(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２導電型の不純物元素が拡散されて所定のシート抵抗を有する第１不純物拡散層を一面側および他面側の全面に有する第１導電型の半導体基板の一面側に第１保護膜を形成する第１工程と、
前記半導体基板の他面側において、外周縁部を除いた領域に第２保護膜を形成する第２工程と、
前記第１保護膜に対して表面電極領域以外に開口を形成する第３工程と、
前記開口が形成された前記第１保護膜および前記第２保護膜をエッチングマスクとして、前記第１保護膜および前記第２保護膜が耐性を有する条件で前記半導体基板に対してエッチングを施して、前記半導体基板の一面側における前記開口の下部およびその周辺領域と前記半導体基板の他面側における外周縁部の前記第１不純物拡散層を除去する第４工程と、
前記第１保護膜および前記第２保護膜を除去する第５工程と、
前記半導体基板の全面に第２導電型の不純物元素を拡散して、前記第１不純物拡散層を前記所定のシート抵抗よりも低いシート抵抗を有する低抵抗不純物拡散層とするとともに、前記半導体基板における前記低抵抗不純物拡散層以外の領域に前記低抵抗不純物拡散層のシート抵抗よりも高いシート抵抗を有する高抵抗不純物拡散層を形成する第６工程と、
前記半導体基板の一面側における前記低抵抗不純物拡散層上に受光面側電極を形成する第７工程と、
前記半導体基板の他面側における前記高抵抗不純物拡散層以外の領域に裏面電極を形成する第８工程と、
を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記半導体基板の他面側における外周縁部に対する成膜を制限して前記第２保護膜をＣＶＤ法により成膜すること、
を特徴とする請求項１に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の外周を囲う縁取り部が前記半導体基板よりも高い位置にある成膜台板に前記半導体基板を保持して前記第２保護膜をＣＶＤ法により成膜すること、
を特徴とする請求項２に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２保護膜の成膜を制限する成膜マスクを前記半導体基板の他面側における外周縁部に配置して前記第２保護膜をＣＶＤ法により形成すること、
を特徴とする請求項２に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項５】
前記第６工程以降に、前記半導体基板の側面に形成された前記高抵抗不純物拡散層を除去する工程を有すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項６】
前記第６工程以降に、前記半導体基板の他面側の外周縁部に形成された前記高抵抗不純物拡散層の表面から前記半導体基板の内部に達する溝を形成すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光起電力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の光電変換装置の性能向上には、太陽電池を構成する基板内部に太陽光を効率良く取り込むことが大切である。このため、光入射側の基板表面にテクスチャ加工を施し、基板表面で一度反射した光を再度基板表面に入射させることで、より多くの太陽光を基板内部に取り込み、光電変換効率の向上を図っている。ここでテクスチャ加工とは、基板表面に意図的に数十ｎｍ〜数十μｍの寸法の微細凹凸を形成する加工のことである。
【０００３】
太陽電池用のシリコン基板にテクスチャ形成を行う方法として、基板が単結晶基板の場合には、エッチング速度に結晶方位依存性を有する水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ水溶液による、結晶方位を利用した異方性エッチングが広く用いられる。例えば（１００）面の基板表面に対してこの異方性エッチングを行うと、（１１１）面が露出したピラミッド状のテクスチャが基板表面に形成される。
【０００４】
また、単結晶基板にテクスチャを形成する場合は、エッチングマスクを利用すると理想的な逆ピラミッドテクスチャを基板表面に形成することができ、写真製版法等によるエッチングマスクを用いた方法が実用化されている。しかし、写真製版法はプロセスコストが高く、また大型の基板には適用しにくいという欠点があった。
【０００５】
