型半導体領域等の他の半導体領域が介在して、半導体接合領域を備えていてもよい。
【００１９】
第１半導体領域２の半導体としては、例えば、単結晶シリコンおよび多結晶シリコン等といった結晶シリコン、または非晶質シリコンが採用される。ｐ型のドーパントとしてボロン（Ｂ）およびガリウム（Ｇａ）の内の少なくとも一方を用いることで、第１半導体領域２がｐ型の導電型を有する。
【００２０】
第１半導体領域２の厚さは、例えば２５０μｍ以下であり、さらには１５０μｍ以下であってもよい。第１半導体領域２の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、平面視した状態で四角形状であれば、第１半導体領域２の製作が容易である。
【００２１】
第２半導体領域３は、ｐ型の結晶シリコン基板の第２主面１ｂ側の領域に、ｎ型ドーパントとなる元素が拡散されることで、この結晶シリコン基板の第２主面１ｂ側の表層内に形成される。このとき、結晶シリコン基板における第２半導体領域３以外の部分が第１半導体領域２となり得る。なお、ｎ型ドーパントは、例えばリン（Ｐ）等であればよい。
【００２２】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１の第２主面１ｂにおいて、凹凸部１２が配されている。ここで、凹凸部１２における凸部の高さは、例えば、０．１〜１０μｍ程度であればよく、凸部の幅は、例えば、１〜２０μｍ程度であればよい。また、凹凸部１２の凹部の面形状は、例えば略球面状であればよい。なお、上記の「凸部の高さ」は、凹部の底面を通り且つ第１主面１ａに平行な面（基準面）を基準とし、この基準面の法線方向における、この基準面からの凸部の頂面までの距離を意味する。また、上記の「凸部の幅」は、上記基準面に平行な方向における、隣接する凹部の底面の距離を意味する。
【００２３】
第１パッシベーション層５は、半導体基板１の第１主面１ａ側に配されている。つまり、第１パッシベーション層５は、第１半導体領域２の第１主面１ａ側に配されている。第１パッシベーション層５の材料としては、例えば酸化アルミニウムを用いればよい。この第１パッシベーション層５が存在している場合、いわゆるパッシベーション効果によって、半導体基板１の第１主面１ａにおける少数キャリアの再結合が低減される。これにより、太陽電池素子１０の開放電圧および短絡電流が高まるため、太陽電池素子１０の出力特性が向上する。なお、第１パッシベーション層５の厚さの平均値は、例えば、３〜１００ｎｍ程度であればよい。
【００２４】
この第１パッシベーション層５では、酸化アルミニウムが負の固定電荷密度を有していれば、第１半導体領域２の内の第１パッシベーション層５との界面近傍において、少数キャリアである電子が減少する方向にエネルギーバンドが曲がる。具体的には、第１半導体領域２においては、第１パッシベーション層２との界面に近づけば近づく程、電子電位が増大するように、エネルギーバンドが曲がる。これにより、いわゆる内蔵電界によるパッシベーション効果が増大する。さらに、この第１パッシベーション層５については、組成等が適宜調整されることで、内蔵電界によるパッシベーション効果およびダングリングボンドの終端によるパッシベーション効果が増大する。
【００２５】
第２パッシベーション層６は、半導体基板１の第２主面１ｂ側に配されている。つまり、第２パッシベーション層６は、第２半導体領域３の第２主面１ｂに配されている。この第２パッシベーション層６が存在している場合、いわゆるダングリングボンドの終端によるパッシベーション効果によって、半導体基板１の第２主面１ｂ側における少数キャリアの再結合が低減される。これにより、太陽電池素子１０の開放電圧および短絡電流が高まるため、太陽電池素子１０の出力特性が向上する。なお、第２パッシベーション層６の厚さの平均値は、例えば、３〜１００ｎｍ程度であればよい。
【００２６】
ここで、第２パッシベーション層６の材料として、酸化アルミニウムが採用される場合は、例えば、第２パッシベーション層６の上に、正の界面固定電荷密度、または酸化アルミニウムよりも小さな負の界面固定電荷密度を有する反射防止層７が配されればよい。このような構成によれば、第２半導体領域３の内の第２パッシベーション層６との界面近傍において、第２パッシベーション層６が負の界面固定電荷密度を有する。これにより、少数キャリアである正孔が増加する方向にエネルギーバンドが曲がる不具合が低減される。その結果、半導体基板１の第２主面１ｂ側における少数キャリアの再結合の増大による特性劣化が抑制される。
【００２７】
なお、第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６は、ＡＬＤ法を用いることによって容易に形成できる。ＡＬＤ法では、例えば、アルミ供給用としてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などアルミニウム（Ａｌ）を含んだ有機金属ガスと、アルミニウムを酸化させるためのオゾン（Ｏ３）または水（Ｈ２Ｏ）など酸素（Ｏ）を含んだガスとを原料とする。
【００２８】
反射防止層７は、太陽電池素子１０における光の吸収の効率を向上させるための膜である。反射防止層７は、第２パッシベーション層６の第２主面１０ｂ側に配されている。反射防止層７の材料は、例えば、窒化シリコンまたは酸化シリコン等であればよい。反射防止層７の厚さは、半導体基板１および反射防止層７の材料に応じて適宜設定されればよい。これにより、太陽電池素子１０において、特定波長領域の光に対して反射し難い条件が実現される。上記の「特定波長領域の光」とは、太陽光の照射強度のピーク波長の前後における波長領域を指すものとする。なお、半導体基板１が結晶シリコン基板である場合には、反射防止層７の屈折率は、例えば、１．８〜２．３程度であればよく、反射防止層７の厚さの平均値は、例えば、２０〜１２０ｎｍ程度であればよい。
【００２９】
なお、反射防止層７は半導体基板１の側面１ｃ側に設けられてもよい。この場合、反射防止層７は、これを特にＡＬＤ法で形成すると緻密になる。これにより、半導体基板１の側面１ｃにおいても、ピンホール等の微小な開口部が形成されることが大幅に低減されて、リーク電流の発生による特性劣化を避けることができる。
【００３０】
