(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の裏面側に設けられた第１導電型半導体膜および第２導電型半導体膜と、
前記第１導電型半導体膜上の第１電極と、
前記第２導電型半導体膜上の第２電極と、を備え、
前記第１電極および前記第２電極は、前記半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在し、
前記半導体基板は、前記第１電極および前記第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含む、光電変換素子。
【請求項２】
前記半導体基板は、多角形の表面を有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記線状溝は、ソーマークを含む、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
半導体結晶をワイヤソーで切断して第１導電型または第２導電型の半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面側に第１導電型半導体膜および第２導電型半導体膜を形成する工程と、
前記第１導電型半導体膜上に第１電極を形成する工程と、
前記第２導電型半導体膜上に第２電極を形成する工程と、を備え、
前記第１電極を形成する工程および前記第２電極を形成する工程において、前記第１電極および前記第２電極は、それぞれ、前記半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在するとともに、前記半導体基板が前記第１電極および前記第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含むように形成される、光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記ワイヤソーによる前記半導体結晶の切断は、固定砥粒または遊離砥粒を用いて行われる、請求項４に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類のものがあるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。
【０００４】
しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、裏面のみに電極を形成した太陽電池の開発が進められている。
【０００５】
たとえば、特許文献１には、半導体基板の裏面のｐ型半導体層の線状部上のｐ側電極のフィンガー電極および半導体基板の裏面のｎ型半導体層の線状部上のｎ側電極のフィンガー電極が、それぞれ、半導体基板の裏面の線状溝（ソーマーク）の延びる方向と平行な方向に沿って延びるように形成された裏面接合型の太陽電池が開示されている。
【０００６】
特許文献１に記載の太陽電池においては、ｐ側電極のフィンガー電極およびｎ側電極のフィンガー電極をそれぞれ線状溝の延びる方向と平行な方向に形成することによって、ｐ型半導体層の線状部およびｎ型半導体層の線状部の形成に用いられるエッチング剤の広がる方向と線状溝の延びる方向とが平行になるため、エッチング剤が線状部の幅方向に濡れ広がりにくくなり、ｐ型半導体層の線状部およびｎ型半導体層の線状部を高い形成精度で形成することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−４９１８３号公報
【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、特許文献１に記載の太陽電池においては、ｐ側電極のフィンガー電極およびｎ側電極のフィンガー電極がそれぞれ剥離しやすいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型部および第２導電型部と、第１導電型部上の第１電極と、第２導電型部上の第２電極とを備え、第１電極および第２電極は、半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在し、半導体基板は、第１電極および第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含む光電変換素子である。
【００１０】
ここで開示された実施形態は、半導体結晶をワイヤソーで切断して第１導電型または第２導電型の半導体基板を形成する工程と、半導体基板の一方の側に第１導電型部および第２導電型部を形成する工程と、第１導電型部上に第１電極を形成する工程と、第２導電型部上に第２電極を形成する工程と、を備え、第１電極を形成する工程および第２電極を形成する工程において、第１電極および第２電極は、それぞれ、半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在するとともに、半導体基板が第１電極および第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含むように形成される光電変換素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
ここで開示された実施形態によれば、従来よりも電極の剥離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【図２】（ａ）はヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な平面図であり、（ｂ）は第１電極および第２電極の延在方向と半導体基板の裏面の辺の長さ方向との関係を図解する図である。
【図３】（ａ）はヘテロ接合型バックコンタクトセルの半導体基板の裏面の模式的な平面図であり、（ｂ）は第１電極および第２電極の延在方向と線状溝との関係を図解する図である。
【図４】ｎ型シリコン単結晶インゴットをワイヤソーで切断する工程の一例を図解する模式的な斜視図である。
【図５】ｎ型シリコン単結晶インゴットからｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板が形成される工程の一例を図解する模式的な斜視図である。
【図６】図５に示すワイヤソーの一例の模式的な断面図である。