一方、写真製版に代わるエッチングマスクの形成方法として、例えばシリコン基板の表面に開口部を有するエッチングマスク膜を形成し、このマスク膜表面に対してエアーブラスト加工を実施することで、マスク開口部に凹部からなるテクスチャを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、シリコン基板の表面にエッチングマスク膜を形成し、このマスク膜表面に対してエアーブラスト加工を実施することでマスク表面に開口部を形成し、引き続きエッチング加工を実施することでテクスチャを形成する方法を本発明者らは提案している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４３６０１号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１２８３２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、エッチングによる基板厚の減少に起因した光電変換効率の低下を抑制するために、テクスチャを形成しないシリコン基板の裏面側にもエッチング防止のために保護マスクを形成する必要がある。また、拡散層の形成に一般的なチューブ型の拡散炉を用いる場合には、シリコン基板の全面に拡散が行われる。さらに、ペースト電極の印刷焼成工程では、電極ペーストの印刷はみ出しによる不良発生防止のために、シリコン基板全面への電極印刷ができないという制限がある。
【０００９】
これらのことから、上記従来の方法により製造された光起電力装置では、裏面の周辺部に裏面電極が形成できずに、拡散層が残った状態の縁取りが生じる。このため、光起電力装置の裏面側の外周縁部でのキャリア再結合により、基板内で発生した電荷を効率良く集電することができず、光電変換効率が低下する、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光起電力装置の裏面側でのキャリア再結合に起因した光電変換効率の低下が防止された光電変換効率に優れた光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光起電力装置の製造方法は、第２導電型の不純物元素が拡散されて所定のシート抵抗を有する第１不純物拡散層を一面側および他面側の全面に有する第１導電型の半導体基板の一面側に第１保護膜を形成する第１工程と、前記半導体基板の他面側において、外周縁部を除いた領域に第２保護膜を形成する第２工程と、前記第１保護膜に対して表面電極領域以外に開口を形成する第３工程と、前記開口が形成された前記第１保護膜および前記第２保護膜をエッチングマスクとして、前記第１保護膜および前記第２保護膜が耐性を有する条件で前記半導体基板に対してエッチングを施して、前記半導体基板の一面側における前記開口の下部およびその周辺領域と前記半導体基板の他面側における外周縁部の前記第１不純物拡散層を除去する第４工程と、前記第１保護膜および前記第２保護膜を除去する第５工程と、前記半導体基板の全面に第２導電型の不純物元素を拡散して、前記第１不純物拡散層を前記所定のシート抵抗よりも低いシート抵抗を有する低抵抗不純物拡散層とするとともに、前記半導体基板における前記低抵抗不純物拡散層以外の領域に前記低抵抗不純物拡散層のシート抵抗よりも高いシート抵抗を有する高抵抗不純物拡散層を形成する第６工程と、前記半導体基板の一面側における前記低抵抗不純物拡散層上に受光面側電極を形成する第７工程と、前記半導体基板の他面側における前記高抵抗不純物拡散層以外の領域に裏面電極を形成する第８工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光起電力装置の裏面側でのキャリア再結合に起因した光電変換効率の低下を防止して、光起電力装置の光電変換効率を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる選択エミッタ型の光起電力装置の構成を示す断面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、ｎ型不純物拡散層が形成されたｐ型シリコン基板をＣＶＤ成膜用の台板に配置してＣＶＤ法により表面用エッチングマスクを成膜した状態を示す断面図である。
【図２−２】図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、表面用エッチングマスクが形成されたｐ型シリコン基板の他面側に裏面用エッチングマスクをＣＶＤ法により成膜する状態を示す模式図である。