第３半導体領域４は、半導体基板１の内の第１主面１ａ側に配されている。第３半導体領域４は、第１半導体領域２と同一のｐ型の導電型である。そして、第３半導体領域４のドーパントの濃度は、第１半導体領域２のドーパントの濃度よりも高い。すなわち、第３半導体領域４は第１半導体領域２を形成するために、半導体基板１にドープされるｐ型のドーパントよりも高い濃度で、ｐ型のドーパントが半導体基板１にドープされることで形成される。
【００３１】
第３半導体領域４は、半導体基板１の第１主面１ａ側に内蔵電界を生じさせて、半導体基板１の第１主面１ａ側に少数キャリアの再結合を低減する役割を有している。このため、第３半導体領域４の存在によって、太陽電池素子１０の変換効率をより高めることができる。なお、第３半導体領域４は、例えば、半導体基板１の第１主面１ａ側にボロンまたはアルミニウム等のドーパントとなる元素をドーピングすることで、形成される。
【００３２】
第１電極８は、半導体基板の第１主面１ａ側に配されている。図２に示すように、第１電極８には、例えば、複数の第１出力取出電極８ａと、多数の線状の第１集電電極８ｂとが含まれている。複数の第１出力取出電極８ａの内の少なくとも一部は、複数の線状の第１集電電極８ｂと交差することで、これら複数の第１集電電極８ｂと電気的に接続されている。
【００３３】
第１集電電極８ｂの短手方向における幅は、例えば、５０〜３００μｍ程度であればよい。第１出力取出電極８ａの短手方向における幅は、例えば、１．３〜３ｍｍ程度であればよい。つまり、第１集電電極８ｂの短手方向の幅は、第１出力取出電極８ａの短手方向の幅よりも小さければよい。また、複数の第１集電電極８ｂの内の隣り合う第１集電電極８ｂ同士の間隔は、１〜３ｍｍ程度であればよい。さらに、第１電極８の厚さは、例えば、１０〜４０μｍ程度であればよい。なお、第１電極８は、例えば、銀を主成分として含有する導電性ペースト（銀ペースト）が、スクリーン印刷等によって半導体基板１の第１主面１ａ上に所望のパターンで塗布された後に焼成されることで、形成される。また、第１集電電極８ｂの材料に主にアルミニウムが使用され、第１出力取出電極８ａの材料に主に銀が使用されてもよい。
【００３４】
第２電極９は、半導体基板１の第２主面１ｂ側に配されている。図１に示すように、第２電極９には、例えば、複数の第２出力取出電極９ａと、多数の線状の第２集電電極９ｂとが含まれている。ここで、第２出力取出電極９ａの内の少なくとも一部は、複数の線状の第２集電電極９ｂと交差することで、これら複数の第２集電電極９ｂと電気的に接続されている。
【００３５】
第２集電電極９ｂの短手方向における幅は、例えば、５０〜２００μｍ程度であればよい。第２出力取出電極９ａの短手方向における幅は、例えば、１．３〜２．５ｍｍ程度であればよい。つまり、第２集電電極９ｂの短手方向の幅は、第２出力取出電極９ａの短手方向の幅よりも小さければよい。また、複数の第２集電電極９ｂの内の隣り合う第２集電電極９ｂ同士の間隔は、１〜３ｍｍ程度であればよい。さらに、第２電極９の厚さは、例えば、１０〜４０μｍ程度であればよい。なお、第２電極９は、例えば、銀ペーストがス
クリーン印刷等によって半導体基板１の第２主面１ｂ上に所望のパターンで塗布された後に焼成されることで、形成される。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、第１パッシベーション層５の上には、窒素を含む酸化シリコンからなる保護層１１が配置されている。太陽電池素子１０に保護層１１が存在することによって、外部からの透湿を抑制してパッシベーション効果を損なわないようにすることができて、太陽電池素子１０の電気的特性を損なわずに、信頼性を向上させることができる。保護層１１は、例えば、スプレー法またはスピンコート法等によって形成されて配置されている。また、保護層１１の厚みを２００〜１０００ｎｍとすることによって、電気的特性を損なわずに信頼性を向上させることができる。なお。酸化シリコン中の窒素の有無は、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ−ＩＲ）装置を用いてＳｉ−Ｎ結合を確認すればよい。
【００３７】
膜厚が２００ｎｍ未満の場合には十分な信頼性が得られず、膜厚が１０００ｎｍを超える場合には塗膜の形成および焼成時間が長くなるため、太陽電池素子１０の生産性が悪化する。また、塗膜の焼成後に塗膜の内部応力によって膜の剥離が生じ、信頼性の低下が生じる。
【００３８】
保護層１１は、酸化シリコン中に窒素を含むことから、透湿の低減の点で優れている。これは、酸化シリコンよりも窒化シリコンの方が緻密な膜が形成されるため、窒素を含む方が透湿の低減の効果がより得られると推測される。このとき、保護層１１は、酸素１００に対して窒素の原子数比が０．５〜３０含んでいればよく、より好ましくは３〜３０であればよい。酸素および窒素の濃度は、例えばＸ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy）法等で測定が可能である。
【００３９】
酸素１００に対する窒素の原子数比が０．５未満の場合は、保護層１１の緻密性の低下によって、信頼性が十分に得られないと推測される。また、酸素１００に対する窒素の原子数比が３０を超える場合は、保護層１１の内部応力の影響によって、膜の剥離が生じ、信頼性が十分に得られないと推測される。
【００４０】
また、保護層１１は、図３（ａ）に示すように第１パッシベーション層５上のみに形成されていてもよく、図３（ｂ）に示すように第１パッシベーション層５上および第１集電電極８ｂ上に形成されてもよい。第１集電電極８ｂ上にも保護層１１を形成されることによって、第１パッシベーション層５だけでなく第１集電電極８ｂも保護されるため、第１集電電極８ｂの劣化が低減され、太陽電池素子１０の長期信頼性が向上する。
【００４１】
＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１０の製造方法の一例について図４を用いて詳述する。
【００４２】
まず、第１半導体領域（ｐ型半導体領域）２を有する半導体基板１の基板準備工程について説明する。半導体基板１は、例えば既存の鋳造法等によって形成される。なお、以下では、半導体基板１として、ｐ型を呈する多結晶シリコン基板を用いた例について説明するが、半導体基板１はｎ型であってもよいし、単結晶シリコン基板を用いもよい。