【図７】半導体基板の裏面の全面に第１のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図８】第１のｉ型非晶質半導体膜上に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図９】第１導電型非晶質半導体膜上にエッチングマスクを形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１０】第１のｉ型非晶質半導体膜と第１導電型非晶質半導体膜との積層体の一部を厚さ方向にエッチングする工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１１】エッチングマスクを除去する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１２】第２のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１３】第２のｉ型非晶質半導体膜上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１４】第２のｉ型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜との積層体を残す部分にのみエッチングマスクを形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１５】第１導電型非晶質半導体膜の一部を露出させる工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１６】第１電極および第２電極の延在方向に沿った実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の一例の模式的な拡大断面図である。
【図１７】第１電極および第２電極の延在方向に沿った実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の他の一例の模式的な拡大断面図である。
【図１８】実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な平面図である。
【図１９】実施形態３のｎ型シリコン単結晶インゴットを遊離砥粒とワイヤソーとを用いて切断する工程の一例を図解する図である。
【図２０】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。
【図２１】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２２】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２３】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２４】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２５】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２６】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２７】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２８】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図２９】実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１４】
［実施形態１］
＜構造＞
図１に、実施形態の光電変換素子の一例である実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０は、ｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板１と、半導体基板１の一方側の表面（裏面）上に隣り合うようにして半導体基板１の裏面に接して設けられた第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とを備えている。実施形態１においては、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４は、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン膜である。
【００１５】
第１のｉ型非晶質半導体膜２上には、第１のｉ型非晶質半導体膜２に接する第１導電型非晶質半導体膜３が設けられている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４上には、第２のｉ型非晶質半導体膜４に接する第２導電型非晶質半導体膜５が設けられている。実施形態１において、第１導電型非晶質半導体膜３はｐ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜５はｎ型非晶質シリコン膜である。
【００１６】
第１導電型非晶質半導体膜３上には、第１導電型非晶質半導体膜３に接する第１電極１１が設けられている。また、第２導電型非晶質半導体膜５上には、第２導電型非晶質半導体膜５に接する第２電極１２が設けられている。
【００１７】
そして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体の両端部は、それぞれ、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体の端部を覆っている。そのため、第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５との間には第２のｉ型非晶質半導体膜４の端部が位置しており、第２のｉ型非晶質半導体膜４の両端部は、それぞれ、第１導電型非晶質半導体膜３および第２導電型非晶質半導体膜５の双方と接している。これにより、第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５とは第２のｉ型非晶質半導体膜４によって分離されている。
【００１８】
図２（ａ）に、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の裏面の模式的な平面図を示す。図２（ａ）に示すように、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の裏面には、第１電極１１と第２電極１２とが間隔を空けて交互に配置されており、第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ、八角形の半導体基板１の裏面の向かい合う１対の辺１ａと辺１ｂとの間で、これらの電極の長手方向が同一の方向となるように直線状に延在している。
【００１９】
ここで、第１電極１１および第２電極１２は、図２（ｂ）に示すように、第１電極１１および第２電極１２の延在方向２１が半導体基板１の裏面の辺１ａ（または辺１ｂ）の長さ方向２２と９０°±５°の角度を為す方向の範囲２３内に含まれるように位置している。
【００２０】
図３（ａ）に、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の半導体基板１の裏面の模式的な平面図を示す。図３（ａ）に示すように、半導体基板１の裏面には、線状溝６が存在している。なお、線状溝６は、後述のように、半導体結晶インゴットをワイヤソーと砥粒とを用いて切断して半導体基板１を作製するときに、砥粒が半導体基板１の裏面を傷つけること等によって形成された砥粒痕（ソーマーク）であり得るが、線状溝６はソーマークに限定されるものではなく、ソーマーク以外の線状溝であってもよい。