【図２−３】図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、ｐ型シリコン基板に表面用エッチングマスクと裏面用エッチングマスクとが形成された状態を示す断面図である。
【図２−４】図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、表面用エッチングマスクに対して微細穴空け加工を施した状態を示す断面図である。
【図２−５】図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、エッチング時のｐ型シリコン基板の状態を示す断面図である。
【図２−６】図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、エッチング後に表面用エッチングマスクおよび裏面用エッチングマスクが除去された状態のｐ型シリコン基板を示す断面図である。
【図２−７】図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、２回目の拡散処理後のｐ型シリコン基板の状態を示す断面図である。
【図２−８】図２−８は、本発明の実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、受光面側電極および裏面電極が形成され完成した光起電力装置を示す断面図である。
【図３−１】図３−１は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、ｐ型シリコン基板のｎ型不純物拡散層上にエッチングマスクが形成された状態を示す断面図である。
【図３−２】図３−２は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、エッチングマスクに対して微細穴空け加工を施した状態を示す断面図である。
【図３−３】図３−３は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、エッチング時のｐ型シリコン基板の状態を示す断面図である。
【図３−４】図３−４は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、エッチング後にエッチングマスクが除去された状態のｐ型シリコン基板を示す断面図である。
【図３−５】図３−５は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、２回目の拡散処理後のｐ型シリコン基板の状態を示す断面図である。
【図３−６】図３−６は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図であり、受光面側電極および裏面電極が形成されて完成した光起電力装置を示す断面図である。
【図４】図４は、ｐｎ分離溝によりｐｎ分離を行った実施の形態２にかかる光起電力装置を示す断面図である。
【図５】図５は、ｐｎ分離溝によりｐｎ分離を行った従来の他の光起電力装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュール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り、各図面間においても同様である。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる選択エミッタ型の光起電力装置の構成を示す断面図である。図１に示す光起電力装置は、基板表層に第２導電型（ｎ型）の不純物元素を拡散した不純物拡散層であるｎ型不純物拡散層２を有する第１導電型（ｐ型）の半導体基板であるｐ型シリコン基板１と、ｐ型シリコン基板１の受光面側の面（表面）に形成された受光面側電極５と、ｐ型シリコン基板１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された裏面電極６とを備える。ｐ型シリコン基板１の受光面側の表面には、複数の微細凹凸からなるテクスチャ構造７が形成されている。光起電力装置の側面部は、効率良く発電させるために、ｎ型電極である受光面側電極５に接続されたｎ型不純物拡散層２とｐ型電極である裏面電極６とを電気的に絶縁させるＰＮ分離構造（ｐｎ分離部８）が設けられている。
【００１６】
ここでは、第１導電型（ｐ型）の半導体基板としてｐ型シリコン基板１を用いているが、ｐ型シリコン基板１の代わりに光起電力装置に通常用いられるｐ型半導体基板を用いてもよい。また、ｎ型の半導体基板にｐ型不純物拡散層を備える構成としてもよい。
【００１７】
