(57)【要約】【課題】１回の熱処理によって半導体基板に不純物濃度の高い低抵抗領域と、不純物濃度の低い高抵抗領域とを形成する太陽電池の製造方法を得ること。【解決手段】ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に拡散を抑制する抑制膜１２を形成する工程と、抑制膜１２の一部の領域の厚さを薄くする工程とを備え、ｎ型単結晶シリコン基板１に熱処理を施すことにより抑制膜１２表面の不純物をｎ型単結晶シリコン基板１に拡散させ、抑制膜１２の膜厚によってｎ型単結晶シリコン基板１に拡散させる不純物量に差を生じさせる工程とを備えるものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２主面を有する第１導電型の半導体基板の、前記第１主面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、
前記第１主面の一部に第１の集電電極を形成する工程と、
前記第２主面に第２の集電電極を形成する工程とを含み、
前記第２導電型の拡散層を形成する工程は、
前記第１主面の前記第１の集電電極を形成する領域で、その周辺領域よりも薄くなるように、不純物拡散を抑制する抑制膜を形成する工程と、
前記抑制膜上に固相拡散源を形成する工程と、
熱処理により、前記固相拡散源から前記第１主面に不純物拡散を行い、第２導電型の拡散層と、前記第１の集電電極を形成する領域に選択的に形成される第２導電型の高濃度拡散領域とを同時に形成する工程とを含む太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記抑制膜を形成する工程は、
前記抑制膜を除去して開口し、前記第１導電型の半導体基板表面を露呈する工程を含む請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記抑制膜を形成する工程は、
不純物拡散を抑制する抑制膜に拡散させる不純物を含む抑制膜を成膜する工程を含む請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記抑制膜を形成する工程は、
前記抑制膜を成膜した後に、前記抑制膜の一部領域を薄くする工程と、
抑制膜上に前記固相拡散源を形成する工程とを備える請求項１または３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記抑制膜を形成する工程は、
前記抑制膜を成膜する第１の成膜工程と、
前記第１の成膜工程後に、保護膜となる物質を抑制膜上に設置し、その後抑制膜をさらに成膜して保護膜領域と、保護膜以外の領域とに異なる厚さの抑制膜を形成する第２の成膜工程とを備えた請求項１，３，４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記固相拡散源の形成に先立ち、
前記開口内に、前記固相拡散源とは濃度の異なる下層固相拡散源を形成する工程を含む
請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法を用いて製造された太陽電池。
【請求項８】
第１および第２主面を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１主面上に形成された第２導電型の拡散層と、
前記第１主面上の一部に選択的に形成され、前記第２導電型の拡散層よりも不純物濃度の高い高濃度拡散領域と、前記高濃度拡散領域の下層に連続して形成され、前記第２導電型の拡散層よりも不純物濃度の低い低濃度拡散領域とを含む請求項７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、太陽電池の製造方法および太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池においては、光入射面(以下受光面と呼ぶ)、あるいは受光面と逆面(以下裏面と呼ぶ)の電極下の領域と、電極下以外の領域とに形成する不純物拡散層の不純物濃度を変え、それぞれの領域に最適な拡散層を形成するという技術がある。特に、高い光電変換効率を備えた太陽電池に関しては、電極と接触する領域に不純物を多く拡散させた低抵抗の拡散層を形成し、電極以外の領域に低濃度の高抵抗層を形成する選択エミッタ構造と呼ばれる技術を用いることが多い。選択エミッタ構造は、半導体基板表面に形成される拡散層において、電極と接続する領域に選択的に周囲よりも高い表面不純物濃度を持つエミッタ領域を形成した構造である。選択エミッタ構造とすることで、接合部分の不純物濃度を適切な濃度に保持した状態で、電極と接触するエミッタ領域の表面不純物濃度を高くすることができ、半導体基板と電極とのオーミック接触抵抗が低減し、曲線因子が向上する。さらに、エミッタ領域では、高濃度に不純物が拡散していることで電極と接続する領域での電界効果が高まり、キャリアの再結合を抑制することができ、開放電圧の向上につながる。
【０００３】
製造方法としては、半導体基板表面に拡散を阻害する層を形成し、阻害層の開口部に高濃度層、阻害層の除去後に低濃度の拡散層を作るという方法が開示されている（例えば特許文献１）。また、一旦高濃度の拡散層を半導体基板表面に形成し、一部の領域を削って表面の高濃度層を除去し、内部の低濃度部分を露出させる方法も開示されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２-５４４５７号公報
【特許文献２】特表２０１３-５０９６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示されている技術によれば、低抵抗の不純物拡散層を形成した後、マスク膜を除去し、再び高抵抗の拡散処理を実施する必要がある。このため、熱処理を２回実施する必要があり、工程が煩雑となると共に、熱による基板品質の劣化を免れ得ないことになる。
【０００６】
あるいは特許文献２に示される技術によれば、熱処理は１回のみであるが、半導体基板のエッチングを行うための表面にエッチングペーストを塗布する必要がある。このため、基板表面の汚染を洗浄する工程が新たに必要となる。さらに高抵抗領域は半導体基板表面の低抵抗部分を削って形成されるため、基板表面に前もって形成されていた反射率を低減するための凹凸形状が変化してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１回の熱処理によって半導体基板に不純物濃度の高い低抵抗領域と、不純物濃度の低い高抵抗領域とを形成する太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
