(57)【要約】【課題】電極形成に際して位置合わせ工程が不要でありながらも、欠陥終端効果を確保して高い光電変換効率を示す太陽電池を得る。【解決手段】第１導電型半導体基板と、第１導電型半導体基板の面に形成された第２導電型層と、第２導電型層上に形成されたパッシベーション膜と、パッシベーション膜上に形成された機能膜と、機能膜上に形成された第１反射防止膜と、第１反射防止膜上からパッシベーション膜まで貫通して第２導電型層に到達するように形成された電極とを備え、第２導電型層の内部において、電極と第２導電型層との境界領域から機能層中の成分が拡散して形成された導電層を備える。【選択図】          図１
2015165531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板と、
前記第１導電型半導体基板の第１面に形成された第２導電型層と、
前記第２導電型層上に形成された第１パッシベーション膜と、
前記第１パッシベーション膜上に形成された第１機能膜と、
前記第１機能膜上に形成された第１反射防止膜と、
前記第１反射防止膜上から前記第１パッシベーション膜まで貫通して前記第２導電型層に到達するように形成された第１電極と、
前記第１導電型半導体基板の第１面の反対側の面となる第２面に形成された第２電極と
を備え、
前記第２導電型層の内部において、前記第１電極と前記第２導電型層との境界領域から前記第１機能層中の成分が拡散して形成された第１導電層を備える太陽電池。
【請求項２】
前記第１導電層は、前記第１電極がファイアースルーによって前記第１機能膜中の成分を取り込み、前記第２導電型層に到達した際に該成分が前記第２導電型層中に拡散することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１導電型半導体基板はｎ型シリコン結晶基板であり、
前記第１機能膜はボロンシリケートガラスを主成分とする膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１機能膜の厚さが１ｎｍ〜２０ｎｍであり、
前記第１反射防止膜が水素を含有すること、
を特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第２面に形成された第１導電型層と、
前記第１導電型層上に形成された第２パッシベーション膜と、
前記第２パッシベーション膜上に形成された第２機能膜と、
前記第２機能膜上に形成された第２反射防止膜と、
前記第２反射防止膜上から前記第２パッシベーション膜まで貫通して前記第１導電型層に到達するように形成された第２電極と、
をさらに備え、
前記第１導電型層の内部において、前記第２電極と前記第１導電型層との境界領域から前記第２機能層中の成分が拡散して形成された第２導電層を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極の少なくともいずれかは離散的に形成され、複数の前記第１電極は橋桁電極で連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項７】
第１導電型半導体基板の第１面に第２導電型層を形成する工程と、
前記第２導電型層上に第１パッシベーション膜を形成する工程と、
前記第１パッシベーション膜上に第１機能膜を形成する工程と、
前記第１機能膜上に第１反射防止膜を形成する工程と、
前記第１反射防止膜上から前記第１パッシベーション膜まで貫通して前記第２導電型層に到達するように第１電極を焼成によって形成する工程と、
を備え、
前記第１電極を焼成によって形成する工程において前記第２導電型層の内部に前記第１電極と前記第２導電型層との境界領域から前記第１機能層中の成分が拡散して第１導電層を形成する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、太陽電池に関して、光利用効率を高めるセル構造、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池においては、光入射面（以下、受光面とも呼ぶ）、あるいは受光面と逆面（以下裏面と呼ぶ）の電極と、太陽電池の半導体基板と接続して導通を確保する必要がある。不純物を拡散させて拡散層を形成し、ｐｎ接合を作製する拡散型の太陽電池においては、拡散層の導電性が低いことから、半導体基板のアルミニウム（Al）電極と接触する部分に不純物を多く拡散させた低抵抗層を形成しておき、その後、電極を低抵抗層領域に重ねて形成する方法がある。この方法によって、金属電極と半導体基板との間に低抵抗の電気的接続を確保することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような太陽電池にあっては、低抵抗の接触領域となる高濃度の不純物拡散層と、Al電極とを、同じ位置に重ねて形成する必要がある。そのため、Al電極形成工程においては、観察によって判別の困難な高濃度の不純物拡散層との位置合わせが必要となり、特殊な装置が必要となって工程が煩雑となる。