ｎ型不純物拡散層２は、第１の拡散層である低抵抗ｎ型不純物拡散層３と第２の拡散層である高抵抗ｎ型不純物拡散層４とからなる。高抵抗ｎ型不純物拡散層４は、低抵抗ｎ型不純物拡散層３と比べてシート抵抗値が大きいｎ型不純物拡散層である。低抵抗ｎ型不純物拡散層３は、ｐ型シリコン基板１の受光面側の表面において受光面側電極５の下部領域およびその近傍と、外周縁部とに形成されている。高抵抗ｎ型不純物拡散層４は、ｐ型シリコン基板１の受光面側の表面におけるテクスチャ構造７の表面と、ｐ型シリコン基板１の受光面側の裏面における外周縁部に形成されている。すなわち、この光起電力装置は、ｐ型シリコン基板１の受光面側の表面における受光面側電極５の形成領域が受光面領域よりも低いシート抵抗領域とされた選択エミッタ型の光起電力装置である。
【００１８】
受光面側電極５は、例えばグリッド電極およびバス電極を含んで構成される櫛形状の銀電極が用いられる。裏面電極６は、ｐ型シリコン基板１の受光面側の裏面において外周縁部を除いた領域に形成されている。なお、光起電力装置の受光面側には反射防止膜が形成されることが好ましいが、本発明とは直接関係がないため反射防止膜の記載および詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記のように構成された実施の形態１にかかる光起電力装置は、従来の光起電力装置では受光面側の電極形成領域と同等のシート抵抗を有する低抵抗ｎ型不純物拡散層３が形成されている裏面側の外周縁部に、受光面と同等のシート抵抗を有する高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成されている。これにより、裏面側の外周縁部でのキャリア再結合を抑制して、ｐ型シリコン基板１で発生した電荷を効率良く集電できるため、短絡電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）および曲線因子が増加し、光電変換効率（％）が向上する。したがって、実施の形態１にかかる光起電力装置によれば、光電変換効率に優れた光起電力装置を実現できる。
【００２０】
つぎに、上記のように構成された実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法について図２−１〜図２−８を参照して説明する。図２−１〜図２−８は、実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図である。
【００２１】
まず、基板厚みが１００μｍ〜２００μｍ程度のｐ型シリコン基板１に対して１回目のリン（Ｐ）の拡散処理を行って、ｐ型シリコン基板１の全面にｎ型不純物拡散層１１を形成する。ｎ型不純物拡散層１１のシート抵抗は、例えば５０Ω／□以下の低抵抗とされる。つぎに、ｎ型不純物拡散層１１が形成されたｐ型シリコン基板１をＣＶＤ成膜用の台板２１に配置する。そして、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる表面用エッチングマスク１２をＣＶＤ法によりｐ型シリコン基板１の一面側（受光面側）のｎ型不純物拡散層１１上に形成する。
【００２２】
図２−１は、ｎ型不純物拡散層１１が形成されたｐ型シリコン基板１をＣＶＤ成膜用の台板２１に配置してＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法により表面用エッチングマスク１２を成膜する状態を示す断面図である。ここで、ＣＶＤ成膜用の台板２１は、成膜時のｐ型シリコン基板１の位置ずれを防止するために、ｐ型シリコン基板１の厚さ程度またはこれよりも浅い程度の掘り込みが形成されている。このため、ｐ型シリコン基板１の表面全面に表面用エッチングマスク１２が形成される。
【００２３】
つぎに、表面用エッチングマスク１２が形成されたｐ型シリコン基板１をＣＶＤ成膜用の台板２１から取り出してＣＶＤ成膜用の台板２２に配置する。そして、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる裏面用エッチングマスク１３をＣＶＤ法によりｐ型シリコン基板１の他面側（裏面側）のｎ型不純物拡散層１１上に形成する。そして、表面用エッチングマスク１２と裏面用エッチングマスク１３とが形成されたｐ型シリコン基板１をＣＶＤ成膜用の台板２２から取り出す。
【００２４】