特に、本発明は、不純物濃度の低い高抵抗領域内に、電極形成のためのコンタクト領域を構成する低抵抗領域を有する太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は第１および第２主面を有する第１導電型の半導体基板の第１主面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、第１主面の一部に第１の集電電極を形成する工程と、第２主面に第２の集電電極を形成する工程とを含む。この第２導電型の拡散層を形成する工程は、第１主面の第１の集電電極を形成する領域で、その周辺領域よりも薄くなるように、不純物拡散を抑制する抑制膜を形成する工程と、抑制膜上に固相拡散源を形成する工程と、熱処理により、第１主面に固相拡散源から不純物拡散を行い、第２導電型の拡散層と、第１の集電電極を形成する領域に選択的に形成される第２導電型の高濃度拡散領域とを同時に形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体基板の表面に形成された抑制膜の膜厚が領域ごとに異なるため、不純物が熱処理時に抑制膜を通過し半導体基板に到達するまでの時間に差が生じる。そのため、１回の熱処理によって半導体基板の領域ごとに不純物の進入深さを変えることができ、領域ごとに不純物の拡散量が異なる不純物拡散層を形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法を用いて形成される太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２（ａ）および（ｂ）は、同太陽電池の製造方法の概念を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法の工程途中の状態を示す太陽電池の断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池の製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池の製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態５にかかる太陽電池の製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態６にかかる太陽電池の製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態７にかかる太陽電池の製造方法を用いて形成される太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１２は、同太陽電池の製造方法の概念を説明するための図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｅ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図１５】図１５（ａ）および（ｂ）は、同太陽電池の製造工程図である。
【図１６】図１６は、実施の形態８にかかる太陽電池の製造方法を用いて形成される太陽電池を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１７】図１７は、同太陽電池の製造方法の概念を説明するための図である。
【図１８】図１８は、同太陽電池の製造途中の状態を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態に用いた抑制膜の厚さと不純物拡散後のシート抵抗変化を示すグラフである。
【図２０】図２０は、実施の形態に用いる抑制膜として利用する固相拡散源（ＢＳＧ）の厚さと不純物拡散後の不純物の最大ピーク濃度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法および太陽電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、そ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層あるいは各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態１を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、同太陽電池の製造方法の概念を説明するための図、図３（ａ）〜（ｅ）、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、同太陽電池の製造工程図である。本実施の形態では結晶系太陽電池の一例である拡散型太陽電池（以下、太陽電池と呼ぶ場合がある）およびその製造方法について説明する。
【００１４】
本実施の形態１にかかる太陽電池１０は、受光面１Ａとなる第１主面と裏面１Ｂとなる第２主面をもつ第１導電型の半導体基板としてのｎ型単結晶シリコン基板１に、第２導電型の拡散領域としてｐ型拡散層２とコンタクト領域としての高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとを形成したものである。そして裏面１Ｂ側にはｎ型拡散層３が形成されている。さらに受光面１Ａおよび裏面１Ｂには、バス電極７Ｂとグリッド電極７Ｇとを含む受光面電極７と、裏面電極８とが形成されている。そしてさらに受光面１Ａおよび裏面１Ｂには、パッシベーション膜５ａ，５ｂとしての酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、反射防止膜６ａ，６ｂがとしての窒化シリコン（ＳｉＮ膜）形成されている。
【００１５】
そしてこの第２導電型の拡散領域としてのｐ型拡散層２とコンタクト領域としての高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとは、図２（ａ）および（ｂ）に形成方法の概念図を示すように、不純物拡散を抑制する酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などの抑制膜１２を形成し、抑制膜１２の膜厚が、薄い領域１２ａと、厚い領域１２ｂとに分けて形成する。そしてこの抑制膜１２上に、第２導電型の半導体層を形成させるための不純物の拡散源となる固相拡散源１４としてのボロンを含有するボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）層を形成する。抑制膜１２の厚い領域１２ｂに形成される固相拡散源１４ａに対し、薄い領域１２ａに形成される固相拡散源１４ｂはｎ型単結晶シリコン基板１までの距離が短く形成される（図２（ａ））。なお、抑制膜１２としては、前述の酸化シリコン膜以外にも、窒化シリコン膜(ＳｉＮ)のような熱処理時に半導体基板に不要な物質が拡散して影響を与えることが無い膜を用いることもできる。一方、抑制膜１２を印刷ペーストによって形成する方法もあるが、熱処理中に前述の不要な不純物が基板に進入する可能性があるため好ましくない。
【００１６】
こののち、ｎ型単結晶シリコン基板１と、抑制膜１２と、固相拡散源１４とが一体となった半導体基板に熱処理を加え、固相拡散源１４から第２導電型層４を形成する不純物がｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに到達し、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに第２導電型層としてのｐ型拡散層２と、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが形成される。第２導電型層４は、抑制膜１２の厚い領域１２ｂの直下の不純物を低量含む高抵抗の第２導電型層としてのｐ型拡散層２と、抑制膜１２が薄い領域１２ａの直下の不純物を多量に含む低抵抗の第２導電型層としての高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとに分けられて形成される。
