(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビアホールを備えた第１導電型の基板と、
前記基板に位置し前記第１導電型と反対の第２導電型のエミッタ層と、
前記エミッタ層に電気的に接続される複数の第１電極と、
前記複数のビアホールを通じて前記第１電極と電気的に接続される複数の集電部、及び
前記基板に電気的に接続される複数の第２電極とを含み、
前記複数のビアホールは前記基板に対して４５°ないし９０°の傾斜角度を有するように形成され、
前記複数のビアホールのうち基板の中心部に形成されたビアホールは前記角度が垂直に近く、
前記複数のビアホールのうち基板の周辺部に形成されたビアホールは基板の中心に向かって傾いた傾斜角度を有し、
前記ビアホールの内部には前記集電部で満たされなかった空いた空間が存在し、前記空いた空間は前記基板の中心部で形成されたビアホールより前記周辺部に形成されたビアホールではさらに多く、
前記集電部は、
前記基板の中心部で形成されたビアホールにおいて、ビアホールの上部面の全体を満たされた状態で前記ビアホールの上部に位置する前記第１電極と全体で接触し、
前記基板の周辺部に形成されたビアホールにおいて、
ビアホールの上部面の一部だけ満たす状態で前記ビアホールの上部に位置する前記第１電極と部分的に接触する太陽電池。
【請求項２】
前記複数のビアホールの傾斜角度は形成された前記基板での位置によって異なる請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記複数のビアホールは前記傾斜角度に応じて互いに異なる水平断面形状を有する請求項１記載の太陽電池。
【請求項４】
前記傾斜角度が増加するほど前記ビアホールの水平断面形状は円形に近くなる請求項３記載の太陽電池。
【請求項５】
前記複数のビアホールは異なる断面積を有する請求項１記載の太陽電池。
【請求項６】
前記ビアホールの傾斜角度が減少すると前記断面積の大きさが増加する請求項５記載の太陽電池。
【請求項７】
前記複数のビアホールは同一の角度を有する少なくとも二つのビアホールを含む請求項１記載の太陽電池。
【請求項８】
前記少なくとも二つのビアホールは同じ行に位置する請求項７記載の太陽電池。
【請求項９】
前記少なくとも二つのビアホールは同じ列に位置する請求項７記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記少なくとも二つのビアホールは最大角度を有するビアホールから同一の距離に位置する請求項７記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記最大角度は基板に対して９０゜である請求項１０記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記複数の第１電極は前記基板の一表面に形成され、前記複数の集電部は前記一表面と反対側の基板表面に形成される請求項１記載の太陽電池。
【請求項１３】
第１導電型の基板に前記基板に対して４５°ないし９０°の傾斜角度を有するように複数のビアホールを形成し、
前記第１導電型と反対の第２導電型のエミッタ層を前記基板に形成し、
前記エミッタ層に電気的に接続される複数の第１電極を形成し、
前記複数のビアホールを通じて前記複数の第１電極に電気的に接続される複数の集電部を形成し、そして
前記基板に電気的に接続される複数の第２電極を形成することを含み、
前記複数のビアホールのうち基板の中心部に形成されたビアホールは前記角度が垂直に近く、
前記複数のビアホールのうち基板の周辺部に形成されたビアホールは基板の中心に向かって傾いた傾斜角度を有するように形成され、
前記ビアホールの内部には前記集電部で満たされなかった空いた空間が存在するように形成され、前記空いた空間は前記基板の中心部で形成されたビアホールより前記周辺部に形成されたビアホールでさらに多く形成され、
前記基板の中心部で形成されたビアホールにおいて、
前記集電部は、前記ビアホールの上部面の全体を満たされた状態で前記ビアホールの上部に位置する前記第１電極と全体で接触し、
前記基板の周辺部に形成されたビアホールにおいて、前記集電部は、ビアホールの上部面の一部だけ満たす状態で前記ビアホールの上部に位置する前記第１電極と部分的に接触する太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記複数のビアホールの傾斜角度は前記ビアホールの形成された前記基板の位置によって異なる請求項１３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記複数のビアホールは同一の角度を有する少なくとも二つのビアホールを備えるように形成された請求項１３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記複数のビアホールを形成することは少なくとも一つのレーザを使用して行われる請求項１３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記複数の第１電極は前記基板の一表面に形成され、前記複数の集電部は前記一表面と反対側の基板表面に形成される請求項１３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資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギに対する関心が高くなっている。その中でも太陽電池は太陽エネルギから電気エネルギを生産する電池として、エネルギ資源が豊かで環境汚染に対する問題点がなく注目されている。