図２−２は、表面用エッチングマスク１２が形成されたｐ型シリコン基板１の他面側に裏面用エッチングマスク１３をＣＶＤ法により成膜する状態を示す模式図である。図２−３は、ｐ型シリコン基板１に表面用エッチングマスク１２と裏面用エッチングマスク１３とが形成された状態を示す断面図である。ここで、ＣＶＤ成膜用の台板２２は、表面用エッチングマスク１２が形成されたｐ型シリコン基板１の厚さよりも充分に深い掘り込みが形成されている。このため、ｐ型シリコン基板１の他面側の周辺部は成膜が制限され、ｐ型シリコン基板１の他面側のｎ型不純物拡散層１１の表面には、裏面用エッチングマスク１３の膜厚が薄いまたは裏面用エッチングマスク１３が成膜されない領域（以下、露出領域１１ａと呼ぶ）が形成される。
【００２５】
この掘り込みの深さは、裏面用エッチングマスク１３の成膜を制限したい長さと同等またはその１０倍程度の高さとすればよい。成膜を制限したい長さは、ｐ型シリコン基板１の外形からの長さである。例えばｐ型シリコン基板１の外形から１ｍｍ幅の領域の成膜を制限したい場合は掘り込みの深さは１ｍｍ〜１０ｍｍとされればよい。
【００２６】
また、ここでは縁取りが基板成膜面よりも高い位置にあるＣＶＤ成膜用の台板２２を使用する場合について説明したが、ＣＶＤ成膜用の台板２２を使用する代わりに、成膜を制限する成膜マスクをｐ型シリコン基板１の他面側の外周縁部に被着させて裏面用エッチングマスク１３をＣＶＤ法により形成してもよい。この場合も、ｐ型シリコン基板１の他面側の外周縁部に露出領域１１ａを形成できる。
【００２７】
つぎに、表面用エッチングマスク１２に対して微細穴空け加工を施す。すなわち、ブラスト加工処理またはレーザー加工処理により、ｐ型シリコン基板１においてテクスチャ構造を形成する領域のみの領域に対応する表面用エッチングマスク１２に複数の微細開口１２ａを空ける。微細開口１２ａは、例えば径が３μｍ〜１０μｍ程度、穴密度が２〜１００個／５０平方μｍ程度が好ましい。ここで、テクスチャ構造を形成しない領域は、受光面側電極５を形成する領域（電極形成領域）となる。図２−４は、表面用エッチングマスク１２に対して微細穴空け加工を施した状態を示す断面図である。
【００２８】
つぎに、微細穴空け加工が施された表面用エッチングマスク１２をマスクとして、ｐ型シリコン基板１に対してエッチングを施す。エッチングとしては、例えばアルカリ溶液やフッ硝酸等を用いた湿式エッチングを実施する。これにより、微細穴空け加工が施された部分に対応するｎ型不純物拡散層１１およびｐ型シリコン基板１がエッチングされ、ｐ型シリコン基板１の一面側の表面にテクスチャ構造７が形成される。また、ｐ型シリコン基板１の側面およびｐ型シリコン基板１の他面側における露出領域１１ａではエッチングが進み、ｎ型不純物拡散層１１が除去される。
【００２９】
これにより、ｎ型不純物拡散層１１は、ｐ型シリコン基板１の一面側における電極形成領域および外周縁部と、ｐ型シリコン基板１の他面側において外周縁部を除いた領域に残存する。その後、表面用エッチングマスク１２および裏面用エッチングマスク１３を除去する。図２−５は、エッチング時のｐ型シリコン基板１の状態を示す断面図である。図２−６は、エッチング後に表面用エッチングマスク１２および裏面用エッチングマスク１３が除去された状態のｐ型シリコン基板１を示す断面図である。
【００３０】
つぎに、ｐ型シリコン基板１に対して２回目のリン（Ｐ）の拡散処理を行う。このリン（Ｐ）の拡散処理により、ｐ型シリコン基板１の一面側においてテクスチャ構造７が形成された領域と、ｐ型シリコン基板１の側面部と、ｐ型シリコン基板１の他面側の外周縁部とに、例えばシート抵抗が６０Ω／□以上の高抵抗の拡散層である高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成される。また、このリン（Ｐ）の拡散処理により、ｐ型シリコン基板１の一面側および他面側におけるｎ型不純物拡散層１１は、拡散処理が２回行われることにより、例えばシート抵抗が５０Ω／□以下の低抵抗の拡散層である低抵抗ｎ型不純物拡散層３となる。これにより、ｎ型不純物拡散層２として、低抵抗ｎ型不純物拡散層３と高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成される。図２−７は、２回目の拡散処理後のｐ型シリコン基板１の状態を示す断面図である。
【００３１】
つぎに、ｐ型シリコン基板１の側面部のｐｎ接合のショート部分９をプラズマエッチング等で除去することによりｐｎ分離を行ってｐｎ分離部８を形成する。さらに、必要に応じてｐ型シリコン基板１の表裏面にシリコン窒化膜などの反射防止膜（図示せず）を形成した後、図２−８に示すように受光面側電極５および裏面電極６を形成する。受光面側電極５および裏面電極６は、例えば電極ペーストをスクリーン印刷により印刷した後に焼成を行うことにより形成する。裏面電極６の形成後、ｐ型シリコン基板１の他面側における外周縁部には、高抵抗ｎ型不純物拡散層４が残存している。図２−８は、受光面側電極５および裏面電極６が形成されて完成した光起電力装置を示す断面図である。以上のようにして、図１に示す光起電力装置が作製される。