【００１７】
なお、第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ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）。第２導電型層４等の層構造は、テクスチャ上に形成される。また、裏面１Ｂにおいても受光面１Ａ同様にテクスチャが形成される。
【００１８】
本実施の形態にかかる第１導電型の半導体基板としては、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、固相拡散源１４には、前述したように例えばボロンを含有するボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）層を用いることができる。ＢＳＧ層の形成には、例えば減圧ＣＶＤや常圧ＣＶＤを用いることができる。
【００１９】
第１導電型の半導体基板の受光面、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、平坦な構造や、凹凸構造と平坦構造を組み合わせた構造などを用いてもよい。
【００２０】
第１導電型の半導体基板の裏面は第１導電型の不純物層が形成されることもあるが、本発明とは直接の関わりが無いため、どのような構造でもよく、本発明を制限するものではない。
【００２１】
また、第１導電型の半導体基板としては、ｎ型に代えて例えば微量のボロンを含むｐ型の単結晶または多結晶を用いることもでき、固相拡散源にはリンを含有するリンシリケートガラス（ＰＳＧ）を用いることもできる。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｅ）、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程を示す図である。本実施の形態１では、適切な前処理、例えばスライス後のダメージ層の除去やテクスチャの形成を施されたｎ型単結晶シリコン基板１を用いる（図３（ａ））。
【００２３】
そしてｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに不純物拡散を抑制する抑制膜１２として、例えばシリコン酸化膜が５ｎｍから６０ｎｍ未満の厚さで形成される（図３（ｂ））。好ましくは、後述するように図１９に示すように抑制膜の厚さが６０ｎｍまでは第１導電型の半導体基板に不純物が到達せず第１導電型から変化しないため、５ｎｍから４０ｎｍとするのが望ましい。図１９における抑制膜１２としてはシリコン酸化膜を用いた。５ｎｍ以下の抑制膜を使用することも可能であるが、抑制効果が低下していくため好ましくない。抑制膜１２は一様に形成される。
【００２４】
一様に形成された抑制膜１２の上部に抑制膜１２の膜厚を削減することのできるエッチングペースト１１を印刷する（図３（ｃ））。
【００２５】
エッチングペースト１１を活性化させるため、例えば１００℃〜４００℃で１〜３０分の熱処理をｎ型単結晶シリコン基板１に加え、エッチングペースト１１に抑制膜１２を侵食させる（図３（ｄ））。
【００２６】
エッチングペースト１１の侵食量は処理温度と時間によって制御でき、目的の抑制膜厚となるような処理を適用する。その後、エッチングペースト１１をアルカリ性の溶液、例えば水酸化ナトリウム０.５〜１０重量％の水溶液に浸漬させエッチングペースト１１を除去する（図３（ｅ））。
【００２７】
エッチングペースト１１が侵食していた抑制膜１２の領域１２ａは抑制膜１２が薄くなっており、抑制膜１２が薄い凹み部１３が、例えば抑制膜１２の残り厚さ５ｎｍ〜３０ｎｍで形成される。抑制膜１２の残り厚さはエッチングペースト１１の侵食量によって制御することができ、主には前述のエッチングペースト１１の活性化温度と熱処理時間によって制御することができる。凹み部１３が形成された抑制膜１２の上部に第１導電型の半導体基板に拡散した際に第２導電型層を形成することのできる不純物を含有する固相拡散源１４、例えばボロンを含有するシリコン酸化膜（ＢＳＧ膜）を形成する（図４（ａ））。固相拡散源１４は前述のようにＢＳＧ膜単体でも良いが、ＢＳＧと酸化膜を積層してもよく、半導体基板に不純物を拡散することができるものであれば良い。
【００２８】
固相拡散源１４は抑制膜１２の凹凸に合わせて凹凸状に形成されてもよく、図４（ａ）に図示するように固相拡散源１４の上部が平坦になるように形成されてもよい。本実施の形態では理解の容易のため、固相拡散源１４の上部が平坦となるように図示している。抑制膜１２の厚い領域１２ｂはｎ型単結晶シリコン基板１と固相拡散源１４との距離が長い状態となり、抑制膜１２の薄い領域１２ａはｎ型単結晶シリコン基板１と固相拡散源１４との距離が短い状態となる。続いてｎ型単結晶シリコン基板１に、例えば９００℃〜１１００℃、１０分〜１２０分の熱処理を加える。
【００２９】
図４（ｂ）〜(ｃ)および図５（ａ）には熱処理時のｎ型単結晶シリコン基板１と、抑制膜１２と、固相拡散源１４と、固相拡散源１４から拡散して形成される不純物層とが変化する様子も示している。固相拡散源１４とｎ型単結晶シリコン基板１の間の抑制膜１２が薄い領域１２ａでは熱処理初期よりｎ型単結晶シリコン基板１に不純物が拡散され不純物層２ｄ2が形成される（図４（ｂ））。第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１内の不純物層２ｄ2は第２導電型層としての機能を示すようになる。一方、固相拡散源１４とｎ型単結晶シリコン基板１の間の抑制膜１２が厚い領域１２ｂでは、抑制膜１２中に不純物が拡散した不純物層２ｄ1が形成される。
【００３０】
前述のように、熱処理初期のｎ型単結晶シリコン基板１には、不純物が拡散し形成された第２導電型層と、不純物が拡散されない領域が形成される。さらに熱処理を継続すると、不純物層２ｄ2がｎ型単結晶シリコン基板１のより深くまで拡散していく（図４（ｃ））。本段階においても抑制膜１２の厚い領域１２ｂの不純物層２ｄ1はｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに到達することはなく、第２導電型層を形成することはない。すなわち、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａには、深い第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａが露出した領域との２つの領域が形成される。続いて、熱処理の最終段には、抑制膜１２の厚い領域１２ｂの不純物層がｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに到達し、ｐ型拡散層２が形成される（図５（ａ））。したがって、熱処理を終えた状態のｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａには、不純物が少量拡散した第２導電型層であるｐ型拡散層２と、不純物が深くまで拡散し不純物量が多い第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄと、が混在して存在する。図中ＡＡ’の破線は理解を容易にするため、ｎ型単結晶シリコン基板１と抑制膜１２との界面であった箇所を示したものである。