【０００３】
一般的な太陽電池はＰ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)の半導体からなる基板(substrate)及びエミッタ層(emitter layer)、そして基板とエミッタ層にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ層の界面にはＰ−ｎ接合が形成される。
【０００４】
このような太陽電池に光が入射されると半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対は光起電力効果によって電荷である電子と正孔にそれぞれ分離して電子と正孔はｎ型の半導体とＰ型半導体の方に、例えばエミッタ層と基板の方に移動し、基板とエミッタ層と電気的に接続された電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
【０００５】
この時、エミッタ層と基板の上には、エミッタ層と基板に接続された電極とそれぞれ接続されるバス バー(bus bar)のような少なくとも一つの集電部(current collectors)を位置させ、これらの電極で収集された電荷が隣接した集電部を通じて外部に接続された負荷に容易に移動するようにする。
【０００６】
しかし、この場合、光が入射されない基板の上だけではなく光が入射される面、すなわち、受光面に形成されたエミッタ層上にも集電部が位置するので、集電部によって光の入射面積が減少し太陽電池の効率が低下する。
【０００７】
したがって集電部による太陽電池の効率減少を減らすため、ビアホール(via hole)を通じてエミッタ層と接続される集電部を、受光面の反対側に位置した基板の後面に位置させた金属包装透過型(metal wrap through、MWT)太陽電池などが開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的とするところは、太陽電池の不良率を減らすことにある。
【０００９】
本発明の他の目的とするところは、太陽電池の動作効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために 本発明の一特徴による太陽電池は複数のビアホールを備えた第１導電型の基板、前記基板に位置し前記第１導電型と反対の第２導電型のエミッタ層、前記エミッタ層に電気的に接続される複数の第１電極、前記複数のビアホールを通じて前記第１電極と電気的に接続される複数の集電部、そして前記基板に電気的に接続される複数の第２電極を含み、前記複数のビアホールは異なる角度を有する少なくとも二つのビアホールを含む。
【００１１】
前記少なくとも二つの角度は前記ビアホールの形成位置によって変わりえる。
【００１２】
前記少なくとも二つのビアホールは異なる水平断面形状を有しえる。
【００１３】
前記角度が増加するほど前記ビアホールの水平断面形状は円形に近くなりえる。
【００１４】
前記少なくとも二つのビアホールは異なる断面積を有しえる。
【００１５】
前記断面積の大きさは前記ビアホールの角度が減少するほど増加しえる。
【００１６】
前記複数のビアホールは同一の角度を有する少なくとも二つのビアホールを備えうる。
【００１７】
前記少なくとも二つのビアホールは同じ行に位置しえる。
【００１８】
前記少なくとも二つのビアホールは同じ列に位置しえる。
【００１９】
前記少なくとも二つのビアホールは最大角度を有するビアホールから同一の距離に位置しえる。
【００２０】
前記最大角度は基板に対して９０ ゜で有り得る。前記異なる角度はそれぞれ前記基板に対して約４５ ゜乃至約９０ ゜で有り得る。
【００２１】
本発明のまた他の特徴による太陽電池の製造方法は第１導電型の基板に複数のビアホールを形成するステップと、前記第１導電型と反対の第２導電型のエミッタ層を前記基板に形成するステップ、前記エミッタ層に電気的に接続される複数の第１電極を形成するステップ、前記複数のビアホールを通じて前記複数の第１電極に電気的に接続された複数の集電部を形成するステップ、そして前記基板に電気的に接続された複数の第２電極を形成するステップを含み、前記複数のビアホールは異なる角度を有する少なくとも二つのビアホールを備えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のこのような特徴によって、ビアホールを通じる第１電極と集電部間の接続が安全に成り立って太陽電池の不良率が減少し太陽電池の動作効率が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池の部分斜視図である。