【００２１】
本実施形態において、線状溝６は、直線状となっている。また、本実施形態において、線状溝６の長さは、３ｃｍよりも長くなっており、線状溝６の深さは３μｍ以上４μｍ以下となっている。なお、線状溝６の長さは、半導体基板１の裏面において延在するそれぞれの線状溝６の始点から終点までの長さを意味している。
【００２２】
ここで、線状溝６は、図３（ｂ）に示すように、線状溝６の延在方向２４が第１電極１１および第２電極１２の延在方向２１と９０°±５°の角度を為す方向の範囲２５内に含まれるように位置している。
【００２３】
＜製造方法＞
以下、図４〜図１５を参照して、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図４の模式的斜視図に示すように、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０をワイヤソー３３で切断する工程を行なう。
【００２４】
図４に示すように、ワイヤソー３３は、所定の間隔をあけて配置されたガイドローラ３１，３２の間に巻き掛けられている。その結果、ワイヤソー３３は、それぞれのガイドローラ３１，３２において、ガイドローラ３１，３２の長手方向に沿って、所定の間隔をあけて複数箇所で張られた状態となる。この状態で、ガイドローラ３１，３２が正転・逆転を繰り返すことによって、ワイヤソー３３が矢印３５の方向に往復走行を行なうことになる。
【００２５】
ワイヤソー３３が矢印３５の方向に往復走行をしている状態で、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０を矢印３４の方向に移動させる。そして、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０を往復走行をしているワイヤソー３３に押し付けることによって、たとえば図５の模式的斜視図に示すように、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０が複数箇所で切断されて、複数枚の板状のｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板１が形成される。このとき、半導体基板１の裏面に、固定砥粒が半導体基板１の裏面を傷つけることによってソーマークである線状溝６が形成され得る。これは、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０の切断時におけるワイヤソー３３の撓みに起因するものと推測される。ただ、上述のように、線状溝６はソーマークに限定されるものではない。
【００２６】
図６に、図４に示すワイヤソー３３の一例の模式的な断面図を示す。ここで、ワイヤソー３３は、芯線３３ａと、芯線３３ａの外周面にボンド材（図示せず）で固着された固定砥粒３３ｂと、を含んでいる。芯線３３ａとしては、たとえばピアノ線などを用いることができる。固定砥粒３３ｂとしてはたとえばダイヤモンド砥粒などを用いることができ、ボンド材としてはたとえば芯線３３ａの外表面にめっきされたニッケルなどを用いることができる。
【００２７】
ｎ型シリコン単結晶インゴット３０としては、たとえば、チョクラルスキー法によって作製されたｎ型単結晶シリコンインゴットなどを用いることができる。
【００２８】
次に、図７の模式的断面図に示すように、半導体基板１の裏面の全面に第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。
【００２９】
半導体基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板を好適に用いることができるがｎ型単結晶シリコン基板に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体基板を適宜用いることもできる。
【００３０】
第１のｉ型非晶質半導体膜２としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００３１】
なお、本明細書において「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。
【００３２】
また、本明細書において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素で終端されたものも含まれるものとする。
【００３３】
次に、図８の模式的断面図に示すように、第１のｉ型非晶質半導体膜２上に第１導電型非晶質半導体膜３を形成する。第１導電型非晶質半導体膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００３４】
第１導電型非晶質半導体膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｐ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｐ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００３５】
なお、第１導電型非晶質半導体膜３に含まれるｐ型不純物としては、たとえばボロンを用いることができる。また、本明細書において、「ｐ型」とは、ｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
【００３６】
次に、図９の模式的断面図に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３上に、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体を厚さ方向にエッチングする箇所に開口部を有するフォトレジスト等のエッチングマスク４１を形成する。
【００３７】
次に、図１０の模式的断面図に示すように、エッチングマスク４１をマスクとして、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体の一部を厚さ方向にエッチングする。これにより、半導体基板１の裏面の一部を露出させる。その後、図１１の模式的断面図に示すように、エッチングマスク４１をすべて除去する。
【００３８】
次に、図１２の模式的断面図に示すように、半導体基板１および第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体を覆うようにして第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００３９】
第２のｉ型非晶質半導体膜４としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００４０】
