(57)【要約】【課題】本発明は、太陽電池、太陽電池の製造方法及び太陽電池モジュールを提供することである。【解決手段】本発明に係る太陽電池は第１不純物がドーピングされた半導体基板と、半導体基板の一表面に配置され第１不純物の伝導型と異なる伝導型を有する第２不純物が第１濃度でドーピングされた第１部分と、第２不純物が第１濃度より高い第２濃度でドーピングされた第２部分を含むエミッタ層と、半導体基板の一表面から半導体基板を貫いて半導体基板の他の表面まで形成され、エミッタ層の第２部分と接触する第１電極及び半導体基板の他の表面に配置され、第１電極と電気的に分離した第２電極を含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１不純物がドーピングされた半導体基板と、
前記半導体基板の第１の表面に配置され、前記第１不純物と異なる伝導性を有する第２不純物が第１濃度でドーピングされた第１部分と、前記第２不純物が前記第１濃度より高い第２濃度でドーピングされた第２部分を含むエミッタ層と、
前記半導体基板の前記第１の表面から前記半導体基板を貫いて前記半導体基板の第２の表面まで形成され、前記エミッタ層の第２部分と接触する第１電極と、
前記半導体基板の前記第２の表面に配置され、前記第１電極と電気的に分離した第２電極と、
を含む太陽電池。
【請求項２】
前記第１電極は前記半導体基板の前記第１の表面に配置される第１電極ライン部と、前記半導体基板の前記第２の表面に配置され前記第１電極ライン部と交差する第２電極ライン部を含む請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１電極ライン部は複数のフィンガー電極を含む請求項２記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第２電極ライン部は少なくとも一つのバスバー電極を含む請求項２記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１電極ライン部は前記第２電極ライン部と前記半導体基板に形成された少なくとも一つの貫通ホールを通じて接続される請求項２記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１電極ライン部の幅は前記第２電極ライン部の幅より小さい請求項２記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１電極は前記エミッタ層の第２部分の上に形成された請求項１記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第２部分での前記第２不純物のドーピング深さは前記第１部分での前記第２不純物のドーピング深さより深い請求項１記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第２部分の表面ドーピング濃度は前記第１部分の表面ドーピング濃度より高い請求項１記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１部分はｎ型領域であり、前記第２部分はｎ++型領域である請求項７記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記半導体基板の前記第１の表面には反射防止層がさらに含む請求項２記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第１電極ライン部は前記反射防止層を貫いて前記エミッタ層の第２部分に接続される請求項１１記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記半導体基板の前記第１の表面は受光面である請求項１記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記エミッタ層の前記第２部分は少なくとも一つの前記貫通ホールの内面に位置する部分を含む請求項５記載の太陽電池。
【請求項１５】
半導体基板の一表面に低濃度不純物ドーピング領域と高濃度不純物ドーピング領域を含むエミッタ層と、
前記高濃度不純物領域に形成されたフィンガー電極と、前記半導体部の他の表面に配置され前記フィンガー電極と接続されるバスバー電極を含む第１電極と、
前記半導体基板の前記他の表面に形成された第２電極と、
を含む太陽電池。
【請求項１６】
前記第２電極は前記第１電極と電気的に分離し、前記半導体基板に接続される裏面電極と前記裏面電極と接続される裏面バスバー電極を含む請求項１５記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記フィンガー電極の幅は前記バスバー電極の幅より小さい請求項１５記載の太陽電池。
【請求項１８】
前記フィンガー電極と前記バスバー電極が交差する地点に配置される連結電極をさらに含む請求項１５記載の太陽電池。
【請求項１９】
半導体基板に貫通ホールを形成する工程と、
前記半導体基板に前記半導体基板の伝導型と異なる第１伝導型を有する不純物を第１ドーピング濃度でドーピングして第１領域を形成し、前記第１伝導型を有する不純物を前記第１ドーピング濃度より高い第２ドーピング濃度でドーピングして第２領域を形成するエミッタ層形成工程と、
前記第１領域に前面電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に前記貫通ホールを通じて前記前面電極と接続される前面バスバー電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に裏面電極を形成する工程と、
を含む太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記エミッタ層形成工程以前に前記第１領域が形成される部分に拡散防止層を形成する工程をさらに含む請求項１９記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２１】