【図２】図１に示した太陽電池のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によって基板に形成されたビアホールを示した図である。
【図４】本発明の一実施形態によってレーザビームの照射位置と基板の移動方向によるビアホールの角度及び水平断面形状を示した例である。
【図５】本発明の一実施形態によってビアホール形成装置の初期位置によるビアホールの角度及び水平断面形状を示した例である。
【図６】本発明の一実施形態によって二つのビアホール形成装置を利用し複数のビアホールを形成する時、基板の位置によるビアホールの角度及び水平断面形状を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るビアホールの角度によってビアホール内部に存在する前面電極用集電部の大きさの変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の上記及び他の目的と構成は、添付図面と関連して示された、以下の好適な実施の形態から明確となるだろう。
以下に添付図面を参照しながら、当業者が発明を実施できるように本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。当業者が考えうるように、本発明はいろいろ相異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
【００２５】
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似の部分に対しては同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。また何れの部分が他の部分上に「全体的」に形成されていると言う時には他の部分の全面(または前面)に形成されていることだけでなく端の一部には形成されないことも意味する。
【００２６】
それでは添付した図面を参照にして本発明の一実施形態に係る太陽電池に対して説明する。
【００２７】
先ず、図１ないし図７を参照にして本発明の一実施形態に係る太陽電池に対して詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施形態に係る太陽電池の部分斜視図であり、図２は図１に示した太陽電池のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は本発明の一実施形態により基板に形成されたビアホールを示した図である。図４（ａ）ないし（ｄ）は本発明の一実施形態によってレーザビームの照射位置と基板の移動方向によるビアホールの角度及び水平断面形象を示した例である。
【００２９】
図５（ａ）ないし（ｅ）は本発明の一実施形態によってビアホール形成装置の初期位置によるビアホールの角度及び水平断面形状を示した例であり、図６は本発明の一実施形態によって二つのビアホール形成装置を利用し複数のビアホールを形成する時の、基板の位置に他のビアホールの角度及び水平断面形状を示した図である。また、図７（ａ）ないし（ｃ）は本発明の一実施形態に係るビアホールの角度によってビアホール内部に存在する前面電極用集電部の大きさの変化を示した図である。
【００３０】
図１を参照にすると、本発明の一実施形態に係る太陽電池１は複数のビアホール(via hole)１８１を備えている基板１１０、基板１１０に位置した エミッタ層１２０、光が入射される基板１１０ の入射面（以下、「前面(front surface)」と言う。）のエミッタ層１２０上に位置する反射防止膜１３０、反射防止膜１３０が位置しない基板前面のエミッタ層１２０上に位置した複数の第１電極１４０（以下、「前面電極(front electrode)」と言う。）、光が入射されないで前面と向い合う基板１１０の面（以下、「後面(rear surface)」と言う。）に位置する第２電極（以下、「後面電極(rear electrode)」という。）１５０、後面電極１５０と離隔されていて、各ビアホール１８１とビアホール１８１周辺に位置した エミッタ層１２０に位置し、前面電極１４０と接続されている複数の前面電極用集電部１６１、後面電極１５０と電気的に接続される複数の後面電極用集電部１６２、そして後面電極１５０とその下部の基板１１０の間に位置する後面電界(back surface field、BSF)部１７０を備える。
【００３１】
基板１１０は第１導電型、例えばp導電型のシリコンで形成された半導体基板である。この時、シリコンは単結晶シリコン、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンで有り得る。基板１１０がp導電型の場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）のような３価元素の不純物を含む。
【００３２】
しかし、これとは異なり、基板１１０はｎ導電型でありえる。また、シリコン以外の他の半導体物質からも形成できる。基板１１０がｎ導電型を有する場合、基板１１０はりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）のような５価元素の不純物を含むことができる。
【００３３】