【００４３】
最初に、例えば鋳造法によって多結晶シリコンインゴットを作製する。次いで、図４（ａ）に示すように、そのインゴットを、例えば、２５０μｍ以下の厚みにスライスする。その後、半導体基板１の切断面の機械的なダメージ層および汚染層を洗浄するために、半導体基板１の表面をＮａＯＨ、ＫＯＨ、フッ酸またはフッ硝酸などの溶液でごく微量エッチングしてもよい。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板１の第２主面１ｂに凹凸部１２を形成する。凹凸部１２の形成方法としては、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液またはフッ硝酸等の酸溶液を使用したウエットエッチング方法またはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等を使用したドライエッチング方法を用いて凹凸部１２を形成することができる。なお、このとき、ウエットエッチング法を用いて、半導体基板１の少なくとも第１主面１ａ側に第１凹凸部を形成した後、ドライエッチング方法を用いて第２主面１ｂ側に第２凹凸部を形成することによって、半導体基板１の第１主面１ａの第１凹凸部の凸部間の距離を第２主面１ｂ側の凸部間の距離よりも大きくすることができる。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、上記工程によって形成された凹凸部１２を有する半導体基板１の第２主面１ｂに対して、第２半導体領域３を形成する工程を行う。具体的には、凹凸部１２を有する半導体基板１における第２主面１ｂ側の表層内にｎ型の第２半導体領域３を形成する。
【００４６】
この第２半導体領域３は、ペースト状態にしたＰ２Ｏ５を半導体基板１の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、または、ガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散源とした気相熱拡散法等によって形成される。この第２半導体領域３は０．２〜２μｍ程度の深さ、４０〜２００Ω／□程度のシート抵抗を有するように形成される。例えば、気相熱拡散法では、ＰＯＣｌ３等からなる拡散ガスを有する雰囲気の中で６００〜８００℃程度の温度で、半導体基板１を１５〜３０分程度熱処理して燐ガラスを半導体基板１の表面に形成する。その後、アルゴンまたは窒素等の不活性ガス雰囲気中で８００〜９００℃程度の高い温度において、半導体基板１を１０〜４０分程度熱処理することによって、燐ガラスから半導体基板１にリンが拡散して、半導体基板１の表面に第２半導体領域３が形成される。
【００４７】
次に、上記第２半導体領域３の形成工程において、第１主面１ａ側にも第２半導体領域３が形成された場合には、第１主面１ａ側に形成された第２半導体領域３のみをエッチングして除去する。これにより、第１主面１ａ側にｐ型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板１の第１主面１ａ側のみを浸して第１主面１ａ側に形成された第２半導体領域３を除去する。その後に、第２半導体領域３を形成する際に半導体基板１の表面（第２主面１ｂ側）に付着した燐ガラスをエッチングして除去する。
【００４８】
このように、第２主面１ｂ側に燐ガラスを残存させて第１主面１ａ側に形成された第２半導体領域３を除去することによって、燐ガラスによって第２半導体領域３が除去されたり、ダメージを受けたりするのを低減することができる。
【００４９】
また、第２半導体領域３の形成工程において、予め第１主面１ａ側に拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法等によって第２半導体領域３を形成して、続いて拡散マスクを除去してもよい。このようなプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能であり、この場合には、上記した第１主面１ａ側に第２半導体領域３は形成されないため、第１主面１ａ側の第２半導体領域３を除去する工程が不要である。
【００５０】
なお、第２半導体領域３の形成方法は、上記方法に限定されるものでもなく、例えば薄膜技術を用いて、ｎ型の水素化アモルファスシリコン膜または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜等を形成してもよい。
【００５１】
以上により、第２主面１ｂ側にｎ型半導体領域である第２半導体領域３が配置され、且つ、表面に凹凸部１２が形成された、ｐ型半導体領域である第１半導体領域２を含む半導体基板１を準備することができる。
【００５２】
次に、半導体基板１の第１主面１ａ側に第１パッシベーション層５を形成するとともに、第２半導体領域３が形成された第２主面１ｂ側に第２パッシベーション層６を形成する。第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６の形成方法としては、例えば、ＡＬＤ法が用いられる。これにより、半導体基板１の全周囲に同時に、第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６が形成される。つまり、半導体基板１の側面１ｃにもパッシベーション層が形成される。
【００５３】
ＡＬＤ法が採用された場合には、成膜装置のチャンバー内に第２半導体領域３が形成された半導体基板１が載置され、この半導体基板１が１００〜２５０℃の温度域で加熱された状態で、以下の工程Ａから工程Ｄが繰り返される。これにより、所望の厚さを有する第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６が形成される。
【００５４】
［工程Ａ］ＴＭＡ等のＡｌ原料を、ＡｒガスまたはＮ２ガス等のキャリアガスとともに半導体基板１上に供給することで、半導体基板１の全周囲にＡｌ原料が吸着する。ここで、半導体基板１の表面におけるダングリングボンドはＯＨ基の形で終端されていることが望ましい。この構造は、Ｓｉ基板を希フッ酸で処理する工程での純水リンス条件、その後の硝酸等の酸化性溶液による処理、またはオゾン処理等によって形成することができる。なお、ＴＭＡが供給される時間は、例えば、１５ｍ秒〜３秒程度であればよい。工程Ａでは下記の反応が生じる。