【００３２】
つぎに、比較のため、熱酸化炉を用いてｐ型シリコン基板１の全面にエッチングマスクを形成する従来の製造方法について図３−１〜図３−６を参照して説明する。図３−１〜図３−６は、従来の光起電力装置の製造方法を模式的に示す断面図である。
【００３３】
まず、基板厚みが１００μｍ〜２００μｍ程度のｐ型シリコン基板１に対して１回目のリン（Ｐ）の拡散処理を行って、ｐ型シリコン基板１の全面にｎ型不純物拡散層１１を形成する。ｎ型不純物拡散層１１のシート抵抗は、例えば５０Ω／□以下の低抵抗とされる。つぎに、ｎ型不純物拡散層１１が形成されたｐ型シリコン基板１を熱酸化炉に投入して加熱することにより、厚さが１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなるエッチングマスク３１をｐ型シリコン基板１のｎ型不純物拡散層１１上に形成する。この場合は、ｐ型シリコン基板１のｎ型不純物拡散層１１上の全面にエッチングマスク３１が形成されるため、上述した露出領域１１ａに対応する領域は形成されない。図３−１は、ｐ型シリコン基板１のｎ型不純物拡散層１１上にエッチングマスク３１が形成された状態を示す断面図である。
【００３４】
つぎに、エッチングマスク３１に対して微細穴空け加工を施す。すなわち、ブラスト加工処理またはレーザー加工処理により、ｐ型シリコン基板１においてテクスチャ構造を形成する領域のみに対応する領域のエッチングマスク３１に複数の微細開口３１ａを空ける。微細開口３１ａは、例えば径が３μｍ〜１０μｍ程度、穴密度が２〜１００個／５０平方μｍ程度とされる。ここで、テクスチャ構造を形成しない領域は、受光面側電極５を形成する領域（電極形成領域）となる。図３−２は、エッチングマスク３１に対して微細穴空け加工を施した状態を示す断面図である。
【００３５】
つぎに、微細穴空け加工が施されたエッチングマスク３１をマスクとして、ｐ型シリコン基板１においてエッチングマスク３１に対してエッチングを施す。エッチングとしては、例えばアルカリ溶液やフッ硝酸等を用いた湿式エッチングを実施する。これにより、微細穴空け加工が施された部分に対応するｎ型不純物拡散層１１およびｐ型シリコン基板１がエッチングされ、ｐ型シリコン基板１の一面側（受光面側）の表面にテクスチャ構造７が形成される。また、ｐ型シリコン基板１の他面側（裏面側）には上述した露出領域１１ａに対応する領域がないため、ｐ型シリコン基板１の他面側はエッチングされない。
【００３６】
これにより、ｎ型不純物拡散層１１は、ｐ型シリコン基板１の一面側における電極形成領域および外周縁部と、ｐ型シリコン基板１の他面側の全面に残存する。その後、エッチングマスク３１を除去する。図３−３は、エッチング時のｐ型シリコン基板１の状態を示す断面図である。図３−４は、エッチング後にエッチングマスク３１が除去された状態のｐ型シリコン基板１を示す断面図である。
【００３７】
つぎに、ｐ型シリコン基板１に対して２回目のリン（Ｐ）の拡散処理を行う。このリン（Ｐ）の拡散処理により、ｐ型シリコン基板１の一面側においてテクスチャ構造７が形成された領域のみに、例えばシート抵抗が６０Ω／□以上の高抵抗の拡散層である高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成される。また、このリン（Ｐ）の拡散処理により、ｎ型不純物拡散層１１は、拡散処理が２回行われることにより、例えばシート抵抗が５０Ω／□以下の低抵抗の拡散層である低抵抗ｎ型不純物拡散層３となる。これにより、ｎ型不純物拡散層２として、低抵抗ｎ型不純物拡散層３と高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成される。この場合は、ｐ型シリコン基板１の他面側の全面に低抵抗ｎ型不純物拡散層３が形成される。図３−５は、２回目の拡散処理後のｐ型シリコン基板１の状態を示す断面図である。
【００３８】
つぎに、ｐ型シリコン基板１の側面部のｐｎ接合のショート部分９をプラズマエッチング等で除去することによりｐｎ分離を行ってｐｎ分離部８を形成する。さらに、必要に応じてｐ型シリコン基板１の表裏面にシリコン窒化膜などの反射防止膜（図示せず）を形成した後、図３−６に示すように受光面側電極５および裏面電極６を形成する。受光面側電極５および裏面電極６は、例えば電極ペーストをスクリーン印刷により印刷した後に焼成を行うことにより形成する。図３−６は、受光面側電極５および裏面電極６が形成されて完成した光起電力装置を示す断面図である。以上のようにして、従来の光起電力装置が作製される。