前記拡散防止層は酸化シリコン、窒化シリコン、非晶質シリコン及びナノポーラスシリコンの中の少なくとも一つにより形成される請求項２０記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２２】
半導体基板上に形成され、低濃度領域と高濃度領域を有するエミッタ層を有する複数の太陽電池セルと、
前記半導体基板の裏面に形成された第１伝導型バスバー電極と第２伝導型バスバー電極と、
前記複数の太陽電池の任意の二つの太陽電池セルの前記第１伝導型バスバー電極と前記第２伝導型バスバー電極を電気的に接続するリボンと、
を含む太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、太陽電池の製造方法及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池(Solar Cell)は光を電気に変換する機能を有する素子として、ここに使われる材料によって大きくシリコン系、化合物系、有機物系太陽電池で区分することができる。
【０００３】
そして、シリコン系太陽電池は半導体の相(Phase)によって結晶シリコン(Crystalline Silicon、Ｃ−Ｓｉ) 太陽電池と非晶質シリコン(Amorphous Silicon、 Ａ−Ｓｉ)太陽電池に仕分けされることができる。
【０００４】
また、太陽電池は半導体の厚さによってバルク(Bulk)型太陽電池と薄膜型太陽電池に仕分けされることができる。ここで、結晶シリコン太陽電池はバルク型太陽電池であり、非晶質シリコン太陽電池は薄膜型太陽電池であり得る。
【０００５】
一般的に太陽電池は外部から入射される光によって太陽電池の半導体内部で電子と正孔の対が形成され、このような電子と正孔の対でｐ−ｎ接合で発生した電場によって電子はｎ型半導体に移動し、正孔はｐ型半導体に移動することで電力を生産することができる。
【０００６】
一方、従来の太陽電池は効率の低い問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は太陽電池の効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一特徴による太陽電池は第１不純物がドーピングされた半導体基板と、半導体基板の第１の表面に配置され、第１不純物と異なる伝導性を有する第２不純物が第１濃度でドーピングされた第１部分と、第２不純物が第１濃度より高い第２濃度でドーピングされた第２部分を含むエミッタ層と、半導体基板の第１の表面から半導体基板を貫いて半導体基板の第２の表面まで形成され、エミッタ層の第２部分と接触する第１電極及び半導体基板の第２の表面に配置され、第１電極と電気的に分離した第２電極を含むことができる。
【０００９】
また、第１電極は半導体基板の第１の表面に配置される第１電極ライン部(First Electrode Line Portion)と、半導体基板の第２の表面に配置され第１電極ライン部と交差する第２電極ライン部(Second Electrode Line Portion)を含むことができる。
【００１０】
また、第１電極ライン部は複数のフィンガー電極(Finger electrode)を含むことができる。
【００１１】
また、第２電極ライン部は少なくとも一つのバスバー電極(Bus bar electrode)を含むことができる。
【００１２】
また、 第１電極ライン部は第２電極ライン部と半導体基板に形成された少なくとも一つの貫通ホールを通じて接続されることができる。
【００１３】
また、第１電極ライン部の幅は第２電極ライン部の幅より小さいことがある。
【００１４】
また、第１電極はエミッタ層の第２部分の上に形成されることができる。
【００１５】
また、第２部分での第２不純物のドーピング深さは第１部分での第２不純物のドーピング深さより深いことがある。
【００１６】
また、第２部分の表面ドーピング濃度は第１部分の表面ドーピング濃度より高いことがある。
【００１７】
また、第１部分はｎ型領域であり、第２部分はｎ++型領域であることができる。
【００１８】
また、半導体基板の第１の表面には反射防止層がさらに含むことができる。
【００１９】
また、第１電極ライン部は反射防止層を貫いてエミッタ層の第２部分に接続されることができる。
【００２０】
半導体基板の第１の表面は受光面であった方が良い。
【００２１】
また、エミッタ層の第２部分は少なくとも一つの貫通ホールの内面に位置する部分を含むことができる。
【００２２】
また、本発明の他の特徴による太陽電池は半導体基板の一表面に低濃度不純物ドーピング領域と、高濃度不純物ドーピング領域を含むエミッタ層と、高濃度不純物領域に形成されたフィンガー電極と、半導体部の他の表面に配置され、フィンガー電極と接続されるバスバー電極を含む第１電極及び半導体基板の他の表面に形成された第２電極を含むことができる。
【００２３】
また、第２電極は第１電極と電気的に分離し、半導体基板に接続される裏面電極と、裏面電極と接続される裏面バスバー電極を含むことができる。
【００２４】
また、フィンガー電極の幅はバスバー電極の幅より小さいことがある。
【００２５】
また、フィンガー電極とバスバー電極が交差する地点に配置される連結電極をさらに含むことができる。
【００２６】
また、本発明のまた他の特徴による太陽電池の製造方法は半導体基板に貫通ホールを形成する工程と、半導体基板に半導体基板の伝導型と異なる第１の伝導型を有する不純物を第１ドーピング濃度でドーピングして第１領域を形成し、第１伝導型を有する不純物を第１ドーピング濃度より高い第２ドーピング濃度でドーピングして第２領域を形成するエミッタ層形成工程と、第１領域に前面電極を形成する工程と、半導体基板の裏面に貫通ホールを通じて前面電極と接続される前面バスバー電極を形成する工程及び半導体基板の裏面に裏面電極を形成する工程を含むことができる。
【００２７】
また、エミッタ層形成工程以前に第１領域が形成される部分に拡散防止層を形成する工程をさらに含むことができる。
【００２８】