【００３１】
熱処理終了後に第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂに、例えばＰＯＣｌ3のガスを用いてリンを拡散させ、第１導電型層の拡散層であるｎ型拡散層３を形成する（図５（ｂ））。続いて固相拡散源１４と抑制膜１２とを、例えばフッ化水素酸水溶液１〜１０ｖｏｌ％の溶液に浸漬させ除去する。同時に裏面１Ｂ側に形成されるリンを含有する酸化膜層も除去することもできる。固相拡散源１４と抑制膜１２の除去後はｎ型単結晶シリコン基板１のみが残り、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａには不純物量が少なく浅い第２導電型層であるｐ型拡散層２と、不純物量が多く深い第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとが形成される（図５（ｃ））。ｐ型拡散層２は高抵抗の導電層として機能し、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄおよび裏面１Ｂの第１導電型層であるｎ型拡散層３は低抵抗の導電層として機能する。一方裏面１Ｂには第１導電型層を配するのが好ましいが、形成されなくともよく、本実施の形態１を制限するものではない。
【００３２】
本実施の形態によれば、太陽電池基板表面の形状を不純物拡散工程以降に変形させることが無いため反射率を低位に維持できる。また、１回の熱処理のみによって複数の不純物拡散層を形成できるため、低い接触抵抗と、不純物によるキャリアの失活が抑制されるために長いキャリアライフタイムと、熱履歴が少ないために基板品質の劣化を抑制することができより長いキャリアライフタイムとを具備し、光電変換効率に優れた太陽電池を製造できる。
【００３３】
また、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄがｐ型拡散層２よりも深い領域まで形成されているため、受光面電極形成時の合金化などにより、表面に食われが生じた場合にも、十分に低抵抗領域が残るため、コンタクト抵抗の低減を確実にすることができる。
【００３４】
なお、抑制膜１２の厚い領域１２ｂと薄い領域１２ａの作り分け方法については、前記実施の形態１の方法に限定されることなく、他の方法を用いることもできる。この点については後述する。
【００３５】
このような実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法によれば、１回の熱処理によって第１導電型半導体基板の受光面に高抵抗の第２導電型層と、低抵抗の第２導電型層を形成でき、低抵抗の第２導電型層と電極とを接触させることができるとともに、複数回の熱処理によって生じる第１導電型の半導体基板の劣化を生じさせることがなく、キャリアライフタイムの長い太陽電池を製造することができる。加えて、高抵抗の第２導電型層と、低抵抗の第２導電型層と、を形成する際に、第１導電型の半導体基板の受光面は抑制膜によって覆われているため、受光面にペースト等の汚染源が接触することがなく、高い純度の太陽電池を製造することができる。さらに、受光面を削ること無く第２導電型層と、を形成することができるため、初期の受光面形状、例えばテクスチャを維持でき、低い反射率を維持した太陽電池を製造することができる。すなわち、実施の形態１にかかる太陽電池の製造方法によれば、長いキャリアライフタイムと、低い反射率と、汚染による基板品質の劣化がないという優れた特徴を備え、高光電変換効率を具備した太陽電池を製造することができる。
【００３６】
図１（ｂ）は本実施の形態１の太陽電池の製造方法を用いて製造された太陽電池の断面図を示すものである。第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側に不純物を少量含む第２導電型層であるｐ型拡散層２と、不純物を多く含む低抵抗の第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとが形成され、受光面１Ａ上部にはパッシベーション膜５ａ、パッシベーション膜５ａの上部には反射防止膜６ａが形成される。なお、不純物拡散層であるｐ型拡散層は、一般的な熱拡散で形成されるため、このｐ型拡散層の深さ方向の濃度分布は、標準的な減衰形状をとる。第２導電型層の深さは、受光面電極と第１導電型の半導体基板の界面における少数キャリアの再結合を抑制するため、電界効果を付加するために５００ｎｍ〜２μｍ程度が良い。５００ｎｍよりも浅い場合は同等の導電率を維持するためには不純物濃度が大きくなり再結合が多くなり、２μｍよりも深い場合は低濃度であっても不純物の総量が多くなり、不純物によるキャリアの再結合が多くなり太陽電池の特性が低下していく。受光面電極は低抵抗の第２導電型層と接するように形成される。裏面１Ｂ側の構造は太陽電池としての機能を備えれば良いが、例えば図１（ｂ）に示すように、パッシベーション膜５ｂと、反射防止膜６ｂと、裏面電極８と、が形成される。
【００３７】
なお、実施の形態１の太陽電池の製造方法では受光面１Ａに前述の第２導電型層であるｐ型拡散層２と、第２導電型の拡散層２よりも高濃度の高濃度ｐ型拡散領域２Ｄとを形成するように記載したが、第１導電型の半導体基板の裏面に形成してもよく、さらには例えば、第２導電型層を受光面に、第１導電型層を裏面にと、両面にそれぞれ濃度の異なる拡散層を形成してもよい。
【００３８】
第１導電型層の形成には、例えばリンを含むシリコン酸化膜である、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）を固相拡散源に用いることで形成できる。その際の抑制膜には例えば、シリコン酸化膜や、シリコン窒化膜を用いることができる。熱処理の方法は受光面と、裏面とに合わせて個別に行ってもよく、双方の面に同時に熱処理を加えても良い。抑制膜が薄い領域の面積は任意でよく、形状もライン状や、破線状や、ドット状、などの任意の形状で良い。
【００３９】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる太陽電池１０の製造方法は、実施の形態１に示す太陽電池の製造方法に対し、抑制膜１２の構造以外は同一であるため、実施の形態１を参照することとして詳細は省略する。
【００４０】