Ｓｉ−Ｏ−Ｈ  ＋  Ａｌ（ＣＨ３）３  →  Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ（ＣＨ３）２  ＋  ＣＨ４↑
この反応によって半導体基板１の全周囲にＡｌ原料が吸着する。
【００５５】
［工程Ｂ］Ｎ２ガスによって成膜装置チャンバー内の浄化を行うことで、このチャンバー内のＡｌ原料を除去すると共に、半導体基板１に物理吸着および化学吸着したＡｌ原料の内、原子層レベルで化学吸着した成分以外のＡｌ原料を除去する。なお、Ｎ２ガスによってチャンバー内が浄化される時間は、例えば、１〜数十秒程度であればよい。
【００５６】
［工程Ｃ］水またはＯ３ガス等の酸化剤を、成膜装置のチャンバー内に供給することで、ＴＭＡに含まれるアルキル基としてのメチル基を除去してＯＨ基で置換する。つまり、下記の反応が生じる。
Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−ＣＨ３  ＋  ＨＯＨ  →  Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−ＯＨ  ＋ＣＨ４↑
ここで、左辺の「Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−ＣＨ３」は、正確には「Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−（ＣＨ３）２」と表現されるべきところであるが、表記が煩雑となるので、１つのＣＨ３についての反応のみを上記反応式に示した。
【００５７】
これにより、半導体基板１の上に酸化アルミニウムの原子層が形成される。なお、酸化剤がチャンバー内に供給される時間は、好適には７５０ｍ秒〜１．１秒程度であればよい。また、例えば、チャンバー内に酸化剤とともにＨが供給されることで、酸化アルミニウムにＨが含有されやすくなる。
【００５８】
［工程Ｄ］Ｎ２ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化を行うことで、このチャンバー内の酸化剤を除去する。このとき、例えば、半導体基板１上における原子層レベルの酸化アルミニウムの形成時において反応に寄与しなかった酸化剤が除去される。なお、Ｎ２ガスによってチャンバー内が浄化される時間は、例えば、１秒程度あればよい。
【００５９】
ここで再び工程Ａに戻ると、次の反応が生じる。
Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−ＯＨ  ＋  Ａｌ（ＣＨ３）３  →
Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−Ｏ−Ａｌ（ＣＨ３）２  ＋  ＣＨ４↑
【００６０】
以後、工程Ｂ→工程Ｃ→工程Ｄ→工程Ａ→・・・のように、工程Ａ〜Ｄの一連の工程を複数回繰り返すことで、所望の膜厚の酸化アルミニウム層が形成される。
【００６１】
このようにして、第１パッシベーション層５と第２パッシベーション層６をＡＬＤ法によって形成することで、半導体基板１の表面に微小な凹凸があってもその凹凸に沿って酸化アルミニウム層が均一に形成される。これにより、半導体基板１の表面におけるパッシベーション効果が高まる。
【００６２】
次に、半導体基板１の第２主面１ｂ上に形成された第２パッシベーション層６の上に反射防止層７を形成する。反射防止層７の形成方法としては、例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ法、蒸着法またはスパッタリング法
等が採用される。例えば、ＰＥＣＶＤ法が採用される場合には、成膜装置において、ＳｉＨ４ガスとＮＨ３ガスとの混合ガスが、Ｎ２ガスで希釈され、チャンバー内におけるグロー放電分解によってプラズマ化されて、第２パッシベーション層６上に窒化シリコンが堆積される。これにより、窒化シリコンを含む反射防止層７が形成される。なお、窒化シリコンの堆積時におけるチャンバー内の温度は、例えば、５００℃程度であればよい。そして、反射防止層７がＡＬＤ法以外のＰＥＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法等によって形成されることで、所望の厚さの反射防止層７が短時間で形成される。これにより、太陽電池素子１０の生産性が向上する。
【００６３】
次に、図４（ｅ）に示すように、第３半導体領域４、第１電極８および第２電極９を形成する。
【００６４】
ここで、第３半導体領域４および第１電極８の形成方法について説明する。まず、ガラスフリットおよびアルミニウムの粉末を含有しているアルミニウムペーストが、第１パッシベーション層５上の所定領域に塗布される。次に、最高温度が６００〜８００℃の高温域における熱処理が行われるファイヤースルー法によって、アルミニウムペーストの成分が、第１パッシベーション層５を透過して、半導体基板１の第１主面１ａ側に第３半導体領域４が形成される。このとき、第３半導体領域４の第１主面１ａ上にアルミニウムの層が形成される。なお、このアルミニウムの層は、第１電極８の一部としての第１集電電極８ｂとして使用される。ここで、第３半導体領域４が形成される領域は、図４（ｅ）に示すように、例えば、半導体基板１の第１主面１ａにおいて、第１集電電極８ｂが形成される位置に沿った領域であればよい。
【００６５】
そして、第１出力取出電極８ａは、例えば、主として銀（Ａｇ）等を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する銀ペーストを用いて作製する。具体的には、銀ペーストを、第１パッシベーション層５上に塗布する。その後、銀ペーストを焼成することで、第１出力取出電極８が形成される。ここで、焼成における最高温度は、例えば、６００〜８００℃程度であればよい。また、焼成の際、例えば、ピーク温度に向けて昇温させて、ピーク温度付近で一定時間（数秒以内）保持した後に降温させる。銀ペーストを塗布する方法としては、例えば、スクリーン印刷法等を採用すればよい。この銀ペーストの塗布を行った後、所定の温度で銀ペーストを乾燥することで、この銀ペースト内の溶剤を蒸散させてもよい。ここでは、第１出力取出電極８がアルミニウムの層と接触することで第１集電電極８ｂと電気的に接続される。