また、拡散防止層は酸化シリコン、窒化シリコン、非晶質シリコン及びナノポーラスシリコンの中の少なくとも一つにより形成されることができる。
【００２９】
また、本発明に係る太陽電池モジュールは半導体基板上に形成され、低濃度領域と高濃度領域を有するエミッタ層を有する複数の太陽電池セルと、半導体基板の裏面に形成された第１伝導型バスバー電極と第２伝導型バスバー電極及び複数の太陽電池の任意の二つの太陽電池セルの第１伝導型バスバー電極と第２伝導型バスバー電極を電気的に接続するリボンを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る太陽電池の構造に対して説明するための図である。
【図２】本発明に係る太陽電池の構造に対して説明するための図である。
【図３】本発明に係る太陽電池の構造に対して説明するための図である。
【図４】本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図７】第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【図８】第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【図９】第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【図１０】第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【図１１】第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【図１２】比較例に係る太陽電池と本発明に係る太陽電池を比べるための図である。
【図１３】比較例に係る太陽電池と本発明に係る太陽電池を比べるための図である。
【図１４】貫通ホールの他の構造の一例を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る太陽電池のまた他の構造に対して説明するための図である。
【図１６】本発明に係る太陽電池のまた他の構造に対して説明するための図である。
【図１７】本発明に係る太陽電池モジュールに対して説明するための図である。
【図１８】本発明に係る太陽電池モジュールに対して説明するための図である。
【図１９】本発明に係る太陽電池のまた他の製造方法に対して説明するための図である。
【図２０】本発明に係る太陽電池のまた他の製造方法に対して説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１乃至図３は本発明に係る太陽電池の構造に対して説明するための図である。
【００３２】
図１のように、本発明に係る太陽電池１０は半導体部１００と、第１電極１１０と第 ２電極１２０を含むことができる。図１で、第２電極１２０は第１電極１１０に対して交差する方向に太陽電池１０の下部に形成されている。図１以後の図面でも同じである。
【００３３】
半導体部１００は第１不純物がドーピングされた半導体基板１０１、半導体基板１０１の一面に配置され第１不純物の伝導型と異なる伝導型を有する第２不純物が第１濃度でドーピングされた第１部分１０２ａと、第２不純物が第１濃度より高い第２濃度でドーピングされた第２部分１０２ｂを含むエミッタ層(Emitter layer、１０２)を含むことができる。ここで、 第１不純物及び第２不純物の中でいずれか一つはｎ型不純物であることができるし、他の一つはｐ型不純物であることができる。また、第１不純物は第１導電型不純物と言え、第２不純物は第１導電型不純物の伝導型と異なる伝導型の第２導電型不純物であると言える。
【００３４】
第１電極１１０は半導体基板１０１の一表面から他の表面まで貫いて半導体基板１０１の他の表面まで形成されることができる。
【００３５】
第２電極１２０は半導体基板１０１の他の表面に配置され第１電極１１０と電気的に分離することができる。第２電極１２０は半導体基板１０１の他の表面(裏面)に配置されるから裏面電極と言える。
【００３６】
半導体基板１０１の一表面は外部から光が入射される受光面であり、半導体基板１０１の他の表面は一表面の反対方向に配置される表面である。
【００３７】
半導体部１００の半導体基板１０１とエミッタ層１０２はｐ−ｎ接合を成すことができる。例えば、半導体基板１０１はｐ型半導体であり、エミッタ層１０２はｎ型半導体である。
【００３８】
外部から光が入射されれば半導体基板１０１とエミッタ層１０２のｐ−ｎ接合面で光エネルギーが電気エネルギーに変換されることで、電力を生産することができる。詳しくは、外部から光が入射されれば半導体基板１０１とエミッタ層１０２のｐ−ｎ接合面で生成された電子は第１電極１１０方へ移動し、正孔は第２電極１２０方へ移動することで電流が流れるようになるのである。
【００３９】
一方、エミッタ層１０２は不純物のドーピング濃度がお互いに異なる第１部分１０２ａと第２部分１０２ｂを含む。
【００４０】
ここで、第１部分１０２ａが第２不純物が第１濃度でドーピングされた部分であると言えば、第２部分１０２ｂはこのような第２不純物が第１濃度より高い第２濃度でドーピングされた部分であると言える。すなわち、第１部分１０２ａは低濃度不純物ドーピング領域であり、第２部分１０２ｂは高濃度不純物ドーピング領域であると言える。
【００４１】
高濃度不純物ドーピング領域である第２部分１０２ｂでは第２不純物のドーピング深さが低濃度不純物ドーピング領域である第１部分１０２ａでの第２不純物のドーピング深さより深いことがある。共に、第２部分１０２ｂの表面ドーピング濃度は第１領域１０２ａの表面ドーピング濃度より高い。
【００４２】
ここで、第２不純物はｎ型半導体部を形成するための不純物として、望ましくはりん（Ｐ）である。
【００４３】
共に、第２部分１０２ｂは例えばｎ++型ドーピング領域であることができるし、第１部分１０２ａはｎ型ドーピング領域であることができる。または、例えば、第１部分１０２ａはｎ+型ドーピング領域である。
【００４４】
また、高濃度不純物領域である第２部分１０２ｂは半導体基板１０１の一表面から他の表面まで貫く第１電極１１０と接触することができる。