このような基板１１０は自分を貫通する複数のビアホール１８１を備えており、また、表面がテクスチャリング(texturing)されて凹凸面であるテクスチャリング表面(texturing surface)を有する。複数のビアホール１８１は複数の前面電極１４０と複数の前面電極用集電部１６１が交差する部分の基板１１０に形成されている。
【００３４】
本実施の形態で、ビアホール１８１の中心軸に対して垂直に切断する場合のビアホール１８１の垂直断面形状は円形であるが、これに限定されず、楕円形または多角形のような多様な形状を有することができる。
【００３５】
また、各ビアホール１８１は形成位置によって基板１１０の表面と成す角度が異なる。すなわち、複数のビアホール１８１は基板１１０の表面と実質的に垂直に形成される少なくとも一つのビアホール１８１と基板１１０の表面に対して傾いている複数のビアホール１８１を備える。したがって、異なる角度を有する少なくとも二つのビアホール１８１が存在する。言い換えれば、位置によって同一の角度を有するビアホール１８１が存在する。この時、基板１１０の表面に対するビアホール１８１の傾斜角と傾斜方向はビアホール１８１の形成された基板の位置によって変わる。
【００３６】
また、基板１１０の表面に平行に切断する場合のビアホール１８１の水平断面形状はビアホール１８１の角度によって変わり、これにより、ビアホール１８１の断面積もビアホール１８１の角度によって変わる。したがって、同一の角度を有するビアホール１８１は実質的に同様の水平断面形状を有する。本実施の形態で、ビアホール１８１の垂直断面形状が円形であるから、ビアホール１８１の角度が増加するほどビアホール１８１の水平断面形状は円形に近くなってビアホール１８１の断面積は減少する。
【００３７】
さらに、ビアホール１８１の角度が減少するほどビアホール１８１の水平断面形状は幅が徐々に増加する楕円形になり、これによりビアホール１８１の断面積は増加する。
【００３８】
本実施の形態で、各ビアホール１８１の角度は約４５゜乃至約９０゜であるから、最大角度を有するビアホール１８１と最小角度を有するビアホール１８１の間の角度差は約４５゜以内である。本実施の形態で、角度は既に説明したように、基板１１０の表面とビアホール１８１が成す角度を意味し、傾斜角は基板１１０の表面に対して傾いている各ビアホール１８１の鋭角を言う。
【００３９】
本実施の形態で、基板１１０に対する傾斜角はテクスチャリングされていない基板１１０の面に対する傾斜角であるがこれに限定されない。
【００４０】
エミッタ層１２０は基板１１０の導電型と反対の第２導電型、例えば、ｎ導電型を備えている不純物部として、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成する。
【００４１】
このようなｐ−ｎ接合による内部電位差によって、基板１１０に入射した光によって生成された電荷である電子-正孔対は電子と正孔に分離し、電子はｎ型の方に移動し正孔は p型の方に移動する。したがって、基板１１０がｐ型でエミッタ層１２０がn型の場合、分離した正孔は基板１１０の方へ移動し、分離した電子はエミッタ層１２０の方へ移動して、基板１１０で正孔は多数キャリアになって、エミッタ層１２０で電子は多数キャリアになる。
【００４２】
エミッタ層１２０は基板１１０とｐ−n接合を形成するので、本実施の形態と異なり、基板１１０がｎ導電型を有する場合、エミッタ層１２０はｐ導電型を有する。この場合、分離した電子は基板１１０の方へ移動し分離した正孔はエミッタ層１２０の方へ移動する。
【００４３】
エミッタ層１２０がｎ導電型を有する場合、エミッタ層１２０はりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）のような５価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成することができ、反対にｐ導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）のような３価元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成することができる。
【００４４】
基板前面のエミッタ層１２０上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）などからなる反射防止膜１３０が形成される。反射防止膜１３０は太陽電池１に入射した光の反射率を減らし特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池１の効率を高める。このような反射防止膜１３０は７０ｎｍ乃至８０ｎｍ の厚さを有しえる。代案的な実施の形態で、反射防止膜１３０はビアホール１８１の側壁にも位置することができる。反射防止膜１３０は必要により省略されうる。
【００４５】
図１に示されないが、基板１１０ の側面分離(edge isolation)のために反射防止膜１３０とその下部のエミッタ層１２０は基板１１０前面の端部の一部を露出する露出部(図示せず)を備える。
【００４６】