【００６６】
なお、第１出力取出電極８ａを形成した後に、第１集電電極８ｂを形成してもよい。また、第１出力取出電極８ａは、半導体基板１と直接接触しなくてもよく、第１出力取出電極８ａと半導体基板１との間に第１パッシベーション層５が存在していてもよい。また、第３半導体領域４の上に形成されたアルミニウムの層は除去してもよい。また、同一の銀ペーストを用いて、第１出力取出電極８ａと第１集電電極８ｂとを形成してもよい。
【００６７】
次に、第２電極９の形成方法について説明する。第２電極９は、例えば、主としてＡｇ
等を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する銀ペーストを用いて作製する。具体的には、銀ペーストを、半導体基板１の反射防止層７上に塗布する。その後、銀ペーストを焼成することで、第２電極９を形成する。ここで、焼成における最高温度は、例えば、６００〜８００℃程度であればよい。また、焼成を行う時間は、例えば、焼成ピーク温度において数秒以内程度で保持されればよい。銀ペーストを塗布する方法としては、例えば、スクリーン印刷法等を採用すればよい。この銀ペーストの塗布を行った後、所定の温度で銀ペーストを乾燥することで、銀ペースト内の溶剤を蒸散させてもよい。なお、第２電極９には、第２出力取出電極９ａおよび第２集電電極９ｂが含まれるが、スクリーン印刷法が採用されることで、第２出力取出電極９ａおよび第２集電電極９ｂは、１つの工程で同時に形成される。
【００６８】
ところで、第１電極８および第２電極９については、各々のペーストを塗布した後に、同時に焼成を行うことで、同時に焼成してもよい。なお、上記の例では、印刷および焼成によって第１電極８および第２電極９を形成する形態を例示したが、これに限られない。例えば、第１電極８および第２電極９は、蒸着法またはスパッタリング法といったその他の薄膜形成方法、あるいはメッキ法で形成してもよい。
【００６９】
また、第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６を形成した後に、各工程における熱処理の最高温度を８００℃以下とすることで、第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６によるパッシベーション効果が増大する。例えば、第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６を形成した後の各工程において、３００〜５００℃の温度域における熱処理を行う時間が、例えば、３〜３０分程度であればよい。
【００７０】
次に、保護層１１の形成方法について説明する。保護層１１は、図４（ｆ）に示すように、第１パッシベーション層５上に形成される。保護層１１は次のようにして形成する。まず、例えば、ポリシラザン等からなるＳｉ−Ｎ結合を有する液体または固体とアミン系等の触媒をトルエン、キシレンまたはターベン等の溶媒に溶かして第１溶液を作製する。そして、第１溶液を第１パッシベーション層５の上に塗布して塗膜を配置する。塗布する方法としては、スプレー法またはスピンコート法等が採用される。このとき、第１パッシベーション層５および第１電極８上に保護層を設ける場合は、半導体基板１の第１主面１ａの全面に塗膜を配置すればよい。ただし、第１パッシベーション層５上のみに保護層１１を形成する場合は、第１電極８上に予めマスクを設けておけばよい。加えて、第１集電電極８ｂ上にも保護層１１を形成する場合は、第１出力取出電極８ａ上に予めマスクを設けておけばよい。次に、配置した塗膜を、必要に応じて常温で乾燥させた後、焼成して保護層１１を形成する。焼成の最高温度は、例えば、２００℃以下であればよく、より好ましくは１００〜１５０℃であればよい。また、焼成時間は、例えば、１８０分以下であればよく、より好ましくは１０〜６０分である。なお、作製された保護層１１の結合状態は、ＦＴ−ＩＲ装置を用いて測定することができる。
【００７１】
塗膜の焼成温度が２００℃以下または焼成時間が１８０分以下であれば、塗膜の焼成工程において半導体基板１に熱負荷がかかりにくいので、太陽電池素子１０においてキャリアの再結合が発生しにくく、太陽電池素子１０の特性が維持される。また、この場合、塗膜の反応が促進されにくいので、窒素含有率が低下しにくくなり、保護層１１の緻密性が維持されて、信頼性が維持されるものと推測される。なお、保護層１１は、後に詳述する太陽電池モジュール２０の製造工程にて形成されてもよい。
【００７２】
塗膜は、窒素を含む酸化雰囲気にて焼成されることによって、保護層１１である窒素を含有する酸化シリコンが形成される。また、塗膜の焼成時は、窒素（Ｎ２）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒素を含むガス流量を調整することによって窒素含有量を制御し
てもよい。上記条件で保護膜１１を作製することによって、保護層１１は、酸素に対して窒素を０．５〜３０原子％で含むことができる。
【００７３】
＜＜第２の実施形態＞＞
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００７４】
＜太陽電池素子＞
図５および図６に示すように、太陽電池素子１０は、保護層１１の上に第１集電電極８ｂが配置されている。さらに、第１パッシベーション層５と保護層１１が形成されていない領域の半導体基板１の第１主面１ａとのそれぞれの上にも第１集電電極８ｂが配置されている。このように、第１集電電極８ｂは半導体基板１の第１主面１ａの略全面を覆うように配置されている。本実施形態では、保護層１１の上に第１集電電極８ｂが設けられていても、外部からの透湿を抑制してパッシベーション効果を損なわないようにすることができる。これにより、太陽電池素子１０の電気的特性を損なわずに、信頼性を向上させることができる。また、半導体基板１の第１主面１ａの略全面を覆うように、第１集電電極８ｂを配置することによって、集電されたキャリアが第１出力取出電極８ａに効率よく移動できる。このため、太陽電池素子１０の出力を高めることができる。
【００７５】
＜太陽電池素子の製造方法＞
第１の実施形態と同様な方法によって、第２半導体領域３を備えた半導体基板１の第１主面１ａ上に第１パッシベーション層５を形成し、その上に保護層１１を形成する。