【００３９】
このような製造方法により作製された従来の光起電力装置では、図３−６に示すようにｐ型シリコン基板１の裏面側における外周縁部には、低抵抗ｎ型不純物拡散層３が残存している。このため、光起電力装置の裏面側の外周縁部でのキャリア再結合により、ｐ型シリコン基板１内で発生した電荷を効率良く集電することができず、光電変換効率が低下する、という問題が生じる。
【００４０】
上述した実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法では、表面用エッチングマスク１２および裏面用エッチングマスク１３をＣＶＤ法により形成し、裏面用エッチングマスク１３の形成時にｐ型シリコン基板１の裏面側に露出領域１１ａを形成する。そして、１回目の拡散処理において露出領域１１ａに形成されたｎ型不純物拡散層１１をテクスチャ構造７の形成時にエッチング除去し、その後、２回目の拡散処理を実施する。これにより、実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法では、従来の光起電力装置では受光面側の電極形成領域と同等のシート抵抗を有する低抵抗ｎ型不純物拡散層３が形成されている裏面側の外周縁部に、受光面と同等のシート抵抗を有する高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成される。
【００４１】
このように作製された光起電力装置では、ｐ型シリコン基板１の裏面側の拡散層が高抵抗ｎ型不純物拡散層４とされるため、裏面側の外周縁部でのキャリア再結合を抑制して、ｐ型シリコン基板１で発生した電荷を効率良く集電でき、短絡電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）および曲線因子が増加し、光電変換効率（％）が向上する。したがって、実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法によれば、光電変換効率に優れた光起電力装置を実現できる。
【００４２】
上述した実施の形態１にかかる光起電力装置（実施例１）について性能評価した結果を表１に示す。また比較例として、上述した従来の光起電力装置（比較例１）について性能評価した結果を表１に併せて示す。
【００４３】
【表１】
0005718782.tif 000002
【００４４】
表１からわかるように、実施例１の光起電力装置では、比較例１の光起電力装置よりも短絡電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）および曲線因子が増加し、その結果として光電変換効率（％）が向上している。これは、実施例１の光起電力装置では、比較例１の光起電力装置では低抵抗ｎ型不純物拡散層３が形成されている裏面側の外周縁部に高抵抗ｎ型不純物拡散層４が形成されていることに因る効果である。
【００４５】
また、実施例１の光起電力装置の裏面側の外周縁部の高抵抗ｎ型不純物拡散層４を除去した場合についても性能評価した。その結果、この光起電力装置は、実施例１の光起電力装置よりも光電変換効率（％）が若干低下していた。このことより、光起電力装置の裏面側の外周縁部に高抵抗ｎ型不純物拡散層４が存在した方が良好な光電変換効率（％）が得られると言える。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２では、上述した実施の形態１にかかる光起電力装置の製造方法において、プラズマエッチング等による基板側面部の除去加工の代わりにレーザー加工等による溝加工によりｐｎ分離を行う場合について説明する。
【００４７】
図４は、ｐｎ分離溝１０によりｐｎ分離を行った実施の形態２にかかる光起電力装置を示す断面図である。この光起電力装置では、裏面側の高抵抗ｎ型不純物拡散層４の表面からｐ型シリコン基板１の内部にまで達するｐｎ分離溝１０をレーザー加工で形成することにより、ｐｎ分離が施されている。実施の形態２にかかる光起電力装置は、ｐｎ分離の構造以外は実施の形態１にかかる光起電力装置と同じ構成を有する。このようにｐｎ分離位置がｐ型シリコン基板１の裏面に配置されることにより、発電に寄与する受光面側のｎ型不純物拡散層２の領域が増加し、発電効率を向上させることができる。