【０００４】
そこで、ホウ素（B）を半導体基板に拡散させる際に基板表面に生じるボロンシリケートガラス（BSG）膜を残存させ、窒化シリコン（SiNx）膜をBSG層上に積層させた後に、ホウ素含有ガラスフリットを混合したアルミニウム含有ペーストを用いて、ファイアースルー法にてBSG膜と窒化シリコン（SiNx）膜を貫通させる方法が提案されている。これは、セル内部にBSG中のホウ素とアルミニウムとを含む低抵抗の電界効果層を形成するものである（例えば、特許文献２参照）。このように作製したAl電極は、窒化シリコン膜とBSG膜を貫通した後、半導体基板のボロン拡散層の10倍程度の深さまでアルミニウムとホウ素が拡散した電界効果層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-118473号公報
【特許文献２】特開2013-143459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に示される様な太陽電池にあっては、電極形成に際して、高濃度の不純物拡散層との位置合わせ工程を必要としないが、ボロン拡散時に形成されるBSG層の厚みが50nm程度と、水素の拡散現象に対して障害となる厚みであるため、電極焼成時にCVD法によって形成された窒化シリコン膜から供給される水素による基板表面近傍の欠陥終端（パッシベーション）効果を得られず、CVD法によって形成された膜によるパッシベーション効果が必須となる構成において適用が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電極形成に際して上記の位置合わせ工程が不要でありながらも、欠陥終端効果を確保して高い光電変換効率を示す太陽電池を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる太陽電池は、第１導電型半導体基板と、第１導電型半導体基板の第１面に形成された第２導電型層と、第２導電型層上に形成された第１パッシベーション膜と、第１パッシベーション膜上に形成された第１機能膜と、第１機能膜上に形成された第１反射防止膜と、第１反射防止膜上から第１パッシベーション膜まで貫通して第２導電型層に到達するように形成された第１電極とを備え、第２導電型層の内部において、第１電極と第２導電型層との境界領域から第１機能層中の成分が拡散して形成された第１導電層を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板表面近傍のパッシベーション効果を確保しながら、ファイアースルー時に機能層に含まれる成分を取り込んだ電極が、低濃度不純物拡散領域である第２導電型層に到達するため、前記成分を含んで形成される導電層によって低抵抗の導通状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の太陽電池の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の受光面側の構造を形成する工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の太陽電池の受光面電極の配置例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の太陽電池の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３の太陽電池の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３の太陽電池の受光面電極の配置例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態３の太陽電池の受光面電極の構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述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適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際と異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明を実施するための実施の形態１における太陽電池の構造を示す断面図である。本実施の形態１にかかる太陽電池は、第１導電型の半導体からなる第１導電型基板１の受光面となる第１面側に不純物拡散によって第２導電型層２が形成されており、第２導電型層２上に直に形成されたパッシベーション層３と、機能物質を含有した機能層４と、反射防止膜５と、が順に積層して形成されている。上記の機能物質は、第２導電型層２内に拡散した際に導電性を付加する作用を有する。