【００７６】
次に、半導体基板１と第１集電電極８ｂとの電気的接続を得るために、第１パッシベーション層５の一部と保護層１１の一部とを除去し、コンタクトホールが設けられる。コンタクトホールは、例えば、レーザービーム照射で形成してもよいし、パターン化されたエッチングマスクを形成した後のエッチング等で形成する。
【００７７】
次に、ガラスフリットおよびアルミニウムの粉末を含有しているアルミニウムペーストが、コンタクトホールおよび保護層１１上の所定領域に塗布される。そして、最高温度が６００〜８５０℃の条件で数十秒〜数十分間程度焼成することによって、第１集電電極８ｂが形成される。このとき、アルミニウムペーストの焼成の際に、第１パッシベーション層５および保護層１１がファイヤースルーしないようにすることが好ましい。このため、例えば、焼成温度を低くする、焼成時間を短くする、またはガラスフリットの組成において非鉛系のガラスを使用するとよい。なお、電極の形成における熱処理によって、保護層１１の塗膜の反応が促進され、窒素含有率が低下する可能性がある。しかしながら、電極の形成における熱処理の時間を数十秒〜数十分間程度とすることによって、窒素含有率の低下を低減することができる。また、保護層１１を形成した際の窒素含有率を高くすることよって、電極形成後における保護層１１の窒素含有率を最適値に調整することができる。
【００７８】
また、保護層１１の厚みを２００ｎｍ以上とすることによって、太陽電池素子１０の電気的特性を損なわずに信頼性を向上させることができる。また、アルミニウムペーストが第１パッシベーション層５をファイヤースルーさせないように、保護層１１によって第１パッシベーション層５を保護することができ、太陽電池素子１０の特性の低下を低減することができる。
【００７９】
＜太陽電池モジュール＞
一実施形態に係る太陽電池モジュール２０は、保護層１１を有する１つ以上の太陽電池素子１０を備えている。例えば、太陽電池モジュール２０は、電気的に接続されている複
数の太陽電池素子を備えていればよい。このような太陽電池モジュール２０は、単独の太陽電池素子１０の電気出力が小さな場合に、複数の太陽電池素子１０が例えば直列または並列に接続されることで形成される。そして、例えば、複数の太陽電池モジュール２０が組み合わされることで、実用的な電気出力が取り出される。以下では、太陽電池モジュール２０が、複数の太陽電池素子１０を備えている一例を挙げて説明する。
【００８０】
図１０に示すように、太陽電池モジュール２０は、例えば、透明部材２３、表側充填材２４、複数の太陽電池素子１０、配線導体２１、裏側充填材２５および裏面保護材２６が積層された積層体を備えている。ここで、透明部材２３は、太陽電池モジュール２０において太陽光を受光する受光面を保護するための部材である。この透明部材２３は、例えば、透明な平板状の部材であればよい。透明部材２３の材料としては、例えばガラス等が採用される。表側充填材２４および裏側充填材２５は、例えば透明な充填材であればよい。表側充填材２４および裏側充填材２５の材料としては、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等が採用される。裏面保護材２６は、太陽電池モジュール２０を裏面から保護するための部材である。裏面保護材２６の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）等が採用される。なお、裏面保護材２６は、単層構造を有していても積層構造を有していてもよい。
【００８１】
配線導体２１は、複数の太陽電池素子１０を電気的に接続する部材（接続部材）である。太陽電池モジュール２０に含まれる複数の太陽電池素子１０の内の一方向に隣り合う太陽電池素子１０同士は、一方の太陽電池素子１０の第１電極８と他方の太陽電池素子１０の第２電極９とが配線導体２１によって接続されている。つまり、図３（ａ）に示す太陽電池素子１０を用いた場合、図７、図８および図１１（ａ）に示すように、太陽電池素子１０の第１出力取出電極８ａと第２出力取出電極９ａに配線導体２１が接続されている。ここで、配線導体２１の厚さは、例えば、０．１〜０．２ｍｍであればよい。配線導体２１の幅は、例えば、約２ｍｍ程度であればよい。そして、配線導体２１としては、例えば、銅箔の全面に半田が被覆された部材等が用いられる。
【００８２】
また、電気的に直列に接続されている複数の太陽電池素子１０の内、最初の太陽電池素子１０の電極の一端と最後の太陽電池素子１０の電極の一端は、出力取出配線２２によって、それぞれ出力取出部としての端子ボックス２８に電気的に接続されている。また、図１０では図示を省略しているが、図９に示すように、太陽電池モジュール２０は、上記積層体を周囲から保持する枠体２７を備えていてもよい。枠体２７の材質としては、例えば、耐食性と強度を併せ持つアルミニウム等が採用される。
【００８３】
このように第１パッシベーション層５の上に保護層１１を配置した太陽電池素子１０を備えた太陽電池モジュール２０を形成することによって、太陽電池モジュール２０内に透過してきた水による第１パッシベーション層５の劣化を低減することができ、太陽電池モジュール２０の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
なお、裏側充填材２５の材料としてＥＶＡが採用される場合には、ＥＶＡは、酢酸ビニルを含むため、高温時における湿気または水等の透過によって、経時的に加水分解を生じて酢酸を発生させる場合がある。これに対して、本実施形態では、第１パッシベーション層５の上に保護層１１が設けられることで、酢酸によって太陽電池素子１０に与えられるダメージが低減される。その結果、太陽電池モジュール２０の信頼性が長時間にわたって確保される。
【００８５】
また、表側充填材２４および裏側充填材２５の少なくとも一方の材料として、ＥＶＡが採用される場合には、このＥＶＡに水酸化マグネシウムまたは水酸化カルシウム等を含む受酸剤が添加されていてもよい。これにより、ＥＶＡからの酢酸の発生が低減されるため
、太陽電池モジュール２０の耐久性が向上し、酢酸によって第１パッシベーション層５または第２パッシベーション層６に与えられるダメージがさらに低減される。その結果、太陽電池モジュール２０の信頼性が長時間にわたって確保される。
【００８６】