図６は実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法によって形成された、製造途中の太陽電池の断面図である。実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法では、抑制膜１２を、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に到達する開口を有するように形成し、固相拡散源１４が、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に接触するようにした状態で熱処理を行い、不純物拡散を行うものである。本実施の形態では抑制膜１２を一様に形成した後、一部を例えばエッチングペーストを印刷し２００〜４００℃の温度で１０分から３０分の熱処理や、レーザ照射によって開口部１５を形成する。続いてアルカリ性溶液、例えば水酸化ナトリウム水溶液０．５〜１０重量％や、硫酸と過酸化水素の混合溶液を用いて洗浄する。その後、固相拡散源１４を、抑制膜１２の開口処理されない領域と、抑制膜１２を開口してできた領域とに形成する。
【００４１】
本実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法によれば、抑制膜１２の開口部１５に固相拡散源１４を形成するため、熱処理直後より不純物がｎ型単結晶シリコン基板１に拡散し、実施の形態１の太陽電池と同様、低抵抗の第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが形成される。加えて、実施の形態１同様に抑制膜１２が残存している領域は遅れて不純物が拡散するため、熱処理終盤に高抵抗の第２導電型層が形成される。
【００４２】
したがって、実施の形態１以上に深くまで不純物が拡散した低抵抗の第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄと、高抵抗の第２導電型層であるｐ型拡散層２と、を１回の熱処理で形成できるため、基板品質の劣化を抑制でき、キャリアライフタイムの長い太陽電池が実現される。すなわち本実施の形態２にかかる太陽電池の製造方法によれば、キャリアライフタイムが長く、より深くまで不純物が拡散した低抵抗な第２導電型層と、を備える光電変換効率の高い太陽電池が実現される。
【００４３】
抑制膜を形成する工程は、抑制膜を除去して開口し、第１導電型の半導体基板表面を露呈する工程を含む。従ってこの製造方法によって製造された太陽電池は抑制膜を開口した領域の太陽電池基板により多くの不純物を拡散することができ、より低抵抗の不純物拡散層を形成でき、抵抗の低い太陽電池を製造できる。
【００４４】
実施の形態３．
前記実施の形態１および２では、抑制膜１２の膜厚の薄い領域１２ａと厚い領域１２ｂとを形成し、この上層に固相拡散源１４を形成することで、拡散深さおよび濃度プロファイルを制御することで、１回の熱処理で高濃度領域と低濃度領域とを形成した。本実施の形態では、この抑制膜１２のパターンを形成する方法の変形例について説明する。実施の形態１，２では、エッチングペーストを用いて、抑制膜１２をエッチングしたが、本実施の形態では、樹脂成分(レジスト)Ｒ１のパターンを形成しておき、その部分の抑制膜１２が薄く形成されるかあるいは形成されないようにする方法である。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側に薄い抑制膜１２Ａを作成した後に、印刷ペーストなどを用いて樹脂成分(レジスト)Ｒ１を任意の領域に印刷する。
【００４６】
続いて図７（ｂ）に示すように、薄い抑制膜１２Ｂを再度成膜する。このとき樹脂成分Ｒ１上には２回目の抑制膜が成膜されず薄い領域１２ａとして形成される。
【００４７】
そして最後に図７（ｃ）に示すように、アルカリ溶液など、抑制膜１２に影響を及ぼさない溶液を用いて樹脂成分Ｒ１を除去する。
【００４８】
このようにして、厚い領域１２ｂと薄い領域１２ａとを有する厚さの異なる抑制膜１２が形成されるが、この方法によれば、エッチング工程を経ることなく形成されるため、基板表面の劣化や汚染を回避することができる。
【００４９】
この後は、例えば実施の形態１の図４（ａ）と同様に、固相拡散源１４を形成し、熱処理を行うことで、同様の太陽電池を得ることができる。なお、図７(ｂ)の工程で、樹脂成分Ｒ１上にも薄い抑制膜１２Ｂが形成された場合にも、樹脂成分Ｒ１を除去する際に同様にリフトオフにより除去される。
【００５０】
以上のように、抑制膜を形成する工程を、抑制膜を成膜する第１の成膜工程と、第１の成膜工程後に、保護膜となる物質を抑制膜上に設置し、その後抑制膜をさらに成膜して保護膜領域と、保護膜以外の領域とに異なる厚さの抑制膜を形成する第２の成膜工程とを備えている。この方法によれば、抑制膜の薄い領域の厚さを初回の抑制膜の成膜によって任意に制御できるため、抑制膜直下の太陽電池基板である第１導電型の半導体基板に形成される不純物拡散層に均一な拡散層を形成することができる。
【００５１】
実施の形態４．
本実施の形態では、この抑制膜１２のパターンを形成する方法の変形例について説明する。実施の形態３では、樹脂成分(レジスト)Ｒ１のパターンを形成しておき、その部分の抑制膜１２が薄く形成されるかあるいは形成されないようにする方法を用いたが、本実施の形態では、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、樹脂成分(レジスト)Ｒ１のパターンに代えてステンレス製のメタルマスクＭを載置するものである。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、前記実施の形態３の方法と同様、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側に薄い抑制膜１２Ａを作成した後に、このメタルマスクＭを載置する。
【００５３】
続いて図８（ｂ）に示すように、薄い抑制膜１２Ｂを再度成膜する。このときメタルマスクＭ上には２回目の抑制膜が成膜されず薄い領域１２ａとして形成される。一方メタルマスクＭの存在しない領域には薄い抑制膜１２Ａ上に薄い抑制膜１２Ｂが積層されて厚い領域１２ｂが形成される。
【００５４】
そして最後に図８（ｃ）に示すように、メタルマスクＭをはずす。
【００５５】
このようにして、厚さの異なる抑制膜１２が形成されるが、この方法によれば、アルカリ溶液などの溶液を用いた樹脂成分の剥離工程を経ることなく形成でき、溶液も何も不要で、ただ物理的にはずせばよいため、基板表面のダメージはさらに低減することができる。
【００５６】
この後は、例えば実施の形態１の図４（ａ）と同様に、固相拡散源１４を形成し、熱処理を行うことで、同様の太陽電池１０を得ることができる。
【００５７】
なお、メタルマスクに代えて、例えば半導体基板と同様のシリコンや、カーボンなどのマスク板を抑制膜上に設置し、２回目の抑制膜の成膜を実施すればよい。マスク設置領域には２回目の抑制膜が成膜されないため、薄い領域がマスク領域に形成され、マスク以外の領域には１回目と２回目を合計した厚い抑制膜が形成される。加えて、マスクを１回目の成膜時から設置しておくことも可能である。マスク領域以外は厚い抑制膜が成膜され、マスク直下の領域は成膜成分の回り込みにより薄い膜のみが形成される。
【００５８】
実施の形態５．