さらに、反射防止膜５の上から受光面の適切な位置に受光面電極６が形成され、受光面電極６が焼成される際に各層を突き破って第２導電型層２に接触している。受光面電極６が第２導電型層２に接触した界面の近傍には、焼成に伴って機能層４の前記機能物質が拡散した導電層７が形成されている。第１導電型基板１の裏面となる第２面には、不純物拡散によって形成された第１導電型層８と、パッシベーション層９と、反射防止膜１０とが順に形成され、反射防止膜１０上の適切な箇所に裏面電極１１が形成されている。
【００１３】
なお、第１導電型基板１の受光面には、通常、光反射を低減するためにテクスチャと呼ばれる微細な凹凸構造が形成されている（図示せず）。したがって、第２導電型層２などの層構造は、テクスチャ上に形成される。また、裏面においても受光面同様にテクスチャが形成されることがある。第１導電型基板１の受光面および裏面は反射率を低減するためにテクスチャを有することが好ましいが、用途に合わせて、平坦な表面構造や凹凸構造と平坦構造を組み合わせた構成を用いてもよい。
【００１４】
本実施の形態にかかる第１導電型基板１としては、例えば微量のリンなどを含んでｎ型となった単結晶または多結晶のシリコン基板を用いることができる。この場合、第２導電型層２には、例えばホウ素が1×1020cm-3未満の不純物濃度で拡散されたｐ型不純物拡散層を用いることができる。その場合の機能層４には、例えばホウ素を含有するボロンシリケートガラス（BSG）層を用いればよい。受光面電極６は、例えばアルミニウム粒子と銀粒子を混合した厚膜材料を用いて形成される。パッシベーション層３は、例えばシリコン酸化膜であり、反射防止膜５は、例えばシリコン窒化（SiNx）膜である。上記のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、BSG層の形成には、減圧CVD法や常圧CVD法を用いることができる。
【００１５】
一方、裏面の第１導電型層８としては、例えばリンが拡散されたｎ型不純物拡散層である。パッシベーション層９は、例えばシリコン酸化膜が用いられ、反射防止膜１０は、例えばシリコン窒化膜が用いられる。裏面電極１１は、例えば銀粒子を主成分とする材料を用いて形成される。
【００１６】
機能層４に含有される、導電性を付加するための成分としては、ホウ素以外にも、例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウムのようなｎ型の第１導電型基板１内でアクセプタとして働くものであればよい。あるいは、金、銀、銅、ニッケル、のような金属を用いることもできる。
【００１７】
なお、第１導電型基板１は上記のｎ型に限定されるものではなく、ｐ型のシリコン基板を用いてもよい。その場合は、例えば第２導電型層２にリンを拡散してｎ型層を形成し、第１導電型層８にホウ素を拡散してｐ型層とすればよい。機能層４に含有される、導電性を付加するための成分としては、ヒ素、アンチモンのようにドナーとして機能する成分であればよい。
【００１８】
受光面電極６は、印刷形成後の焼成工程において、反射防止膜５、機能層４、パッシベーション層３をファイアースルー法によって貫通するプロセスによって形成される。受光面電極６の材料としては、ガラスフリット粒子、金属粒子を有機バインダーと有機溶剤に分散させた厚膜印刷ペーストを用い、金属粒子としては、アルミニウム、または銀とアルミニウムを混合したものを用いることができる。
電極の反射防止膜５上へのパターン形成は、例えば前述の厚膜印刷ペーストと、パターンに対応したスクリーンマスクを用い、スクリーン印刷法によって形成すればよい。図２は、本実施の形態１における受光面側の構造を形成する工程を示すフローチャートである。
【００１９】
図３は、実施の形態１の太陽電池の受光面電極の配置例を示す平面図であり、図１は、図３の領域Ａとして例示される領域の縦方向断面、すなわちグリッド電極１４と直行する方向の断面を示している。受光面電極６は、図３の横方向に延びた多数の直線的な細線電極であるグリッド電極１４であり、図３の縦方向に延びた２本の太線電極であるバスバー電極１５に接続されている。一般的には、図３に示すように、グリッド電極１４とバスバー電極１５とは互いに直交するように形成される。グリッド電極１４とバスバー電極１５の本数は適宜決められるもので、図３に示す本数より多くてもよい。前述のファイアースルー法はグリッド電極１４に適用されるが、バスバー電極１５において適用されてもよい。
【００２０】
本実施の形態１にかかる太陽電池においては、裏面側の凹凸構造と第１導電型層８と、パッシベーション層９と、反射防止膜１０と、裏面電極１１と、は太陽電池としての機能を説明するために一例を示したものであり、本発明を制限するものではなく、受光面の構造以外は太陽電池として機能するように適宜構成されればよい。
【００２１】
パッシベーション層３、機能層４、反射防止膜５の厚さは、反射防止効果を最大限にするように光学的に設計される。しかしながら、各層は相互に依存しており、次に述べるような制約がある。
【００２２】