【００４５】
このように、半導体基板１０１に高濃度不純物領域と低濃度不純物領域を形成し、高濃度不純物領域に電極を形成した構造を選択的エミッター(Selective Emitter) 構造と言える。
【００４６】
望ましくは、半導体基板１０１には一表面から他の表面まで貫く貫通ホール(図示せず)が形成され、このような貫通ホールに第１電極１１０の一部または全体が配置され、共に貫通ホールで第１電極１１０と高濃度不純物領域、即第２部分１０２ｂが接触するのが望ましい。共に、第１電極１１０は第１部分１０２ａとは接触しないこともある。
【００４７】
ここで、第２部分１０２ｂと第１電極１１０が接触するということは第２部分１０２ｂと第１電極１１０が重畳(Overlap)されることを意味する。または、第２部分１０２ｂ上に第１電極１１０が形成されることを意味する。
【００４８】
このように、第１電極１１０と第２部分１０２ｂが接触するようになれば、第１電極１１０と第２部分１０２ｂの間の接触抵抗が減少することができるし、これによって太陽電池の効率が向上する。すなわち、太陽電池１０の抵抗値を低めることで、 太陽電池の効率を向上させるのである。
【００４９】
共に、第１部分１０２ａでは不純物が低濃度にドーピングされるようにすれば、不純物を減少させるかまたは半導体部１００内部に過度に存在することを防止することで、太陽電池の寿命低下を抑制することができる。
【００５０】
共に、第１電極１１０が半導体基板１０１の一表面から他の表面まで貫くように形成すれば、太陽電池１０の光入射面(受光面)中第１電極１１０によって隠される部分の面積を減らすことができて効率をさらに向上させることができる。すなわち、太陽電池のシャドウ・ロス（Ｓｈａｄｏｗ ｌｏｓｓ）効果を低減させることができるのである。
【００５１】
ここ、図１では半導体基板１０１がｐ型半導体であり、エミッタ層１０２がｎ型半導体の場合のみを説明しているが、半導体部１００にはｉ(intrinsic)型半導体部がさらに含まれることも可能である。共に、半導体部１００は複数個のｎ型半導体部を含むとか、あるいは複数個のｐ型半導体部を含むことも可能である。または、半導体基板１０１はｎ型半導体であり、エミッター１０２はｐ型半導体でありうる。
【００５２】
共に、半導体部１００は高濃度不純物ドーピング領域と低濃度不純物ドーピング領域を含むことであると特別に制限されない。例えば、半導体部１００は高濃度不純物ドーピング領域と低濃度ドーピング領域を含むという条件の下に結晶シリコン(Crystalline Silicon、Ｃ−Ｓｉ) または非晶質シリコン(Amorphous Silicon、Ａ−Ｓｉ) 材質を含むことができるし、または結晶シリコン材質と非晶質シリコン材質を共に含む場合も可能である。
【００５３】
次、図２を注意深く見れば本発明に係る太陽電池１０は半導体基板１０１の一表面には反射防止層１３０がさらに配置されることができる。
【００５４】
半導体基板１０１の一表面に反射防止層１３０が配置されれば外部から半導体基板１０１に入射される光の反射を抑制したり防止することで、太陽電池１０の光反射率を低めることができるし、これによって太陽電池１０の効率を向上させるのが可能である。
【００５５】
また、反射防止層１３０は単一層(Single Layer) 構造を有することも可能であるが、 複数層(Multi Layer)構造を有することもできる。
【００５６】
また、第２電極１２０と半導体基板１０１の間に裏面電界形成層(Back Surface Field : ＢＳＦ、１４０)がさらに備えることも可能である。このような、裏面電界形成層１４０はｐ+領域を有し、キャリアの伝達抵抗を減少させることで太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００５７】
次、図３の場合のように半導体基板１０１には凹凸が形成されることが可能である。 このような場合には、受光面の面積が増加することで太陽電池の効率が向上することができる。
【００５８】
図４乃至図６は本発明に係る太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【００５９】
先ず、図４の（ａ）のように半導体基板１０１の表面に凹凸を形成することができる。
【００６０】
以後、（ｂ）のように凹凸が形成された半導体基板１０１の表面に拡散防止層(Diffusion Barrier Layer、５００)を形成することができる。このような拡散防止層５００は酸化シリコン（ＳｉＯ2）材質、窒化シリコン（ＳｉXＮY）材質、非晶質シリコン材質及びナノポーラスシリコン(Nano-porous silicon)材質の中で少なくとも一つでありうる。
【００６１】
このような拡散防止層５００は不純物の浸透を弱化させ低濃度不純物ドーピング領域を形成するのに寄与することができる。すなわち、拡散防止層５００は以後に低濃度不純物ドーピング領域が形成される位置に形成されるのである。
【００６２】
半導体部１００の表面に形成される拡散防止層５００の厚さは数ｎｍから数十ｎｍまでできる。
【００６３】
以後、（ｃ）のように半導体基板１０１に貫通ホール５１０を形成することができる。望ましくは、レーザー(Laser)を利用して半導体部１００に貫通ホール５１０を形成するのが可能である。
【００６４】
このような（ｃ）過程では半導体部１００に貫通ホール５１０を形成しながら、高濃度不純物ドーピング領域のパターンを一緒に形成することも可能である。例えば、（ｃ） 過程では半導体部１００に貫通ホール５１０を形成しながらも、半導体部１００の一面の一部及び他面の一部を一緒に蝕刻することで、第１電極のフィンガー電極(Finger Electrode)及びバスバー電極(Bus Bar Electrode)が配置される空間を一緒に用意することも可能である。これによって、半導体部１００の一表面で貫通ホール５１０の端には周りより高さが低い第１領域８００が形成され、半導体部１００の他の表面で貫通ホール５１０の端には周りより高さが低い第２領域８１０が形成される。第１領域８００には第１電極のフィンガー電極が配置されることができるし、第２領域８１０には第１電極のバスバー電極が配置されることができる。ここで、半導体部１００の光入射面の面積を広くするためには第１領域８００の幅は第２領域８１０の幅より小さなことが望ましい。