複数の前面電極１４０は基板前面に形成されたエミッタ層１２０上に位置し、エミッタ層１２０と電気的に接続されており、互いに離隔されるように決められた方向に伸びて下部に位置するビアホール１８１を覆っている。
【００４７】
各前面電極１４０はエミッタ層１２０の方へ移動した電荷、例えば電子を収集してビアホール１８１を通じて電気的に接続されている前面電極用集電部１６１に伝達する。
【００４８】
複数の前面電極１４０は少なくとも一つの導電性物質からなり、これら導電性物質の例はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つで有り得るが、これ以外の他の導電性金属物質からなることもできる。
【００４９】
基板１１０の後面には複数の前面電極用集電部１６１が位置している。図１及び図２に示したように、バス バーとも呼ばれる複数の前面電極用集電部１６１は上部に位置した前面電極１４０と交差する方向に伸びる。
【００５０】
前面電極用集電部１６１もまた少なくとも一つの導電性物質からなり、前面電極用集電部１６１はビアホール１８１を通じて各交差する前面電極１４０と接続される。したがって、前面電極用集電部１６１は前面電極１４０と電気的に接続されるので、前面電極１４０から伝達する電荷を外部装置に出力する。
【００５１】
導電性物質の例はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つで有り得るが、これ以外の他の導電性金属物質からなることもできる。本実施の形態で、複数の前面電極用集電部１６１は前面電極１４０と同一の物質を含んでいるが、異なる物質を含むことができる。
【００５２】
後面電極１５０は基板１１０の後面上に位置し基板１１０と電気的に接続されており、隣接した前面電極用集電部１６１と離隔されるように位置する。このような後面電極１５０は基板１１０の方へ移動する電荷、例えば正孔を収集する。
【００５３】
後面電極１５０は少なくとも一つの導電性物質からなる。導電性物質はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つで有り得るが、これ以外の他の導電性金属物質からなることもできる。
【００５４】
後面電極１５０と前面電極用集電部１６１の間には複数の露出部１８２が形成される。これにより、後面電極１５０及び前面電極用集電部１６１とその下部のエミッタ層１２０は基板１１０の後面の一部を露出する複数の露出部１８２を備える。複数の露出部１８２は主に前面電極用集電部１６１の周りに形成される。このような露出部１８２によって電子または正孔を移動させ収集する前面電極用集電部１６１と正孔または電子を収集する後面電極１５０の間の電気的な接続が切れて電子と正孔が移動がなだらかとなる。
【００５５】
後面電極１５０と電気的に接続されるように複数の後面電極用集電部１６２が位置する。後面電極用集電部１６２は導電性物質からなる。導電性物質はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つで有り得るが、それ以外の他の導電性金属物質からなることもできる。
【００５６】
各後面電極用集電部１６２は一定間隔に配置されて、円形の複数のパッドを備えるが、楕円形や四角形のような多様な形状のパッドを備えるか前面電極用集電部１６１と平行に延長されるストライプ形状を有することができる。
【００５７】
このような後面電極用集電部１６２は電気的に接続された後面電極１５０から伝達する電荷、例えば正孔を外部装置に出力する。
【００５８】
本実施の形態で、前面電極用集電部１６１と後面電極用集電部１６２の個数は２つ以上でありえ、これらの個数は必要によって変更可能である。
【００５９】
後面電極１５０と基板１１０の間に後面電界部１７０が位置する。後面電界部１７０は基板１１０と同一の導電型の不純物が基板１１０より高濃度にドーピングされた領域、例えば、ｎ＋領域である。
【００６０】
基板１１０ と後面電界部１７０との不純物濃度差によって電位障壁が形成され基板１１０後面側での電子移動の邪魔になり、基板１１０の表面近くで電子と正孔が再結合して消滅することを減少させる。
【００６１】
このような構造を有する太陽電池１で、基板１１０に形成される複数のビアホール１８１は、すでに説明したように、前面電極１４０と前面電極用集電部１６１が交差する基板１１０部分に形成される。
【００６２】
既に説明したように、ビアホール１８１は形成位置によって基板１１０の表面と異なる角度を成し、この時、角度（θ）の大きさと傾斜方向はビアホール１８１の形成位置によって変わる。
【００６３】
図３に示したように、縦幅と横幅を均一に分割し、基板１１０を合計９個の仮想領域で分ける時、中心の仮想領域Ａ１に形成されたビアホール１８１の角度(θ)は基板１１０表面に対して約９０゜である。しかし、中心の仮想領域Ａ１から遠くなるほど、すなわち、基板１１０の端に行くほどビアホール１８１の角度（θ）は小くなる。本実施の形態で、ビアホール１８１の角度（θ）は約４５゜乃至約９０゜である。
【００６４】
このように、ビアホール１８１の角度（θ）は最小約４５゜で最大約９０゜であるので、各仮想領域（Ａ１−Ａ９）の平均角度は約４５゜より大きく９０゜より小さい。本実施の形態の場合、各仮想領域（Ａ１−Ａ９）の平均角度は約５０゜ないし約 ８５゜である。