次に、図１３の模式的断面図に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜４上に第２導電型非晶質半導体膜５を形成する。第２導電型非晶質半導体膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００４１】
第２導電型非晶質半導体膜５としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００４２】
なお、第２導電型非晶質半導体膜５を構成するｎ型非晶質シリコン膜に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができる。また、本明細書において、「ｎ型」とは、ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
【００４３】
次に、図１４の模式的断面図に示すように、半導体基板１の裏面上の第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体を残す部分にのみフォトレジスト等のエッチングマスク４２を形成する。
【００４４】
次に、エッチングマスク４２をマスクとして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体の一部を厚さ方向にウエットエッチングすることによって、図１５の模式的断面図に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３の一部を露出させる。その後、エッチングマスク４２を完全に除去する。
【００４５】
その後、図１および図２に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３に接するように第１電極１１を形成し、第２導電型非晶質半導体膜５に接するように第２電極１２を形成する。
【００４６】
ここで、第１電極１１および第２電極１２は、第１電極１１および第２電極１２が、それぞれ、半導体基板１の裏面の辺１ａ，１ｂと９０°±５°の角度を為す方向に延在するとともに、半導体基板１が、第１電極１１および第２電極１２と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝６を含むように形成される。なお、第１電極１１および第２電極１２の形成方法は、特に限定されないが、たとえば蒸着法などを用いることができる。
【００４７】
以上により、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０が完成する。
＜作用効果＞
実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０においては、図３（ｂ）に示すように、線状溝６の延在方向２４が、第１電極１１および第２電極１２の延在方向２１と、９０°±５°の角度を為している。すなわち、第１電極１１および第２電極１２は、線状溝６の延在方向と９０°±５°の角度を為す方向に延在するように配置されている。
【００４８】
図１６に、第１電極１１および第２電極１２の延在方向２１に沿った実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の裏面の一例の模式的な拡大断面図を示し、図１７に、第１電極１１および第２電極１２の延在方向２１に沿った実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の裏面の他の一例の模式的な拡大断面図を示す。なお、図１６は、第１電極１１および第２電極１２の厚さＨが線状溝の深さＤよりも薄い場合の一例を示しており、図１７は、第１電極１１および第２電極１２の厚さＨが線状溝の深さＤよりも厚い場合の一例を示している。
【００４９】
図１６および図１７に示すように、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０においては、半導体基板１の裏面の線状溝６に起因する凹凸によって第１電極１１および第２電極１２にアンカー効果を発現させることができる。これにより、線状溝の延在方向と平行に半導体基板の裏面に電極が設けられた特許文献１の太陽電池と比べて第１電極１１および第２電極１２の剥離を抑制することができる。
【００５０】
さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、第１電極１１および第２電極１２を、線状溝６の延在方向と９０°±５°の角度を為す方向の範囲内に延在するように配置することによって、その範囲外に延在するように第１電極１１および第２電極１２を設けた場合と比べて、飛躍的に、第１電極１１および第２電極１２の剥離を抑制することができることが確認された。
【００５１】
以上の理由により、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０においては、従来の特許文献１の太陽電池と比べて、第１電極１１および第２電極１２の剥離を抑制することができる。
【００５２】
［実施形態２］
図１８に、実施形態の光電変換素子の他の一例である実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な平面図を示す。図１８に示すように、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０は、第１タブ電極１１ａおよび第２タブ電極１２ａを備えていることを特徴としている。第１タブ電極１１ａは、第１電極１１と異なる方向に延在し、複数の第１電極１１のそれぞれの一端と電気的に接続されて、複数の第１電極１１を電気的に接続している。また、第２タブ電極１２ａは、第２電極１２と異なる方向に延在し、複数の第２電極１２のそれぞれの一端と電気的に接続されて、複数の第２電極１２を電気的に接続している。
【００５３】
実施形態２における上記以外の説明は、実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００５４】
［実施形態３］
実施形態３においては、遊離砥粒を用いてｎ型シリコン単結晶インゴットのワイヤソーによる切断を行っていることを特徴としている。図１９に、実施形態３のｎ型シリコン単結晶インゴット３０を遊離砥粒５２とワイヤソー５３とを用いて切断する工程の一例を図解する図を示す。なお、ワイヤソー５３としては、図６に示す芯線３３ａの外周面に固定砥粒３３ｂが固着されていないワイヤソーが用いられる。また、ｎ型シリコン単結晶インゴット３０の遊離砥粒５２およびワイヤソー５３による切断は、シリコンカーバイドやダイヤモンド等の遊離砥粒５２を油性または水溶性の切削液５１に混合したスラリーをｎ型シリコン単結晶インゴット３０の表面に供給しながら行われる。
【００５５】
実施形態３における上記以外の説明は、実施形態１および実施形態２と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００５６】