【００６５】
このように、半導体部１００に貫通ホール５１０を形成する工程ではレーザーなどによって蝕刻された部分は（ｂ）過程を通じて半導体部１００の表面に形成された拡散防止層５００も蝕刻されて除去され、これとは反対にレーザーなどによって蝕刻されない部分は相変らず拡散防止層５００が存在することができる。
【００６６】
半導体部１００に貫通ホール５１０を形成した以後に、蝕刻工程によって損傷された半導体部１００の一部をとり除く工程がさらに追加されることもできる。例えば、レーザを利用して半導体部１００に貫通ホール５１０を形成する工程以後にＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨ（tetramethyl ammonium hydroxide）のような塩基溶液を利用してレーザによって半導体部１００の表面に生成された損傷層(Damage Layer)をとり除くのが可能である。
【００６７】
以後、（ｄ）のように半導体基板１０１に不純物をドーピングすることができる。
【００６８】
例えば、半導体基板１０１がｐ型半導体の場合に、ｎ型不純物であるＰＯＣｌ3を半導体基板１０１の表面で拡散させることで半導体基板１０１にｎ型のエミッタ層１０２を形成するのが可能である。
【００６９】
ここで、貫通ホール５１０の形成工程で拡散防止層５００が除去された部分では不純物の浸透量が多くなって不純物の浸透深さが深くなることで高濃度不純物ドーピング領域が生成され、一方に拡散防止層５００が残存する部分では不純物の浸透量が相対的に少なく不純物の浸透深さも低いことで低濃度不純物ドーピング領域が生成されることができる。これによって、半導体基板１０１に低濃度不純物ドーピング領域と高濃度不純物ドーピング領域を含むエミッタ層１０２が形成されることができる。
【００７０】
共に、前記した過程を経れば、半導体基板１０１に形成された貫通ホール５１０の内面に高濃度不純物ドーピング領域である第２部分１０２ｂが形成されることができる。
【００７１】
一方、貫通ホール５１０の形成工程で半導体基板１０１の蝕刻されるパターンを調節したら、半導体基板１０１の両表面のそれぞれの一部にも第２部分１０２ｂが形成されることができる。すなわち、半導体基板１０１の第１領域８００及び第２領域８１０にも高濃度不純物ドーピング領域が形成されることができるのである。
【００７２】
このような不純物ドーピング工程では、半導体基板１０１に形成された貫通ホール５１０の内面に不純物がより効果的にドーピングされるようにするためにガス拡散法を利用して不純物をドーピングすることが望ましいことがある。例えば、ｎ型不純物であるＰＯＣｌ3ガスを半導体基板１０１の表面で拡散させることでエミッタ層１０２を形成するのが可能である。
【００７３】
前記した不純物のドーピング工程以後に不純物のドーピングによって生成された ＰＳＧ(Phospho Silicate glass)をとり除く工程がさらに追加されることができる。
【００７４】
以後、図５の（ａ）のように半導体基板１０１の一表面に反射防止層１３０を形成することができる。このような、反射防止層１３０は例えば窒化シリコン（ＳｉXＮY）材質で構成されるのが可能である。
【００７５】
以後、図５の（ｂ）のように半導体基板１０１に形成された貫通ホール５１０に第１電極１１０のバスバー電極４１０と連結電極４２０を形成し、共に半導体基板１０１の裏面に裏面電極、即第２電極１２０を形成することができる。ここで、第１電極１１０は銀（Ａｇ）材質を含むのが可能であり、第２電極１２０はアルミニウム（Ａｌ）材質を含むのが可能である。
【００７６】
このようなバスバー電極４１０、連結電極４２０及び第２電極１２０はスクリーン印刷(Screen Printing)法に形成されることが可能である。
【００７７】
以後、図５の（ｃ）のように連結電極４２０の上部に第１電極１１０のフィンガー電極４００を形成することができる。
【００７８】
前記した図５の（ｂ）、（ｃ)過程を経りながら高濃度不純物ドーピング領域である第２部分１２０ｂと第１電極１１０が接触される。
【００７９】
以後、図５の（ｄ）のように裏面第１電極１１０と第２電極１２０を熱処理して半導体部１１０と電気的に接続されるようにし、以後、第１電極１１０と第２電極１２０を電気的に分離するエッジ分離（Ｅｄｇｅ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程を遂行することができる。共に、熱処理工程によって第２電極１２０と半導体部１００の間、望ましくは第２電極１２０と第２ 半導体部１０１の間にＢＳＦ１４０層が形成されることができる。
【００８０】
一方、前記した図５の（ｄ）過程で第２電極１２０の熱処理によって半導体基板１０１の裏面に裏面電界形成層（ＢＳＦ、１４０）が形成されることが可能である。
【００８１】
拡散防止層１３０として反射防止膜の形成工程と第１電極１１０の形成工程を図６を参照してさらに詳しく説明すれば次のようである。
【００８２】
図６の（ａ）のように拡散防止層１３０は高濃度不純物ドーピング領域である第２部分１０２ｂの一部に形成されることができる。詳しくは、拡散防止層１３０は第２部分１０２ｂ中フィンガー電極４００が形成される位置に形成されることができる。
【００８３】
これによって、（ｂ）のようにフィンガー電極４００を形成するための電極材料が拡散防止層１３０の一部上部に塗布されることができる。ここで、フィンガー電極４００を形成するための電極材料は銀（Ａｇ）などの金属材質のみならず加工性を向上させるためにガラス材質(Frit Glass)も含むことができる。
【００８４】
以後、熱処理工程を遂行すれば電極材料の中でガラス材質と金属材質が溶融されながら拡散防止層１３０に侵透するようになり、これによってフィンガー電極４００の一部は拡散防止層１３０を貫いて第２部分１０２ｂに電気的に接続されることができる。