【００６５】
また基板１１０ に対するビアホール１８１の傾斜方向は中心の仮想領域（Ａ１）に向いている。すなわち、ビアホール１８１の傾斜方向は中心の仮想領域（Ａ１）に形成されたビアホール１８１の中で一番大きい値の角度（θ）を有するビアホール１８１、すなわち、約９０ ゜の角度(θ)を有するビアホール１８１または約９０゜の角度(θ)を有するビアホール１８１がない場合約９０゜に一番近接した角度(θ)を有するビアホール１８１に向いている。
【００６６】
図４（ａ）ないし（ｄ）に示したように、基板１１０に複数のビアホール１８１を形成する時、基板１１０とレーザビームの照射装置２０の位置関係、 基板１１０またはレーザビームの照射装置２０の照射(動作) 方向などによって基板１１０ に形成されるビアホール１８１の角度、水平断面形状または断面積などが変わる。本実施の形態で、ビアホール形成装置の一例はレーザビームの照射装置２０であるが、これに限定されない。
【００６７】
例えば、図４（ａ）ないし（ｄ）に示したように、基板１１０ とレーザビームの照射装置２０を全て移動させながら、複数のビアホール１８１を形成することができる。
【００６８】
図４で前面電極用集電部１６１の個数は三つであり、もう説明したように、複数のビアホール１８１は前面電極１４０と前面電極用集電部１６１が交差する地点に主に形成される。したがって図４に示したように、ビアホール１８１は前面電極用集電部１６１に沿って形成され、形成されるビアホール１８１の個数と前面電極用集電部１６１の個数はただ例示のためであるので変更可能である。代案的な例で、前面電極用集電部１６１の個数は２つであるか４つ以上で有り得る。
【００６９】
図４（ａ）、（ｂ）は基板１１０が矢印「Ａ」方向または「Ｂ」方向（Ｘ軸方向）に移動しレーザビームの照射装置２０の照射方向は上下方向に移動する場合、基板１１０に形成されるビアホール１８１を示したのである。図４（ａ）、（ｂ）に示したように、同一の行に形成されるビアホール１８１の角度は実質的に同一であり、異なる行に形成されるビアホール１８１の角度は異なる。ビアホール１８１の角度は基板１１０の下側（図４(a)）または上側（図４（ｂ））に移動するほど減少し水平断面形状の幅は増加する。すなわち、これにより、ビアホール１８１の水平断面形状は基板１１０ の上側（図４（ａ））または下側（図４（ｂ））に移動するほど円形(この時の角度は約９０゜)に近くなる。
【００７０】
図４（ｃ）、（ｄ）は基板１１０が矢印「Ｃ」または「Ｄ」(概略Ｙ軸方向)方向に移動しレーザビームの照射装置２０の照射方向は左右方向に移動する場合、基板１１０に形成されるビアホール１８１を示したのである。図４（ｃ）、（ｄ）に示したように、同一の列に形成されるビアホール１８１の角度は実質的に同一であり、異なる列に形成されるビアホール１８１の角度は互いに異なる。したがってビアホール１８１の角度は基板１１０の左側に移動するほど減少し、ビアホール１８１の水平断面形状は基板１１０の右側に移動するほど円形に近い。
【００７１】
このように、基板１１０とレーザビームの照射装置２０全てを決められた方向に移動させながら複数のビアホール１８１を形成する場合、位置によってビアホール１８１の角度が変わり、水平断面形状及び断面積も位置によって変わる。また、基板１１０の移動方向とレーザビームの照射装置２０の照射方向によって同一の角度を有する少なくとも二つのビアホール１８１が形成される。特にビアホール１８１の配置形状（例えば、基板１１０の行と列方向にそれぞれ所定個数のビアホールが行列構造に配置される場合）によって同一の角度を有するビアホール行やビアホール列が存在する。
【００７２】
結局、基板１１０の位置によって変わるレーザビームの照射装置２０と基板１１０の間の照射距離によってビアホール１８１の角度（及び水平断面形状と断面積）が変わる。照射距離が長いほどビアホール１８１の角度は減少し、互いに異なる照射距離を有するレーザビームによって形成されるビアホール１８１は互いに異なる角度(及び水平断面形状と断面積)を有する。同一の照射距離を有するレーザビームによって形成されるビアホール１８１は実質的に同一の角度(及び水平断面形状と断面積)を有する。
【００７３】
図４（ａ）ないし（ｄ）に示したレーザビームの照射装置２０の照射方向と基板１１０の移動方向以外にも多様な方向にレーザビームの照射装置２０からレーザビームが照射され基板１１０を移動することができる。この場合にも、レーザビームの照射距離によってビアホール１８１の角度、水平断面形状及び断面積も変わる。
【００７４】
図４に示した実施の形態とは異なり、図５に示したように、代案的な実施の形態で基板１１０を固定させた後、レーザビームの照射装置２０の照射位置のみを変化させ基板１１０に複数のビアホール１８１を形成する。
【００７５】
図５（ａ）ないし（ｅ）はビアホール形成装置の初期位置によるビアホールの角度及び水平断面形状を示した例である。
【００７６】
ビアホール１８１を形成するためにレーザビームの照射装置２０に対応するように基板１１０を初期位置に位置させた後、レーザビームの照射装置２０のレーザビームの照射方向を変化させその位置にビアホール１８１を形成する。本実施の形態で、基板１１０が初期位置に移動する時、基板１１０に対応するレーザビームの照射装置２０の位置をレーザビームの照射装置の初期位置と言う。結局、レーザビームの照射装置２０は初期位置でレーザビームの照射方向を変化させビアホール１８１を形成する。