機能層４の厚さは1nmから40nmの範囲が可能であり、概ね5nmから20nmがよい。さらに好ましくは、1nmから10nmであるとパッシベーション層３の膜厚を厚くすることができ、パッシベーション効果が十分に得られるように設計できる。40nmよりも厚い層を形成すると、反射防止膜５として用いたシリコン窒化膜からの第１導電型基板１への水素入射を妨げることになり、第１導電型基板１に対する十分なパッシベーション効果が得られない。CVD法によって形成されたシリコン窒化膜によるパッシベーション効果は、機能層４の厚さが増加するとともに徐々に得られなくなる。
【００２３】
また、機能層４の厚さが増大するとともに、受光面電極６と第１導電型基板１との接触抵抗は徐々に増加する傾向にある。機能層４の厚さが40nm以上になると、受光面電極６のファイアースルーによる貫通接続が困難となる。
【００２４】
パッシベーション層３の厚さは1nmから40nmであり、好ましくは5nmから20nmである。20nm以下であれば電極のファイアースルーを制限することがなく、機能層4の厚さと合わせてもファイアースルーを制限することがない。加えて、5nm以上であれば適切なパッシベーション効果が得られる。
【００２５】
反射防止膜５の膜厚は、パッシベーション層３と機能層４の厚さと屈折率を考慮し、反射防止効果が十分に得られる厚さであればよく、例えば20nmから50nmとする。なお、BSG膜とSi酸化膜の屈折率はほぼ同等である。さらには、前述の受光面電極６のファイアースルーによって第１導電型基板１の第２導電型層２を突き抜ける深さを抑制するため、パッシベーション膜３と機能層４の合計の厚さをある程度以上確保することが必要である。電極材料によっても異なるが、合計の厚さは10nmから40nmの範囲が好ましい。
【００２６】
機能層４がBSG膜であれば、導電層７において基板中にアルミニウムに加えてホウ素が拡散することから、界面におけるボロンドープ濃度は、第２導電型層２に含まれる不純物濃度に重畳されてさらに濃度が高い層となる。そのため、第２導電型層２が1×1020cm-3未満の低濃度の不純物拡散層であっても、機能層４に含まれる導電性成分を加える事により、界面領域に導電性の高い導電層７が形成されるため、受光面電極６と第１導電型基板１とを低い接触抵抗で導通させることができる。
【００２７】
さらに、導電層７は、図１に示すように第２導電型層２の内部に留まって形成されることが好ましい。すなわち、第２導電型層２を突き抜けて第１導電型の領域に到達することはなく、第１導電型基板１における第２導電型層２の界面が影響を受けていない状態が好ましい。
【００２８】
受光面電極６の形成方法としては、例えば、ガラスフリットを含み、アルミニウムの含有量が有機成分を除く全量に対して20％以下かつ1％以上であるアルミニウムと銀の混合電極ペーストを反射防止膜５の上に印刷する。電極ペーストの有機成分を除いたアルミニウム含有量は5％以下、1％以上であると、アルミニウムの侵入量を許容量以下に制御できる。乾燥工程の後、ピーク温度を700℃以上、830℃以下、ピーク温度での保持時間を10秒以下に設定した焼成工程を実施することにより、半導体基板１の最表面にのみに影響を及ぼすように侵入深さを制限することができる。保持時間は、1〜10秒で可能であるが、好ましくは2〜5秒である。保持時間が長すぎるとアルミニウムの浸食が進行しすぎてしまう。
【００２９】
上記の焼成により、電極ペーストは有機成分を消失するとともに、ガラスフリットが溶融して浸透し、反射防止膜５、機能層４、パッシベーション層３を突き破り、電極ペーストが第２導電型層２とパッシベーション層３の界面に到達する。前記界面に到達した電極ペーストはアルミニウム成分を少量含むため基板の表面近傍のシリコンと溶融し、機能層４にて取り込んだ成分とともに表面近傍に導電層７を形成する。ペースト中のアルミニウム含有量を前記量に制限するとともに、焼成温度も前記温度以下に制限しているため、アルミニウムとシリコンの共晶反応が抑制される。
【００３０】
また、アルミニウムがファイアースルーしづらいパッシベーション膜３を機能層４の下に形成することにより、過度な侵入を抑制することができることから、第２導電型層２内部に導電層７が形成されるように適切なプロセス条件を見出すことが可能となる。
なお、前述の特許文献２の太陽電池では、Al電極によるファイアースルーがボロン拡散層の10倍程度の深さにまで及ぶために、電極近傍の少数キャリアが、高濃度のAlが拡散した電界効果層（BSF層）中で失活するという問題がある。また、4×1019cm-3から1×1020cm-3程度の高濃度ボロン拡散層を形成しているため、少数キャリアの失活が生じやすいという問題もある。
【００３１】
本実施の形態の構成を用いれば、第２導電型層２形成において不純物の拡散を必要最小限の1×1018cm-3から4×1019cm-3程度の低濃度にすることにより、第２導電型層２でのキャリアの失活を抑制して、長いキャリア寿命を実現することが可能である。加えて、キャリアの失活を低位に維持したまま第２導電型層２の形成深さを深くできるようになることから、導電層７を第２型導電層２の内部に留めて形成することが容易になる。