【００８５】
このように、高濃度不純物ドーピング領域に拡散防止層１３０を形成してもフィンガー電極４００と高濃度不純物ドーピング領域を接続するのが可能なことである。
【００８６】
図７乃至図１１は第１電極に対してさらに詳しく説明するための図である。
【００８７】
先ず、図７を注意深く見れば本発明に係る太陽電池１０は半導体基板の受光面である一表面、すなわち前面には第１電極の第１電極ライン部(First Electrode Line Portion、４００)が形成されたことが分かる。ここで、第１電極ライン部４００は第１電極１１０のフィンガー電極(Finger electrode)であり、このようなフィンガー電極がライン形態に形成されたことで見られる。
【００８８】
言い換えると、第１電極ライン部４００は複数個のフィンガー電極を含むことで見られる。
【００８９】
共に、半導体基板の一面では複数の第１電極ライン部４００はそれぞれ独立的に配置されることができる。すなわち、複数の第１電極ライン部４００はお互いに接続されないでお互いに離隔されるように配置されることができるのである。
【００９０】
共に、図８を注意深く見れば本発明に係る太陽電池１０は半導体基板の受光面の反対面である他面には第１電極ライン部４００と交差する第１電極の第２電極ライン部(Second Electrode Line Portion、４１０)が形成されたことが分かる。ここで、第２電極ライン部４１０は第１電極１１０中バスバー電極(Bus bar electrode)であり、このようなバスバー電極がフィンガー電極と交差するライン形態に形成されたことで見られる。
【００９１】
言い換えると、第２電極ライン部４１０は少なくとも一つのバスバー電極を含むことで見られる。
【００９２】
前記した図７及び図８に示す識別番号５１０は半導体部に形成された貫通部として実際では見えないが、貫通ホール５１０と第１電極ライン部４００と、第２電極ライン部４１０との関係を示すために表示した。すなわち、貫通ホール５１０は第１電極ライン部４００と第２電極ライン部４１０が交差する部分に形成される。
【００９３】
共に、前の図５の（ｃ）及び（ｄ）のように貫通ホール５１０にも第１電極の一部、 例えば連結電極が形成されることができるから第１電極ライン部４００と第２電極ライン部４１０は交差する部分でお互いに接続される。
【００９４】
共に、太陽電池の受光面の面積を増加させ効率を向上させるためには第１電極ライン部４００の線幅Ｗ１は第２電極ライン部４１０の線幅Ｗ２より小さなことが望ましい。
【００９５】
前記のような第１電極の構造を考慮すれば、半導体基板１０１は図９の（ａ）及び （ｂ）のような形象を有することが可能である。
【００９６】
図９の（ａ）を注意深く見れば半導体基板１０１の一面には第１電極ライン部４００、すなわちフィンガー電極が配置される第１領域８００が形成されることが分かる。また、第１電極ライン部４００と第２電極ライン部４１０の連結のために第１領域８００に貫通ホール５１０が形成されることができる。
【００９７】
共に、短絡（Ｓｈｕｎｔ）を防止するために第１領域８００の幅Ｗ１０は第１電極ライン部４００の線幅Ｗ１よりは広いことがある。
【００９８】
また、図９の（ｂ）を注意深く見れば、半導体基板１０１の他面には第２電極ライン部４１０、すなわちバスバー電極が配置される第２領域８１０が形成されることが分かる。
共に、短絡（Ｓｈｕｎｔ）を防止するために第２領域８１０の幅Ｗ２０は第２電極ライン部４１０の線幅Ｗ２よりは広いことがあり、共に第２領域８１０の幅Ｗ２０は第１領域８００の幅Ｗ１０より大きくなることができる。
【００９９】
前記した内容を考慮すれば、第１電極１１０は次図１０の場合のようにバスバー(Bus bar)電極４１０、フィンガー(Finger)電極４００及び連結電極４２０に仕分けされることで見られる。
【０１００】
ここで、連結電極４２０は第１電極ライン部４００、すなわちフィンガー電極と第２電極ライン部４１０、すなわちバスバー電極を電気的に接続する電極であることができる。
このような連結電極４２０は半導体基板１０１の高濃度不純物ドーピング領域と重畳されることが望ましいことがあり、第１電極ライン部４００と第２電極ライン部４１０が交差する地点に配置されることができる。
【０１０１】
ここで、第２電極ライン部４１０は半導体基板１０１の他の表面に配置され、図１１のように裏面電極、即第２電極１２０と離隔されることで電気的に分離することができる。
図１１には太陽電池の裏面に配置される第１電極１１０のバスバー電極４１０と第２ 電極１２０の位置関係に対して概念的に示されている。示されたように、エッジ分離工程によってバスバー電極１４０と第２電極１２０は電気的に分離している。
【０１０２】
図１２乃至図１３は比較例に係る太陽電池と本発明に係る太陽電池を比べるための図である。
【０１０３】
一方、図１２を注意深く見れば、比較例に係る太陽電池は第２電極９２０は半導体基板９００の他の表面、すなわち裏面に配置されるが、第１電極９１０は半導体基板９００の一表面、すなわち前面にだけ配置される。
【０１０４】
このような場合には図１３の場合のように第１電極９１０のバスバー電極９１１とフィンガー電極９１２が全て半導体基板９００の前面に配置されることで、バスバー電極が前面に位置しない時より光入射面中第１電極９１０によって隠される部分の面積が過度に広くなることで効率が低下する。
【０１０５】
一方に、前の図７乃至図１１の本発明に係る太陽電池の場合には半導体基板１０１の前面にはフィンガー電極４００が配置され、バスバー電極４１０は半導体基板１０１の裏面に配置されることで、バスバー電極が前面に位置する時より光入射面中電極によって隠される部分の面積を減らすことができて太陽電池の効率を向上させるのが可能である。
【０１０６】
図１４は貫通ホールの他の構造の一例を説明するための図である。
【０１０７】