【００７７】
図５(a)はレーザビームの照射装置２０の初期位置が基板１１０の実質的に中央の場合である。図５（ｂ）はレーザビームの照射装置２０の初期位置が基板１１０の上端左側端の場合であり、図５（ｃ）はレーザビームの照射装置２０の初期位置が基板１１０の上端右側端の場合である。また、図５（ｄ）はレーザビームの照射装置２０の初期位置が基板１１０の下端の左側端の場合であり、図５（ｅ）はレーザビームの照射装置２０の初期位置が基板１１０の右側端の場合である。
【００７８】
図５（ａ）ないし（ｅ）に示したように、基板１１０に対するレーザビームの照射装置２０の角度、すなわちレーザビームの照射角度が約９０゜である初期位置から遠くなるほど、すなわちレーザビームの照射装置２０の照射距離が長いほどレーザビームの照射角度が小くなる。したがって、図５（ａ）ないし（ｅ）に示したように、ビアホール１８１の角度は小くなりビアホール１８１の断面積は増加する。すなわち、ビアホール１８１の縦断面形状が円形の場合、初期位置からレーザビームの照射装置２０の照射距離が短いほどビアホール１８１の水平断面形状は円形に近く、ビアホール１８１の断面積は減少する。
【００７９】
この時、図５（ａ）ないし（ｅ）に示したように、ビアホール１８１の傾斜方向はレーザビームの照射方向と関係するので、傾いた複数のビアホール１８１は最大の角度を有するビアホール１８１の方に向いている、すなわちレーザビームの照射装置２０の初期位置側に向いている。
【００８０】
図４に基づいて説明したように、図５も、基板１１０の位置によって変わるレーザビームの照射距離に基づいて、基板１１０に形成されるビアホール１８１の水平断面形状、断面積及び角度が変わる。したがって、初期位置から同一の照射距離に形成されるビアホール１８１は同一の角度を有し、初期位置から互いに異なる照射距離に形成されるビアホール１８１は互いに異なる角度を有する。結局、最大角度を有するビアホール１８１から同一の距離に位置するビアホール１８１の角度(水平断面形状及び断面積)は同一になる。
【００８１】
図４及び図５はそれぞれ一つのビアホール形成装置２０を利用し基板１１０のその部分にビアホール１８１を形成する場合に対して説明した。しかし、代案的な例で、複数のビアホール１８１は二つ以上のビアホール形成装置を利用し形成することができる。
【００８２】
例えば、図６に示したように、二つのビアホール形成装置２１、ビアホール形成装置２２を利用し複数のビアホール１８１を形成する。この場合、異なる、ビアホール形成装置２１，２２によって形成される各ビアホール１８１は互いに同一の角度を有しえ、これによって水平断面形状及び断面積が同じで有り得る。すなわち、それぞれの角度を有するビアホール１８１の個数は少なくともビアホール形成装置の個数と同一で有り得る。
【００８３】
また、図４ないし図６に示したように、ビアホール１８１の傾斜方向はレーザビームの照射方向と関係するので、傾いたビアホール１８１は最大の角度を有するビアホール１８１に向いていることが分かる。
【００８４】
次、図７を参照にして、ビアホール１８１の角度(θ)とビアホール１８１内部に存在する前面電極用集電部１６１の総量、そして前面電極用集電部１６１の総量による前面電極用集電部１６１と前面電極１４０の間の接続状態を説明する。
【００８５】
図７（ａ）はビアホールの角度が約９０゜である場合、ビアホール内部に存在する前面電極用集電部の総量を示した図で、図７（ｂ）はビアホールの角度が約４５゜である場合、ビアホール内部に存在する前面電極用集電部の総量を示した図面であり、図７（ｃ）はビアホールの角度が約３０゜である場合、ビアホール内部に存在する前面電極用集電部の総量を示した図である。
【００８６】
図７（ａ）に示したように、ビアホール１８１の角度(θ)が約９０゜である場合、前面電極用集電部１６１はビアホール１８１の内部に完全に満たされる。すなわち、前面電極用集電部１６１を形成するための導電材料がビアホール１８１に流入される方向から、例えば、図７の場合、基板１１０の下部面から上部面まで完全に満たされ、前面電極用集電部１６１はビアホール１８１の内部に完全に満たされるように形成される。これにより、ビアホール１８１の内部全体に存在する前面電極用集電部１６１とビアホール１８１上部に存在する前面電極１４０との接触が容易となる。
【００８７】
図７（ｂ）に示したように、ビアホール１８１の角度(θ)が約４５゜である場合、前面電極用集電部１６１はビアホール１８１内部の約半分位だけ満たされる。すなわち、前面電極用集電部１６１を形成するための導電材料が基板１１０の下部面から上部面まで満たされるが、ビアホール１８１の傾斜によってビアホール１８１の上部面全体まで導電材料は到達せずビアホール１８１の上部面の一部のみが導電材料で満たされる。これにより、ビアホール１８１の一部上部面に存在する前面電極用集電部１６１とビアホール１８１上部に存在する前面電極１４０とが接触する。
【００８８】