【００３２】
実施の形態１にかかる太陽電池においては、導電層７が第２導電層型層２の内部に留まるように形成されており、少数キャリアが深い第２導電型層の電界効果を受けて、導電層7から遠ざけられる作用を有している。そのため、第２導電型層に接近している少数キャリアは導電層７に到達することなく第１導電型基板１内部へと戻ることができるようになり、キャリアの失活を低位に維持した太陽電池が実現できる。なお、深い第２導電型層は、例えば500nmから2μm、好ましくは800nmから2μm、さらに好ましくは1μmから2μmの厚さで形成される。1μm以上の厚さであれば第２導電型層２を低濃度で形成したとしても導電性に影響のない条件を得ることができ、2μm以下であれば熱拡散によって形成できる条件を容易に見いだすことができる。導電層７はファイアースルー法によって形成されるため、焼成工程で電極ペーストと基板が反応する領域にのみに薄く形成され、予め低抵抗拡散層を形成する必要が無い。
【００３３】
以上のように、本実施の形態１によれば、第２導電型層を高抵抗の低濃度拡散層で形成したとしても、受光面電極６と第１導電型基板１を低い接触抵抗で接続することができる。さらには、導電層７の面積を必要最小限に抑制することに加えて、深い第２導電型層を備えることから、長いキャリア寿命を実現して、高い光利用効率と高い開放電圧とを有する光電変換効率の優れた太陽電池セルが実現される。
【００３４】
太陽電池の特性を計算する際に一般的に用いられるソフトウエアツールであるPC1Dによって特性差をシミュレーションすると、下記の通り、光電変換効率0.28%の向上の結果が得られた。このときの低抵抗領域シート抵抗は20Ω/□（Ω/sq.）、高抵抗領域シート抵抗は80Ω/□とした。表１中の比較例１に用いた太陽電池は受光面に形成する第２導電型層の構造以外は実施例１と同様とした。比較例１の第２導電型層は実施例１と同様の深さでありながら全面に渡って高濃度に不純物が拡散され５０Ω/□のシート抵抗を示すのもとした。PC1Dは１次元シミュレーションであるため、実施例１の光電変換効率を計算する際に用いたシート抵抗の値は受光面電極領域と受光面電極以外の領域（表１中受光領域と記載）の面積を元に合成したシート抵抗を用いた。
【００３５】
（表１）第２導電型層のシート抵抗のみを変化させた時際の光電変換効率
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【００３６】
なお、実施の形態１にかかる太陽電池は受光面に第２導電型層２、機能層４を含む構成を示したが、この構成の太陽電池の面を単に反転して用いることも可能であり、受光面、裏面の呼称を入れ替えて解釈すればよい。
【００３７】
この発明によれば、パッシベーション層を半導体基板表面に形成できるためキャリアの失活を抑制することができ、キャリア寿命を延ばすことができる。
【００３８】
さらには、導電層７が第２導電型層内部２に留まって形成されることにより、少数キャリアは失活を引き起こしやすい電極成分と機能層成分を豊富に含む導電層７に到達することがなくなるため、長いキャリア寿命を維持できるという効果が得られる。また、電極と接触する半導体基板領域に予め高濃度の第２導電型層を形成する必要も無いため電極形成時に位置合わせは不要である。
【００３９】
これらの効果により、位置合わせ機構が不要で製造の容易さを損なうことなく、キャリア寿命の長い、従来にない高い光電変換効率を具備する太陽電池が得られる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる太陽電池は、第１導電型基板の裏面構造以外は実施の形態１と同様であるため、受光面に関する詳細な説明は省略する。図４は実施の形態２にかかる太陽電池の構造を説明するための断面図である。本実施の形態２は、実施の形態１の受光面側の構造と類似の構造を裏面に形成したものである。
【００４１】
第１導電型基板２２の裏面側に第1導電型の、不純物拡散によって形成された厚い第１導電型層１６と、第１導電型層１６に接するように形成されたパッシベーション層１７を備える。第１導電型層１６の層の厚みは500nm〜2μmが可能であり、好ましくは800nm〜2μmである。さらに、第１導電型層１６を低濃度で形成したとしても、第1導電型層１６が1μm以上の厚さであれば、導電性に影響のない条件を得ることができ、2μm以下であれば平易な熱拡散による形成が可能となる。
【００４２】
さらに、パッシベーション層１７上には、機能層１８と反射防止膜１９が順に形成される。ここでは、第１導電型はｎ型として説明を行う。第１導電型層１６は、例えば、リンが第１導電型基板２２に拡散されて形成された層である。パッシベーション層１７は、例えばシリコン酸化膜である。機能層１８は、第１導電型基板２２に拡散した際に導電領域を形成できる成分を含む層であって、例えば、高濃度のリンを含むシリコン酸化膜を用いることができる。