また、図３（ｂ）に示す太陽電池素子１０を用いた場合、図１１（ｂ）に示すように、第１集電電極８ｂ上にも保護層１１が形成された太陽電池素子１０の第１出力取出電極８ａと第２出力取出電極９ａに配線導体２１が接続されている。このため、太陽電池モジュール２０内に透過してきた水およびＥＶＡから発生した酢酸等による、第１集電電極８ｂの劣化を低減することができ、太陽電池モジュール２０の長期信頼性が長時間にわたって確保される。
【００８７】
また、太陽電池素子１０に配線導体２１を接続した後、図１１（ｃ）に示すように、第１集電電極８ｂ上および配線導体２１上に保護層１１を形成してもよい。保護層１１によって第１集電電極８ｂ、配線導体２１および配線導体２１と第１出力取出電極８ａの接続部が保護されるため、水および酢酸等によるダメージが低減されて太陽電池モジュール２０の長期信頼性が長時間にわたって確保される。
【００８８】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
次に、太陽電池モジュール２０の製造方法について説明する。
【００８９】
まず、太陽電池モジュール２０の基本的な製造方法について説明する。ここで、太陽電池モジュール２０は、例えば、上述した太陽電池素子１０を複数備えている。また、太陽電池モジュール２０は、半導体基板１の第１主面１ａに、第１パッシベーション層５、および第１パッシベーション層５と並置されている第１導体が配置されている第１発電ユニットと、第１発電ユニットと同様な構成である、第２導体を有する第２発電ユニットとを備えている。そして、太陽電池モジュール２０は、第１発電ユニットと第２発電ユニットとが配線導体２１を介して電気的に接続されている。このような太陽電池モジュール２０の製造工程は、前記第１発電ユニットの前記第１導体と、前記第２発電ユニットの前記第２導体との上に配線導体２１を配置する配線導体２１配置工程と、第１パッシベーション層５の上に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置する塗膜配置工程と、前記塗膜を焼成して第１パッシベーション層５の上に保護層１１を形成する保護層形成工程と、を含む。
【００９０】
次に、図１０を用いて具体的な太陽電池モジュール２０の製造方法について詳述する。まず、複数の太陽電池素子１０を直並列に配置して、配線導体２１によって隣り合った太陽電池素子１０同士を電気的に接続する。配線導体２１の接続方法としては、半田ごて、ホットエアー、レーザーまたはパルスヒート等の方法を用いることができる。このような方法によって、配線導体２１は、第１出力取出電極８ａおよび第２出力取出電極９ｂに半田付けされる。
【００９１】
次に、透明部材２３上に表側充填材２４を配置して、その上に、配線導体２１および出力取出配線２２を接続した複数の太陽電池素子１０を配置する。さらにその上に、裏側充填材２５および裏面保護材２６を順次積層する。そして、その後、出力取出配線２２を裏面側の各部材に設けられたスリットから裏面保護材２６の外部に導出する。このような積層体を、ラミネーターにセットし、減圧下にて加圧しながら８０〜２００℃で、例えば１５〜６０分間加熱する。これにより、積層体が一体化してなる太陽電池モジュール２０を得ることができる。
【００９２】
次に、端子ボックス２８を取り付ける。具体的には、出力取出配線２２の導出された裏面保護材２６上に、端子ボックス２８をシリコン系等の接着剤を用いて取り付ける。そし
て、プラス側、マイナス側の出力取出配線２２を端子ボックス２８のターミナル（不図示）にはんだ付け等で固定する。その後、端子ボックス２８に蓋を取り付ける。
【００９３】
最後に、枠体２７を取り付けて、太陽電池モジュール２０を完成させる。具体的には、太陽電池モジュール２０の外周部にアルミニウム等で作製された枠体２７を取り付ける。枠体２７は、例えば、その角部をビスなどで固定することによって、取り付けることができる。このようにして、太陽電池モジュール２０が完成する。
【００９４】
また、第１パッシベーション層５の保護層１１は、上述したように太陽電池モジュール２０の製造工程にて形成してもよい。この場合について、以下、詳細に説明する。
【００９５】
まず、複数の太陽電池素子１０を直並列に配置して、配線導体２１を第１出力取出電極８ａおよび第２出力取出電極９ｂの上に配置する。
【００９６】
次に、太陽電池素子１０の第１主面１０ａの全面に第１溶液を塗布し、第１パッシベーション層５、第１集電電極８ｂおよび配線導体２１の上にＳｉ−Ｎ結合を有する液体または固体が有機溶剤に溶けている塗膜を配置する。なお、配置した塗膜を、必要に応じて乾燥させてもよい。例えば、配線導体２１を電極に接続する熱処理と同時に塗膜を乾燥させてよいし、配線導体２１を電極に接続した後、塗膜を配置して別工程で塗膜を乾燥させてもよい。
【００９７】
塗膜を乾燥させた後、透明部材２３、表側充填材２４、配線導体２１と出力取出配線２２とを接続した複数の太陽電池素子１０、裏側充填材２５および裏面保護材２６を積層した積層体を、ラミネーターにて減圧下で加圧しながら加熱する。これにより、ラミネートと同時に塗膜が焼成されて保護層１１が形成される。または、配線導体２１を電極に接続する熱処理と同時に塗膜を焼成して保護層１１を形成してもよい。配線導体２１の接続工程、あるいは、ラミネーターによって塗膜の焼成を行う。これにより、保護層１１の焼成工程を新たに設けることなく、太陽電池モジュール２０の製造を行えるため、太陽電池モジュール２０の製造コストが低減し、生産性を向上させることができる。
【００９８】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、改良等が可能である。
【００９９】
例えば、第１パッシベーション層５を形成する前に第３半導体領域４を形成してもよい。この場合、第１パッシベーション層５の形成工程の前に、第１主面１ａにおける所定領域にボロンまたはアルミニウムを拡散すればよい。ボロンは、三臭化ボロン（ＢＢｒ３）を拡散源とした熱拡散法を用いて、半導体基板１を温度８００〜１１００℃で加熱されることによって拡散される。
【０１００】
また、反射防止層７および第２パッシベーション層６を形成する順序は、上記の説明した順序と逆であっても構わない。
【実施例】
【０１０１】
以下に、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