さらに、図７（ｃ）に示したように、ビアホール１８１の角度(θ)が約４５より小さな約３０゜である場合、前面電極用集電部１６１はビアホール１８１内部の中間部分まで満たされる。すなわち、前面電極用集電部１６１を形成するための導電材料が基板１１０の下部面から上部面の方へ満たされるが傾斜面が導電材料の流入の邪魔となりビアホール１８１の上部面まで到逹することができない。
これにより、ビアホール１８１の内部の一部分に存在する前面電極用集電部１６１とビアホール１８１の上部に存在する前面電極１４０との接触が成り立たず、ビアホール１８１を通じて前面電極１４０と前面電極用集電部１６１との電気的な接続が成り立たない。
【００８９】
このように、 ビアホール１８１内に存在する接続数である前面電極用集電部１６１の量が増加するほどビアホール１８１の上部と下部に存在する層間の接続が容易に成り立つ。
【００９０】
したがって、本実施の形態はビアホール１８１の角度が約４５ ゜乃至約９０ ゜であるから、上部層である前面電極１４０と下部層である前面電極用集電部１６１の間の電気的な接続が容易に成り立つ。したがって、前面電極１４０と前面電極用集電部１６１の間の不完全な接続による太陽電池１の不良率を減少できる。
【００９１】
このような構造を有する本実施の形態による太陽電池１は前面電極用集電部１６１を光が入射しない基板１１０の後面に位置させて、複数のビアホール１８１を利用して基板１１０の前面に位置する前面電極１４０と前面電極用集電部１６１を接続させた MWT 太陽電池として、 その動作は次のようだ。
【００９２】
太陽電池１で光が照射されて反射防止膜１３０とエミッタ層１２０を通じて半導体の基板１１０に入射されれば光エネルギによって半導体の基板１１０から電子-正孔対が生成する。この時、基板１１０の表面がテクスチャリング表面なので基板１１０の前面部での光反射率が減少して、テクスチャリング表面で入射と反射動作が行われて太陽電池内部に光が閉じこめられる。これにより光の吸収率が増加され、太陽電池の効率が向上する。そのため、反射防止膜１３０によって基板１１０に入射する光の反射損失が減って基板１１０に入射する光の量はより一層増加する。
【００９３】
これら電子-正孔対は基板１１０とエミッタ層１２０の p-n接合によって互いに分離して電子は n型の導電性タイプを有するエミッタ層１２０の方へ移動し、正孔は p型の導電性タイプを有する基板１１０の方へ移動する。このように、エミッタ層１２０の方へ移動した電子は前面電極１４０によって収集され、ビアホール１８１を通じて電気的に接続された前面電極用集電部１６１に移動する。基板１１０の方に移動した正孔は隣接した後面電界部１７０を通じて該当の後面電極１５０によって収集されて後面電極用集電部１６２に移動する。
【００９４】
既に説明したように、各ビアホール１８１の角度が約４５゜乃至約９０゜であるから、ビアホール１８１内部に位置する前面電極集電部１６１と前面電極１４０との接続が信頼性あるものとなる。太陽電池１の不良率が低くなり、これにより、太陽電池１の動作効率が向上する。
【００９５】
このような前面電極用集電部１６１と後面電極用集電部１６２を導線で接続すれば電流が流れ、これを外部で電力に利用する。
【００９６】
上に記載した太陽電池を形成する方法の一例は次のようだ。
【００９７】
太陽電池の製造方法は第１導電型の基板に複数のビアホールを形成するステップ、第１導電型と反対の第２導電型のエミッタ層を基板に形成するステップ、 エミッタ層に電気的に接続される複数の第１電極を形成するステップ、複数のビアホールを通じて第１電極に電気的に接続された複数の集電部を形成するステップ、そして基板に電気的に接続された複数の第２電極を形成するステップを含み、複数のビアホールは互いに異なる傾斜角を有する少なくとも二つのビアホールを備える。
【００９８】
以上で本発明の実施の形態に対して詳細に説明したが本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなくて次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【図１】
0005833542.tif 000002
【図２】
0005833542.tif 000003
【図３】
0005833542.tif 000004
【図４（ａ）】
0005833542.tif 000005
【図４（ｂ）】
0005833542.tif 000006
【図４（ｃ）】
0005833542.tif 000007
【図４（ｄ）】
0005833542.tif 000008
【図５（ａ）】
0005833542.tif 000009
【図５（ｂ）】
0005833542.tif 000010
【図５（ｃ）】
0005833542.tif 000011
【図５（ｄ）】
0005833542.tif 000012
【図５（ｅ）】
0005833542.tif 000013
【図６】
0005833542.tif 000014
【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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