【００４３】
裏面電極２０は反射防止膜１９の上から形成され、ファイアースルー法を用いてパッシベーション層１７、機能層１８、反射防止膜１９を貫通して第１導電型層１６に到達して第１導電型基板２２との導通を確保する。実施の形態１の受光面同様に、ファイアースルー法によって裏面電極２０と第１導電型層１６との界面に生じる導電層２１は、第１導電型拡散層１６の内部に形成され、低い接触抵抗を実現する。なお、反射防止膜１９は両面受光型の太陽電池として作製する場合に用いられるもので、片面受光型の太陽電池とする場合は、反射防止膜１９を絶縁性の層で代用してもよい。
【００４４】
裏面電極２０の材料としては、例えばガラスフリットを含む銀ペーストを用いることができる。裏面電極の焼成を受光面電極の焼成と同時に行うことも可能である。その場合は、受光面電極の焼成条件と合わせるために、ガラスフリットや銀の量を調整する必要がある。焼成工程のピーク温度を700℃以上、830℃以下、ピーク温度での保持時間を10秒以下（1〜10秒で可能。好ましくは2〜5秒。）に設定した焼成工程を実施すれば、裏面の導電層２１が、裏面の第１導電型層１６の内部に留まるように形成することが可能である。
【００４５】
実施の形態２にかかる太陽電池では、裏面にも機能層１７を含むため、受光面と裏面の双方の電極を形成する際に位置合わせ機構を用いることなく、低接触抵抗の電極接続を実現できる。加えて、裏面の導電層２１が、裏面の第１導電型層１６の内部に留まるように形成することにより、導電層でのキャリアの失活が最小限となって、より光電変換効率に優れた太陽電池が実現される。
【００４６】
実施の形態３．
図５は実施の形態３にかかる太陽電池の電極構造を示す断面図であり、図６の太陽電池の平面図に示す受光面電極の領域Ｂで例示される部分のグリッド電極に沿った断面を示している。本実施の形態３にかかる太陽電池は、ファイアースルー法で形成される電極を点状に配置するもので、ポイント電極２３が一定の間隔で配置されている。図７は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池の受光面電極の構造を示す平面図であり、一定間隔で離間したポイント電極２３をつなぐように、直線的な橋桁電極２４が覆った構成を有している。この例では、円形領域を有するポイント電極２３が離散的に形成され、帯状に長く形成された橋桁電極２４によって連結されてグリッド電極を構成している。なお、裏面側に同様の構成を用いてもよいのは言うまでもない。
【００４７】
受光面電極はファイアースルーが生じるポイント電極２３は、実施の形態１に記載したように、低い接触抵抗によって第１導電型基板２５と接触するため、受光面電極のグリッド電極全域でファイアースルーを生じさせなくともキャリアを取り出すことができる。さらに、界面でキャリアの失活を多く発生させる導電層２６の面積をも低減できるため、キャリアが導電層にて失活することを抑制できる。
【００４８】
本実施の形態３の太陽電池の作製プロセスにおいては、橋桁電極２４をポイント電極２３の位置に合わせる作業が必要となる。従来の拡散層を作り分ける方法では、拡散層に見た目や形状の違いが無いために、精密な位置合わせに困難があったが、ポイント電極２３は基板と異なる色目を有し、凸形状でもあるため、目視により容易に確認することができる。生産ラインにおいては、例えばＣＣＤカメラを用いたコントラスト検出により、容易にポイント電極２３の位置を認識して橋桁電極２４の形成位置を調整することができる。橋桁電極２４は、例えば４００℃以下の低温で焼成することができる銀ペーストなどを用いることにより、ファイアースルーを生じさせること無く、第１導電型基板２５上に形成することができる。
【００４９】
したがって、実施の形態３にかかる太陽電池では、キャリアの失活が抑制された、より長いキャリア寿命を維持できるという効果が得られ、高い光電変換効率を示す太陽電池が実現される。
【００５０】
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。これらの実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  第１導電型基板
２  第２導電型層
３  パッシベーション層
４  機能層
５  反射防止膜
６  受光面電極
７  導電層
８  １導電型層
９  パッシベーション層
１０  反射防止膜
１１  裏面電極
１４  グリッド電極
１５  バスバー電極
１６  第１導電型層
１７  パッシベーション層
１８  機能層
１９  反射防止膜
２０  裏面電極
２１  導電層
２２  第１導電型基板
２３  ポイント電極
２４  橋桁電極
２５  第１導電型基板
２６  導電層
【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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