本実施の形態では、この抑制膜１２のパターンを形成する方法の変形例について説明する。実施の形態４では、ステンレス製のメタルマスクＭを用いて、抑制膜の薄い部分を形成したが、本実施の形態では、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、半導体基板と同様のシリコンや、カーボン、ステンレスなどのマスクプレートＭＰを成膜時にｎ型単結晶シリコン基板１の抑制膜成膜面から離して設置するようにしたものである。
【００５９】
図９（ａ）に示すように、まずｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側にｎ型単結晶シリコン基板１の抑制膜成膜面から離してマスクプレートＭＰを設置する。
【００６０】
続いて図９（ｂ）に示すように、抑制膜１２を成膜する。このときマスクプレートＭＰのある領域には抑制膜が成膜されにくく薄い領域１２Ｄとして形成される一方、マスクプレートＭＰのない領域では通常の膜厚の抑制膜１２が形成される。
【００６１】
そして最後に図９（ｃ）に示すように、マスクプレートＭＰをはずす。
【００６２】
このようにして、厚さの異なる抑制膜１２が形成されるが、この方法によれば、１回の成膜工程で形成でき、アルカリ溶液などの溶液を用いた樹脂成分の剥離工程を経ることなく形成でき、剥離のための溶液も不要で、ただ物理的にはずせばよいため、基板表面のダメージのさらなる低減をはかることができる。
【００６３】
この後は、例えば実施の形態１の図４（ａ）と同様に、固相拡散源１４を形成し、熱処理を行うことで、同様の太陽電池を得ることができる。
【００６４】
なお、抑制膜の成膜を１回実施することにより、マスクプレートＭＰのマスクが無い領域は厚い抑制膜１２ｂが形成され、マスクプレートＭＰの直下の領域は回りこんだ成分による薄い抑制膜１２ａが形成される。この方法によれば１度の抑制膜の形成にて抑制膜に膜厚差をもたせることができ、不要な物質がｎ型単結晶シリコン基板１などの半導体基板に触れることも無く好ましい。
【００６５】
マスク直下の領域の薄い抑制膜１２ａはマスクの開口部に近づくほど厚い膜が形成され、開口部から離れマスクによって遮蔽された中央部に近づくほど薄い膜が形成される。傾斜のついた抑制膜厚により遮蔽マスク幅よりも細い領域の抑制膜を選択的に薄く形成することができ、最も薄い領域に集中して不純物を拡散することができる。ゆえに受光面１Ａにおける不純物が高濃度に拡散された面積を削減することができる。さらには、遮蔽された領域の中央が高濃度であり、遮蔽部周辺に近づくに連れ低濃度へと変化するため、変化領域である周辺部を大きく設計したとしても不純物量の増大は抑制される。したがって電極を形成する際に必要となる位置合わせのための余分領域を大きく取ることができる。すなわち、同一の不純物総量であっても、本実施の形態を用いることにより、余分領域を拡大することができ、電極形成時の位置ずれによる踏み外しに対する余裕度を向上させることができる。そのため低濃度拡散層に電極が接触することを防ぐことができ、開放電圧の低下を抑制することができる。
【００６６】
実施の形態６．
本実施の形態では、この抑制膜１２のパターンを形成する方法の変形例について説明する。実施の形態５では、マスクプレートＭＰを基板表面から離間して配置し、抑制膜の薄い部分を形成したが、本実施の形態では、成膜時の基板温度を制御することで、膜厚の薄い領域を形成する方法である。図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、減圧ＣＶＤ、常圧ＣＶＤを用いた抑制膜製膜時に、基板を設置する際、空隙ＰＶを設けたサセプタＰを用意する。空隙ＰＶに位置する領域の基板は基板温度が他と比較して低くなるため、該領域の反応が制限され成膜される抑制膜１２が薄くなり、薄い領域１２Ｄが生じる。空隙ＰＶに冷却用のガスを流すとより薄い膜のみが形成され易い。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、まずｎ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂ側に空隙ＰＶを設けたサセプタＰを設置する。
【００６８】
続いて図１０（ｂ）に示すように、抑制膜１２を成膜する。このとき空隙ＰＶのある領域には抑制膜１２が成膜されにくく薄い領域１２Ｄとして形成される一方、空隙ＰＶのない領域では通常の膜厚の抑制膜１２が形成される。
【００６９】
そして最後に図１０（ｃ）に示すように、サセプタＰをはずす。
【００７０】
このようにして、厚さの異なる抑制膜１２が形成されるが、この方法によれば、１回の成膜工程で形成でき、アルカリ溶液などの溶液を用いた樹脂成分の剥離工程を経ることなく形成できる。そして、受光面１Ａ側ではなく裏面１Ｂ側での治具の装着でよいため、基板表面のダメージはさらに低減することができる。
【００７１】
この後は、例えば実施の形態１の図４（ａ）と同様に、固相拡散源１４を形成し、熱処理を行うことで、同様の太陽電池を得ることができる。
【００７２】
このように減圧ＣＶＤや常圧ＣＶＤでの抑制膜製膜時に、第１導電型の半導体基板を設置する際に裏面に空隙ＰＶを設けたサセプタＰを用意する。空隙ＰＶに位置する領域の第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１は基板温度が他と比較して低くなるため、該領域の反応が制限され成膜される抑制膜が薄くなり、薄い領域１２Ｄが生じる。
【００７３】
前述の本実施の形態３〜６の太陽電池の製造工程を経た後、一般的な太陽電池の製造工程を用いて受光面、および裏面にパッシベーション膜を形成し、さらに、受光面のパッシベーション膜上に反射防止膜を形成する。該パッシベーション膜にはシリコン酸化膜や、シリコン窒化膜や、酸化アルミ膜などを用いることができる。反射防止膜には、例えばシリコン酸化膜や、シリコン窒化膜などを用いることができる。続いて、受光面と裏面に電極を形成する。電極は、例えば銀やアルミを含有するペーストを印刷して焼成することによって形成できる。パッシベーション膜、反射防止膜、電極、に関しては本発明を制限するものではないため、前述以外の材料や工程を用いても良い。電極の形成位置に関しては、不純物が多く拡散した低抵抗の第２導電型層上に形成されることが好ましく、第１導電型の半導体基板の外形を基準とした位置合わせや、なんらかの基準を前もって第１導電型の半導体基板に設けておくようにすることによって高濃度の第２導電型層上に電極を形成することができる。
【００７４】
実施の形態７．
実施の形態７にかかる太陽電池の製造方法は、抑制膜を除いて実施の形態１の太陽電池の製造方法と同一であるため、実施の形態１を参照することとして詳細は省略する。図１１は、本発明にかかる太陽電池の実施の形態７を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１２は、同太陽電池の製造方法の概念を説明するための図、図１３（ａ）〜（ｅ）、図１４（ａ）〜（ｃ）、図１５（ａ）および（ｂ）は、同太陽電池の製造工程図である。本実施の形態では結晶系太陽電池の一例である拡散型太陽電池（以下、太陽電池と呼ぶ場合がある）およびその製造方法について説明する。
【００７５】