図１４を注意深く見れば、半導体基板１０１に形成される貫通ホール５１０は半導体基板１０１の他の表面方向での直径の幅Ｗ４０が半導体基板１０１の一表面方向での直径の幅Ｗ３０よりさらに大きくなることができる。または、貫通ホール５１０は菱形形状を有することができる。
【０１０８】
例えば、レーザーを利用して貫通ホール５１０を形成する方法でレーザーを半導体基板１０１の他の表面方向で調査しながらレーザーの強さを調節したら貫通ホール５１０の直径を図１４のように調節することができるはずである。
【０１０９】
このように、貫通ホール５１０の半導体基板１０１の他の表面方向での直径の幅Ｗ４０が半導体基板１０１の一表面方向での直径の幅Ｗ３０よりさらに大きければ、貫通ホール５１０に形成される第１電極１１０の面積は充分に広い水準を維持した状態で第１電極が半導体基板１０１の光入射面の相当部分を隠すことを抑制したり防止することで太陽電池の効率を向上させるのが可能である。言い換えれば、入射する光を受信する表面の面積を増加させるために、貫通ホール５１０の大きさや第１電極１１０の大きさの中で少なくとも一つを減らすことができる。図１５ないし図１６は本発明に係る太陽電池のまた他の構造に対して説明するための図である。
【０１１０】
図１５乃至図１６を注意深く見れば、半導体基板１０１の裏面には裏面電極１５１０と裏面バスバー電極１５００が配置され、第１電極１１０の前面バスバー電極４１０が配置されることができる。ここで前面バスバー電極４１０は前で詳しく説明した第１電極１１０の第２電極ライン部である。ここで、前面バスバー電極４１０を第１導電型バスバー電極とし、裏面バスバー電極１５００を第２導電型バスバー電極と言うことが可能である。
【０１１１】
言い換えると、半導体基板１０１の裏面に配置される第２電極１２０は第１電極１１０と電気的に分離する裏面電極１５１０と、裏面電極１５１０と接続される裏面バスバー電極１５００を含むことで見られる。
【０１１２】
ここで、裏面バスバー電極１５００は銀（Ａｇ）などの金属材質を含むことができる。共に裏面バスバー電極１５００は裏面電極１５１０とは異なる金属材質を含み、前面バスバー電極４１０とは同一である金属材質を含むのが可能である。
【０１１３】
裏面バスバー電極１５００は少なくとも２個の太陽電池セルを電気的に接続するための端子で使われることができる。
【０１１４】
このように、本発明に係る太陽電池は前面バスバー電極４１０と後面バスバー電極１５００が全て半導体基板１０１の裏面に配置されることができる。
【０１１５】
図１７乃至図１８は本発明に係る太陽電池モジュールに対して説明するための図である。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては重複される説明を略する。下の第１太陽電池セル１７００、 第２太陽電池セル１７１０、第３太陽電池セル１７２０は前で詳しく説明したところのような構造を有する。
【０１１６】
図１７を注意深く見れば、本発明に係る太陽電池モジュールでは任意の少なくと２個の太陽電池セル、例えば第１太陽電池セル１７００、第２太陽電池セル１７１０、第３ 太陽電池セル１７２０は導電型リボン１７３０によって電気的に接続されることができる。
【０１１７】
詳しくは、第１太陽電池セル１７００の裏面に配置される第２導電型バスバー電極１５００は隣接する第２太陽電池セル１７１０の第１導電型バスバー電極４１０とリボン１７３０によって接続され、第２太陽電池セル１７１０の第２導電型バスバー電極１５００は隣接する第３太陽電池セル１７２０の第１導電型バスバー電極４１０とリボン１７３０によって接続されることができる。
【０１１８】
共に、本発明に係る第１太陽電池セル１７００、第２太陽電池セル１７１０、 第３太陽電池セル１７２０は第１導電型バスバー電極４１０、第２導電型バスバー電極１５００が全て裏面に配置されるから図１８のように第１導電型バスバー電極４１０、第２導電型バスバー電極１５００を接続するためのリボン１７３０も第１太陽電池セル１７００、第２太陽電池セル１７１０、第３太陽電池セ１７２０の裏面に配置されることができる。
【０１１９】
これによって、一般的な太陽電池に比べ、太陽電池の受光面がリボン１７３０によって隠されることを防止することで太陽電池の効率を増加させることができる。
【０１２０】
図１９乃至図２０は本発明に係る太陽電池のまた他の製造方法に対して説明するための図である。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては重複される説明を略する。  
例えば、半導体基板に凹凸を形成する工程、裏面電極を形成する工程、反射防止層を形成する工程などに対して説明は略する。
【０１２１】
図１９を注意深く見れば、（ａ）のように半導体基板１０１に不純物をドーピングすることができる。例えば、半導体基板１０１がｐ型半導体の場合に、ｎ型不純物であるＰＯＣｌ3を半導体基板１０１の表面で拡散させることで半導体基板１０１にｎ型のエミッタ層１９００を形成するのが可能である。
【０１２２】
以後、（ｂ）のようにエミッタ層１９００の一部を蝕刻してとり除くことができる。
【０１２３】
ここで、エミッタ層１９００で蝕刻されない部分（Ａ２、Ａ１２）の不純物のドーピング濃度は蝕刻された部分（Ａ１、Ａ３、Ａ１１、Ａ１３）のドーピング濃度より高いことがある。
【０１２４】
一方、エミッタ層１９００の表面から蝕刻深さが深くなるほど不純物のドーピング濃度は低くなることができる。すなわち、エミッタ層１９００の表面で不純物のドーピング濃度はエミッタ層１９００の内部で不純物のドーピング濃度より高いのである。
【０１２５】
これを考慮する時、エミッタ層１９００で蝕刻されない部分（Ａ２、Ａ１２）の不純物の表面ドーピング濃度は蝕刻された部分（Ａ１、Ａ３、Ａ１１、Ａ１３）の不純物の表面ドーピング濃度より高いことがある。共に、不純物の全体ドーピング量もエミッタ層１９００で蝕刻されない部分（Ａ２、Ａ１２）が蝕刻された部分（Ａ１、Ａ３、Ａ１１、Ａ１３）に比べてさらに多いことがある。
【０１２６】
これによって、半導体基板１０１に高濃度不純物ドーピング領域（Ａ２、Ａ１２）と低濃度不純物ドーピング領域（Ａ１、Ａ３、Ａ１１、Ａ１３）が形成されることができるのである。