【０１０２】
＜実施例１＞
まず、太陽電池基板としてｐ型の導電性を有する第１半導体領域２を有した半導体基板１を用いて、平面視して正方形の一辺が約１５６ｍｍ、厚さが約２００μｍの多結晶シリコン基板を用意した。これらの半導体基板１をＮａＯＨ水溶液でエッチングして、その後、洗浄を行った。このようにして用意した半導体基板１に対して、以下の処理を行った。
【０１０３】
まず、半導体基板１の第２主面１ｂ側にＲＩＥ法を用いて凹凸部１２（テクスチャ）を形成した。
【０１０４】
次に、半導体基板１に、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散源とした気相熱拡散法によって、リンを拡散させて、シート抵抗が９０Ω／□程度となるｎ型の第２半導体領域３を形成した。なお、半導体基板１の側面１ｃおよび第１主面１ａ側に形成された第２半導体領域３をフッ硝酸溶液で除去して、その後、残留したガラスをフッ酸溶液で除去した。
【０１０５】
次に、半導体基板１の全面にＡＬＤ法を用いて酸化アルミニウム層からなる第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６を形成した。
【０１０６】
ここでは、成膜装置のチャンバー内に半導体基板１を載置して、半導体基板１の表面温度が１００〜２００℃程度になるように維持した。そして、アルミニウム源材料としてＴＭＡを用い、酸化剤としてＯ３ガスを用いて、上述した工程Ａから工程Ｄを繰り返した。これにより、約３０ｎｍの厚さの第１パッシベーション層５および第２パッシベーション層６を形成した。
【０１０７】
その後、第２パッシベーション層６の上にプラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン膜からなる反射防止層７を形成した。そして、第２主面１ｂ側には銀ペーストを第２電極のパターンに塗布し、第１主面１ａ側には銀ペーストを第１出力取出電極８ａのパターンに塗布した。その後、アルミニウムペーストを第１集電電極８ｂのパターンに塗布した。その後、これらのペーストのパターンを焼成することによって、第３半導体領域４、第１電極８および第２電極９を形成した。
【０１０８】
そして、試料１においては、第１パッシベーション層５上に窒素を含む酸化シリコンからなる保護層１１を配置し、試料２においては、図１２に示すように、第１パッシベーション層５上に保護層１１を配置しなかった。なお、保護層１１は、ポリシラザンを含有する有機溶剤をスプレー法によって第１主面１ａ側に第１パッシベーション層５上に塗布して、塗膜を形成した。そして、塗膜は大気雰囲気中にて１８０℃で３０分間加熱することで乾燥させた。この時、保護層１１の膜厚は５００ｎｍであった。また、Ｘ線光電子分光法によって、保護層１１の酸素１００に対する窒素の原子数比が２０であることを確認した。さらに、ＦＴ−ＩＲ装置を用いて、保護層１１においてＳｉ−Ｎ結合およびＳｉ−Ｏ結合を確認した。
【０１０９】
そして、太陽電池素子１０を作製した後に、図９および図１０に示すような太陽電池モジュール２０を作製し、試料１および試料２について下記の信頼性試験を行った。
【０１１０】
信頼性試験は、太陽電池出力である最大出力Ｐｍを測定した。さらに、試料１および試料２について、温度１２５℃、湿度９５％の恒温恒湿試験機に投入した。そして、１５０時間後、３５０時間後、４５０時間後、５５０時間後、７００時間後のそれぞれの場合において、初期Ｐｍからの変化率を測定した。なお、これらの特性の測定はＪＩＳ  Ｃ  ８９１３に基づいてＡＭ(Air Mass)１．５および１００ｍＷ／ｃｍ２の条件下にて測定した。
【０１１１】
図１３に示すように、試料２の保護層１１を備えていない太陽電池素子１０からなる太陽電池モジュール２０では、１５０時間経過で約８％、３５０時間経過で約１０％出力が低下した。一方、試料１の保護層１１を備えている太陽電池素子１０からなる太陽電池モジュール２０では、７００時間経過しても約４％しか低下せず、初期特性をより長時間維持できることを確認した。
【０１１２】
＜実施例２＞
次に、太陽電池モジュール２０の初期特性について、さらに詳細に調べた。太陽電池モジュール２０の作製まで実施例１と同様にして行い、第１パッシベーション層５上に塗布した塗膜の熱処理条件を変えて、保護層１１の酸素に対する窒素の原子数比を変えた試料３〜７を作製した。
【０１１３】
保護層１１として、酸素１００に対する窒素の原子数比が０．１（試料３）、０．５（試料４）、３（試料５）、３０（試料６）および３５（試料７）のそれぞれを有する太陽電池モジュール２０を作製した。
【０１１４】
そして、これらの太陽電池モジュール２０について、実施例１と同様にして初期特性を評価し、信頼性試験を行った。
【０１１５】
その結果、試料７の太陽電池モジュール２０では、熱ダメージの影響によるものと思われる初期特性の低下がみられた。また、試料３および試料７の太陽電池モジュール２０は、７００時間経過で約８％出力が低下した。一方、酸素に対する窒素の原子数比が０．５〜３０の試料４〜６の太陽電池モジュール２０は、７００時間経過しても５％未満しか低下せず、初期特性をより長時間維持することを確認した。
【符号の説明】
【０１１６】
１    ：半導体基板
１ａ  ：第１主面
１ｂ  ：第２主面
２    ：第１半導体領域（ｐ型半導体領域）
３    ：第２半導体領域（ｎ型半導体領域）
４    ：第３半導体領域
５    ：第１パッシベーション層
６    ：第２パッシベーション層
７    ：反射防止層
８    ：第１電極
８ａ  ：第１出力取出電極
８ｂ  ：第１集電電極
９    ：第２電極
９ａ  ：第２出力取出電極
９ｂ  ：第２集電電極
１０  ：太陽電池素子
１０ａ：第１主面
１０ｂ：第２主面
１１  ：保護層
１２  ：凹凸部
２０  ：太陽電池モジュール
２１  ：配線導体
２２  ：出力取出配線
２３  ：透明部材
２４  ：表側充填材
２５  ：裏側充填材
２６  ：裏側保護材
２７  ：枠体
２８  ：端子ボックス
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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