実施の形態７にかかる太陽電池１０の製造方法では第１導電型の半導体基板としてのｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに抑制膜２２が形成されるが、抑制膜２２が固相拡散源からなることが実施の形態１〜６の太陽電池の製造方法と異なる。抑制膜２２にＢＳＧなどの固相拡散源を用いる。抑制膜２２は任意の領域を、例えばエッチングペーストを用いて１００℃〜４００℃で１〜３０分熱処理することによって削られ薄膜化され、抑制膜２２の上部には例えば含有する不純物濃度の異なるＢＳＧからなる、別の固相拡散源２４が形成される。ここで抑制膜２２としては、ボロン濃度が低濃度である、例えば不純物濃度１０18〜１０20のｐ型不純物の固相拡散源が用いられる一方、固相拡散源２４としては、ボロン濃度が高濃度である、例えば１０21以上の固相拡散源が用いられる。鋭意検討の結果、抑制膜２２に固相拡散源を用いたとしても抑制膜の厚さを変化させることにより、抑制膜２２上に形成した固相拡散源２４からの影響を制御することができ、不純物濃度の異なる拡散層を形成できることを筆者らは見出している。抑制膜２２に固相拡散源を用いることにより抑制膜としての機能と拡散源としての機能の双方を具備させることが可能となる。図１９は実施の形態に用いた抑制膜の厚さと不純物拡散後のシート抵抗変化を示すグラフである。また図２０に、ＢＳＧ膜上に別の固相拡散源を形成し、ＢＳＧを介して不純物を拡散させた際の不純物のピーク濃度を示すグラフを示す。縦軸は不純物最大濃度であり、固相拡散源の厚さが３０ｎｍであるものについて測定した。この結果からわかるように、固相拡散源の厚さを変化させることにより、不純物濃度の異なる拡散層を形成できることがわかる。抑制膜２２としては前述のＢＳＧ膜以外にも、ガリウムやインジウムのようにアクセプタとして機能する不純物を含む酸化膜を用いることもできる。
【００７６】
前記実施の形態１の太陽電池では、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが、ｐ型拡散層２よりも深い領域まで到達するように形成されたが、本実施の形態の太陽電池では、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが、ｐ型拡散層２の表面近傍に選択的に形成されている点が特徴である。他は本実施の形態１にかかる太陽電池と同様であり、ここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
【００７７】
製造に際しては図１２に概念図を示すように第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに形成され一部の領域が薄く形成された固相拡散源からなる抑制膜２２と、抑制膜２２よりも濃い濃度で形成された固相拡散源２４が一体となった基板を形成し、この基板に熱処理を加える。
【００７８】
まず、図１３（ａ）に示すように、本実施の形態７の太陽電池の製造方法においても実施の形態１で説明したのと同様に、適切な前処理、例えばスライス後のダメージ層の除去やテクスチャの形成を施されたｎ型単結晶シリコン基板１を用いる。
【００７９】
そしてｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに不純物拡散を抑制する抑制膜２２として、例えばシリコン酸化膜が５ｎｍから６０ｎｍ未満の厚さで形成される（図１３（ｂ））。抑制膜２２は一様に形成される。
【００８０】
一様に形成された抑制膜２２の上部に抑制膜２２の膜厚を削減することのできるエッチングペースト１１Ｓを印刷する（図１３（ｃ））。
【００８１】
エッチングペースト１１Ｓを活性化させるため、例えば１００℃〜４００℃で１〜３０分の熱処理をｎ型単結晶シリコン基板１に加え、エッチングペースト１１Ｓに抑制膜２２を侵食させる（図１３（ｄ））。その後、エッチングペースト１１Ｓをアルカリ性の溶液、例えば水酸化ナトリウム０.５〜１０重量％の水溶液に浸漬させエッチングペースト１１Ｓを除去する（図１３（ｅ））。
【００８２】
エッチングペースト１１Ｓが侵食していた部分の抑制膜２２は薄くなっており、抑制膜２２が薄い、凹み部１３が、例えば抑制膜２２の残り厚さ５ｎｍ〜３０ｎｍとなるように形成される。この凹み部１３の下層が薄い領域２２ａとなっている。ここでも抑制膜２２の残り厚さはエッチングペースト１１Ｓの侵食量によって制御することができ、主には前述のエッチングペースト１１Ｓの活性化温度と熱処理時間によって制御することができる。凹み部１３が形成された抑制膜の薄い領域２２ａの上部に第１導電型の半導体基板に拡散した際に第２導電型層を形成することのできる不純物を含有する固相拡散源２４、例えばボロンを含有するシリコン酸化膜（ＢＳＧ膜）を形成する（図１４（ａ））。
【００８３】
ここでも固相拡散源２４は抑制膜２２の凹凸に合わせて凹凸状に形成されてもよく、図１４（ａ）に図示するように固相拡散源２４の上部が平坦になるように形成されてもよい。本実施の形態では、理解の容易のため、固相拡散源２４の上部が平坦となるように図示している。抑制膜２２の厚い領域２２ｂは第１導電型の半導体基板と固相拡散源２４との距離が長い状態となり、抑制膜２２の薄い領域２２ａは第１導電型の半導体基板と固相拡散源２４との距離が短い状態となる。続いて第１導電型の半導体基板に、例えば９００℃〜１１００℃、１０分〜１２０分、の熱処理を加える。
【００８４】
図１４（ｂ）は熱処理初期の状態を示しており、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａの全面に低濃度の第２導電型層２ｄ1が形成される。一方固相拡散源からなる抑制膜２２が薄くなっている薄い抑制膜２２ａでは高濃度の不純物拡散が始まっており、抑制膜２２中に高濃度の不純物拡散層２ｄ2が形成される。さらに熱処理を加えると図１４（ｃ）に図示する状態となり、低濃度の第２導電型層２ｄ1はより深くまで形成される。固相拡散源２４からの不純物は薄い抑制膜２２ａ中を拡散し、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面にまで到達する。
【００８５】
図１５（ａ）はさらに熱処理を加えた状態を示しており、低濃度の第２導電型層２ｄ1はより深くまで形成され、第２導電型層であるｐ型拡散層２となる。さらに高濃度の不純物が第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１に拡散され高濃度の第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄも形成される。
【００８６】
その後、実施の形態１と同様に裏面の処理を実施し、図１５（ｂ）に示す形状となる。図１５（ｂ）に示すように、本実施の形態７の製造方法によれば、第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の受光面に不純物濃度が低い第２導電型層であるｐ型拡散層２が形成され、一部の領域に不純物濃度が高い第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが形成される。図１５（ｂ）には図示しているが、裏面には第１型導電層であるｎ型拡散層３が形成されても、されなくとも良い。