【０１２７】
共に、（ｂ）工程では以後の工程で形成されるバスバー電極１９３２の幅をフィンガー電極１９３１の幅より広くするのために、半導体基板１０１の受光面、すなわち前面に形成される高濃度不純物ドーピング領域Ａ２の幅を半導体基板１０１の裏面に形成される高濃度不純物ドーピング領域Ａ１２の幅より小さくすることが可能である。
【０１２８】
一方、図１９では半導体基板１０１の前面及び裏面でそれぞれ高濃度不純物ドーピング領域（Ａ２、Ａ１２）と低濃度不純物ドーピング領域（Ａ１、Ａ３、Ａ１１、Ａ１３）を形成する方法を説明しているが、半導体基板１０１の後面にはアルミニウム材質の裏面電極（図示せず）を形成することを考慮すれば、半導体基板１０１の前面にだけ高濃度不純物ドーピング領域Ａ２と低濃度不純物ドーピング領域（Ａ１、Ａ３）を形成するのができる。
【０１２９】
以後、（ｃ）のように半導体基板１０１に貫通ホール１９２０を形成することができる。
【０１３０】
以後、（ｄ)のように高濃度不純物ドーピング領域（Ａ２、Ａ１２）と接触するように前面電極１９３０を形成することができる。共に、前面電極１９３０は半導体基板１０１の前面に配置されるフィンガー電極１９３１と半導体基板１０１の裏面に配置されるバスバー電極１９３２を含むことができる。
【０１３１】
このような場合には、フィンガー電極１９３１とバスバー電極１９３２を接続する連結電極１９３３の一部領域は高濃度不純物ドーピング領域（Ａ２、Ａ１２）と接触し、他の一部領域は半導体基板１０１と接触する構造を有することが可能である。
【０１３２】
前記した方法を通じて高濃度不純物ドーピング領域（Ａ２、Ａ１２）と電気的に接続されながらもバスバー電極１９３２が半導体基板１０１の裏面に配置される前面電極１９３０を形成するのが可能である。
【０１３３】
図２０を注意深く見れば、（ａ）のように半導体基板１０１に不純物をドーピングしてエミッタ層２０００を形成することができる。
【０１３４】
以後、（ｂ）のようにエミッタ層２０００の一部領域に拡散防止層２０１０を形成することができる。このような拡散防止層２０１０は不純物の浸透を止めて低濃度不純物ドーピング領域を形成するために形成されることができる。
【０１３５】
共に、（ｂ）工程では以後の工程で形成されるバスバー電極２０５１の幅をフィンガー電極２０５２の幅より広くするのために、半導体基板１０１の前面で拡散防止層２０１０が形成されない部分の幅Ｇ１を半導体基板１０１の後面で拡散防止層２０１０が形成されない部分の幅Ｇ２より小さくすることが可能である。
【０１３６】
以後、（ｃ）のように拡散防止層２０１０が形成された状態で不純物をまたドーピングすることができる。このような （ｃ）工程でドーピングされる不純物の電気的タイプは前の（ａ）工程でドーピングされた不純物の電気的タイプと実質的に同一であることができる。例えば、（ａ）及び（ｃ）工程で皆ｎタイプ不純物をドーピングすることができる。
【０１３７】
それでは、拡散防止層２０１０が形成された半導体基板１０１の部分には不純物のドーピング量が相対的に少ないことができるし、これによって低濃度不純物ドーピング領域が形成されることができる。また、拡散防止層２０１０が形成されなかった半導体基板１０１の部分には不純物のドーピング量が相対的に多いことがあり、これによって高濃度不純物ドーピング領域が形成されることができる。
【０１３８】
以後、拡散防止層２０１０をとり除いて、（ｄ）のように半導体基板１０１に貫通ホール２０４０を形成することができる。
【０１３９】
以後、（ｄ）のように高濃度不純物ドーピング領域と接触するように前面電極２０５０を形成することができる。共に、前面電極２０５０は半導体基板１０１の前面に配置されるフィンガー電極２０５１と半導体基板１０１の後面に配置されるバスバー電極２０５２を含むことができる。
【０１４０】
このような場合には、図１９の構造と類似にフィンガー電極２０５１とバスバー電極２０５２を接続する連結電極２０５３の一部領域は高濃度不純物ドーピング領域と接触し、他の一部領域は半導体基板１０１と接触する構造を有することが可能である。
【図１】
2011512669.tif 000003
【図２】
2011512669.tif 000004
【図３】
2011512669.tif 000005
【図４（ａ）】
2011512669.tif 000006
【図４（ｂ）】
2011512669.tif 000007
【図４（ｃ）】
2011512669.tif 000008
【図４（ｄ）】
2011512669.tif 000009
【図５（ａ）】
2011512669.tif 000010
【図５（ｂ）】
2011512669.tif 000011
【図５（ｃ）】
2011512669.tif 000012
【図５（ｄ）】
2011512669.tif 000013
【図６（ａ）】
2011512669.tif 000014
【図６（ｂ）】
2011512669.tif 000015
【図６（ｃ）】
2011512669.tif 000016
【図７】
2011512669.tif 000017
【図８】
2011512669.tif 000018
【図９】
2011512669.tif 000019
【図１０】
2011512669.tif 000020
【図１１】
2011512669.tif 000021
【図１２】
2011512669.tif 000022
【図１３】
2011512669.tif 000023
【図１４】
2011512669.tif 000024
【図１５】
2011512669.tif 000025
【図１６】
2011512669.tif 000026
【図１７】
2011512669.tif 000027
【図１８】
2011512669.tif 000028
【図１９】
2011512669.tif 000029
【図２０】
2011512669.tif 000030
【国際調査報告】
2011512669.tif 000031
2011512669.tif 000032