【００４８】
ｐｎ分離溝１０を形成するレーザー加工は、例えば赤外線レーザーまたは緑色レーザーを用いて、出力２０〜５０Ｗ、ビーム径３０〜５０μｍ、走査速度１００〜１０００ｍｍ／秒程度で、ｐ型シリコン基板１の端部から２００μｍ〜８００μｍ程度の位置を加工するとよい。なお、上記の条件は一例であって、光起電力装置として暗時逆方向電圧印加時のリーク電流を規定値以下とできればよく、例えば暗時逆方向電圧が−５Ｖ時にリーク電流を３Ａ程度以下にできればよい。
【００４９】
図５は、ｐｎ分離溝１０によりｐｎ分離を行った従来の他の光起電力装置を示す断面図である。この光起電力装置では、裏面側の低抵抗ｎ型不純物拡散層３の表面からｐ型シリコン基板１の内部にまで達するｐｎ分離溝１０をレーザー加工で形成することにより、ｐｎ分離が施されている。この従来の他の光起電力装置は、ｐｎ分離の構造以外は上述した従来の光起電力装置と同じ構成を有する。
【００５０】
上述した実施の形態２にかかる光起電力装置（実施例２）について性能評価した結果を表２に示す。また比較例として、上述した従来の他の光起電力装置（比較例２）について性能評価した結果を表２に併せて示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
プラズマエッチング等による基板側面部の除去加工の代わりにレーザー加工等による溝加工によりｐｎ分離を行うことより、比較例２の光起電力装置では、ｐ型シリコン基板１の端部の拡散層が低抵抗ｎ型不純物拡散層３となる。一方、実施例２の光起電力装置では、ｐ型シリコン基板１の端部の拡散層は、より発電に寄与し裏面側の外周縁部でのキャリア再結合を抑制する高抵抗ｎ型不純物拡散層４となる。これにより、表２からわかるように、実施例２の光起電力装置では、比較例２の光起電力装置よりも短絡電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）および曲線因子が増加し、その結果として光電変換効率（％）が向上している。そして、実施例２の光起電力装置では、実施例１の光起電力装置よりもさらに光電変換効率（％）が向上している。
【００５３】
また、実施の形態２にかかる光起電力装置においては、裏面電極６とｐｎ分離溝１０との間の高抵抗ｎ型不純物拡散層４の面積が少なくなる程、光電変換効率を高めることができる。このため、裏面電極６の形状に沿って加工を行うことにより、より光電変換効率を高めることができる。なお、レーザーが裏面電極６上にかかるとｐｎ分離ができなくなる虞があるため、裏面電極６から若干の間隔をおいた状態で加工することが好ましい。
【００５４】
上述したように、実施の形態２によれば、より光電変換効率に優れた光起電力装置が実現できる。
【００５５】
また、上記の実施の形態で説明した構成を有する光起電力装置を複数形成し、隣接する光起電力装置同士を電気的に直列または並列に接続することにより、光電変換効率に優れた光起電力モジュールが実現できる。この場合は、例えば隣接する光起電力装置の一方の受光面側電極５と他方の裏面電極６とを電気的に接続すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる光起電力装置は、光電変換効率の高い光起電力装置の実現に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ｐ型シリコン基板
２  ｎ型不純物拡散層
３  低抵抗ｎ型不純物拡散層
４  高抵抗ｎ型不純物拡散層
５  受光面側電極
６  裏面電極
７  テクスチャ構造
８  ｐｎ分離部
９  ｐｎ接合のショート部分
１０  ｐｎ分離溝
１１  ｎ型不純物拡散層
１１ａ  露出領域
１２  表面用エッチングマスク
１２ａ  微細開口
１３  裏面用エッチングマスク
２１  ＣＶＤ成膜用の台板
２２  ＣＶＤ成膜用の台板
３１  エッチングマスク
３１ａ  微細開口
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図２−７】
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【図２−８】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図４】
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【図５】
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