【００８７】
このようにして、実施の形態７に示す製造工程を得た太陽電池は一般的なパッシベーション膜の形成、反射防止膜の形成、電極の形成を得て太陽電池として製造することができる。図１１（ｂ）は本実施の形態７の製造方法を経て製造された太陽電池の一例を示す断面図である。第１導電型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａに低濃度かつ深い第２導電型層であるｐ型拡散層２が形成され、一部の領域に高濃度かつ浅い第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが形成される。第２導電型層であるｐ型拡散層２及び高濃度ｐ型拡散領域２Ｄの上部にはパッシベーション膜５ａが形成され、該パッシベーション膜５ａ上に反射防止膜６ａが形成される。受光面電極７は、不純物が高濃度に存在するために低抵抗の性質を備える第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄと接するように形成される。裏面は第１導電型層であるｎ型拡散層３と、パッシベーション膜５ｂと、反射防止膜６ｂと、裏面電極８とが形成される。
【００８８】
このような実施の形態７にかかる太陽電池の製造方法を経た太陽電池は、実施の形態１に示す効果に加え、第２導電型層である高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが、低濃度かつ浅い第２導電型層であるｐ型拡散層２の下部であるｎ型単結晶シリコン基板１の内部に形成され、高濃度の拡散層が奥深くまで形成されることが無いためキャリアの失活を防ぐことができ、よりキャリアライフタイムの長い太陽電池が実現される。さらには、低濃度かつ深い拡散層が、高濃度ｐ型拡散領域２Ｄの領域も含めて全面に形成され、基板最表面からの影響を低減できるために第２導電型層の飽和電流密度を低減でき、キャリアの失活をさらに抑制することができる。加えて、不純物を高濃度に含む高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが受光面の最表面に形成されるため、受光面電極７との接触抵抗を、実施の形態１に示す太陽電池と同様に低位に維持できる。すなわち、実施の形態７にかかる太陽電池の製造方法によれば、低い接触抵抗と、更に長いキャリアライフタイムと、を備えた高い光電変換効率を示す太陽電池が実現できる。
【００８９】
上記方法によれば、固相拡散源の形成に先立ち、開口内に、固相拡散源とは濃度の異なる下層固相拡散源を形成する工程を含む。すなわち、不純物拡散を抑制する抑制膜に拡散させる不純物を含む膜を用いる工程と、任意の領域の抑制膜を除去し開口する工程と、抑制膜と、開口部との上に濃度の異なる２層の固相拡散源を形成する工程と、熱処理によって開口部に固相拡散源から不純物を拡散させて太陽電池基板上に不純物拡散層を形成する工程と、熱処理によって抑制膜を介して固相拡散源から不純物を太陽電池基板に拡散させる工程とを備える。
【００９０】
この製造方法によれば、深い拡散層を太陽電池基板に一様に形成でき、開口した領域には新たに成膜する２層の固相拡散源が形成されるため、開口部には上記の深い拡散層とは異なる濃度の深い拡散層と浅い拡散層が形成でき、太陽電池基板に３種の異なる濃度の拡散層を一度に形成でき、抑制膜直下と、電極形成部直下と、にそれぞれ最適な拡散層を形成できるために、キャリア再結合をより抑制できるとともに接触抵抗の低い、光電変換効率に優れる太陽電池が実現される。
【００９１】
実施の形態８．
実施の形態８にかかる太陽電池の製造方法は、抑制膜と固相拡散源を除いて実施の形態１から７の太陽電池の製造方法と同一であるため、実施の形態１から７を参照することとして詳細は省略する。
【００９２】
図１６は、本発明にかかる太陽電池１０の実施の形態８を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１７及び図１８は太陽電池の製造方法の概念を説明するための図である。本実施の形態では結晶系太陽電池の一例である拡散型太陽電池（以下、太陽電池と呼ぶ場合がある）およびその製造方法について説明する。
【００９３】
本実施の形態では第１導電型の半導体基板としてのｎ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａにｎ型単結晶シリコン基板１に拡散すると第２導電型に変化させることのできる不純物を含む抑制膜２２、例えばＢＳＧが６０ｎｍ以上の厚さで形成され、抑制膜２２の一部の領域が開口される。開口された領域には固相拡散源２２Ｓ、例えばＢＳＧが１〜４０ｎｍの厚さで形成され、固相拡散源２２Ｓ上にはさらに別の固相拡散源２４が形成される。
【００９４】
図１７に示した工程を経た第１導電型の半導体基板としてのｎ型単結晶シリコン基板１を熱処理し、不純物を拡散させ第２導電型の拡散層であるｐ型拡散層２を形成させる。図１８は実施の形態８にかかる太陽電池の製造方法によって形成された太陽電池の電極などを形成する前の断面図である。受光面１Ａにはｐ型拡散層２が抑制膜２２ｂの形成されていた領域に形成され、抑制膜２２が開口されていた領域には、深い低濃度のｐ型拡散層２Ｓが形成され、深い低濃度のｐ型拡散層２Ｓの受光面１Ａ表面近傍には高濃度ｐ型拡散領域２Ｄが形成される。
【００９５】
受光面電極直下に位置する低濃度ｐ型拡散層２Ｓの不純物濃度を、受光面のキャリアを移動させる必要がある第２導電型層の不純物濃度よりも低濃度で形成できるため、受光面電極の直下でのキャリアの失活をより削減することができる。加えて、受光面電極との接触のために高濃度で形成する必要がある高濃度ｐ型拡散領域２Ｄを浅く形成でき、高濃度の不純物によりキャリアの失活を抑制できる。したがって第２導電型層であるｐ型拡散層２、及び、低濃度第２導電型層である低濃度ｐ型拡散層２Ｓ、及び高濃度ｐ型拡散領域２Ｄ、がそれぞれ領域に適した不純物濃度で形成されることにより、キャリアの再結合をより抑制させることができ、受光面電極との接触抵抗も低く抑えることができる。したがって実施の形態８にかかる太陽電池の製造方法を用いて製造された太陽電池は、長いキャリアライフタイムと低い接触抵抗を備えた、光電変換効率に優れた太陽電池が実現される。
【符号の説明】
【００９６】
１  ｎ型単結晶シリコン基板、２  ｐ型拡散層、２Ｄ  高濃度ｐ型拡散領域、２Ｓ  低濃度ｐ型拡散層、３  ｎ型拡散層、４  第２導電型層、５ａ，５ｂ  パッシベーション膜、６ａ，６ｂ  反射防止膜、７  受光面電極、７Ｂ  バス電極、７Ｇ  グリッド電極、８  裏面電極、１２，２２  抑制膜、１４，２４  固相拡散源、１１，１１Ｓ  エッチングペースト。
【図１】
2015211117.tif 000003
【図２】
2015211117.tif 000004
【図３】
2015211117.tif 000005
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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