［実施形態４］
図２０に、実施形態の光電変換素子の他の一例である実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。図２０に示すように、実施形態４の裏面電極型太陽電池セル１００は、半導体基板１と、半導体基板１の裏面に間隔を空けて設けられた、第１導電型不純物含有領域としてのｐ型不純物拡散領域６５と、第２導電型不純物含有領域としてのｎ型不純物拡散領域６３とを備えている。また、第１導電型不純物含有領域６５上に第１電極１１が設けられており、第２導電型不純物含有領域６３上に第２電極１２が設けられている。
【００５７】
また、半導体基板１の裏面には、たとえば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の誘電体膜６７が設けられており、半導体基板１の受光面のテクスチャ構造６８上にもたとえば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の誘電体膜６９が設けられている。
【００５８】
以下、図２１〜図２８の模式的断面図を参照して、実施形態４の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。
【００５９】
まず、図２１に示すように、半導体基板１の受光面および裏面のそれぞれの全面に拡散マスク６２を設置し、半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク６２の一部に開口部６１ａを設ける。なお、開口部６１ａの形成方法は、特に限定されず、たとえばフォトリソグラフィ等の方法を用いることができる。
【００６０】
次に、図２２に示すように、ｎ型不純物含有ガス６４を流すことによって、半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク６２の開口部６１ａから露出している半導体基板１の裏面にｎ型不純物を拡散させてｎ型不純物拡散領域６３を形成する。なお、ｎ型不純物含有ガス６４としては、たとえばｎ型不純物であるリンを含むＰＯＣｌ3などを用いることができる。また、ｎ型不純物拡散領域６３は、半導体基板１よりもｎ型不純物濃度が高い領域であればよい。
【００６１】
次に、半導体基板１の受光面および裏面の拡散抑制マスク６２を一旦すべて除去した後に、半導体基板１の受光面および裏面のそれぞれの全面に拡散抑制マスク６２を再度設置し、図２３に示すように、半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク６２の一部に開口部６１ｂを設ける。
【００６２】
次に、図２４に示すように、ｐ型不純物含有ガス６６を流すことによって、半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク６２の開口部６１ｂから露出している半導体基板１の裏面にｐ型不純物を拡散させてｐ型不純物拡散領域６５を形成する。
【００６３】
次に、図２５に示すように、半導体基板１の受光面および裏面の拡散抑制マスク６２をすべて除去する。次に、図２６に示すように、半導体基板１の裏面の全面に誘電体膜６７を形成する。
【００６４】
次に、図２７に示すように、半導体基板１の受光面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造６８を形成する。
【００６５】
次に、図２８に示すように、半導体基板１の受光面のテクスチャ構造６８上に誘電体膜６９を形成する。次に、図２９に示すように、半導体基板１の裏面の誘電体膜６７の一部を除去することによってコンタクトホール７０，７１を形成する。なお、コンタクトホール７０，７１の形成方法は、特に限定されず、たとえばフォトリソグラフィ等の方法を用いることができる。
【００６６】
その後、図２０に示すように、コンタクトホール７１を通してｐ型不純物拡散領域６５に電気的に接続される第１電極１１を形成するとともに、コンタクトホール７０を通してｎ型不純物拡散領域６３に電気的に接続される第２電極１２を形成する。
【００６７】
ここでも、第１電極１１および第２電極１２は、第１電極１１および第２電極１２が、それぞれ、半導体基板１の裏面の辺１ａ，１ｂと９０°±５°の角度を為す方向に延在するとともに、半導体基板１が、第１電極１１および第２電極１２と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝６を含むように形成される。
【００６８】
実施形態４における上記以外の説明は、実施形態１〜実施形態３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００６９】
［付記］
ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型部および第２導電型部と、第１導電型部上の第１電極と、第２導電型部上の第２電極と、を備え、第１電極および第２電極は、半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在し、半導体基板は、第１電極および第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含む、光電変換素子である。このような構成とすることにより、半導体基板１の裏面の線状溝に起因する凹凸によって第１電極および第２電極にアンカー効果を発現させることができるため、線状溝の延在方向と平行に半導体基板の裏面に電極が設けられた特許文献１の太陽電池と比べて第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７０】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、半導体基板は、多角形の表面を有することが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７１】
ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第１電極と異なる方向に延在し、第１電極の複数を電気的に接続する第１タブ電極をさらに備えることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７２】
ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第２電極と異なる方向に延在し、第２電極の複数を電気的に接続する第２タブ電極をさらに備えることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７３】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１電極と第２電極とは間隔を空けて設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７４】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１電極と第２電極とは交互に設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７５】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、線状溝は、ソーマークを含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７６】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１電極の厚さが、線状溝の深さよりも薄いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７７】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１電極の厚さが、線状溝の深さよりも厚いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７８】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第２電極の厚さが、線状溝の深さよりも薄いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００７９】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第２電極の厚さが、線状溝の深さよりも厚いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８０】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、線状溝の長さは、３ｃｍよりも長いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８１】
ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板は、シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８２】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１導電型部は、第１導電型非晶質半導体膜を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８３】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１電極は、第１導電型非晶質半導体膜上に設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８４】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１導電型非晶質半導体膜は、第１導電型の非晶質シリコン膜を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８５】
ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と第１導電型非晶質半導体膜との間の第１のｉ型非晶質半導体膜をさらに含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８６】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型の非晶質シリコン膜を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８７】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２導電型部は、第２導電型非晶質半導体膜を含むことが好ましい。
【００８８】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２電極は、第２導電型非晶質半導体膜上に設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００８９】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２導電型非晶質半導体膜は、第２導電型の非晶質シリコン膜を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９０】
ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と第２導電型非晶質半導体膜との間の第２のｉ型非晶質半導体膜をさらに含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９１】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型の非晶質シリコン膜を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９２】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１導電型部は、第１導電型不純物含有領域を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９３】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１電極は、第１導電型不純物含有領域上に設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９４】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２導電型部は、第２導電型不純物含有領域を含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９５】
ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２電極は、第２導電型不純物含有領域上に設けられていることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９６】
ここで開示された実施形態は、半導体結晶をワイヤソーで切断して第１導電型または第２導電型の半導体基板を形成する工程と、半導体基板の一方の側に第１導電型部および第２導電型部を形成する工程と、第１導電型部上に第１電極を形成する工程と、第２導電型部上に第２電極を形成する工程と、を備え、第１電極を形成する工程および第２電極を形成する工程において、第１電極および第２電極は、それぞれ、半導体基板の辺と９０°±５°の角度を為す方向に延在するとともに、半導体基板が第１電極および第２電極と９０°±５°の角度を為す方向に延在する線状溝を含むように形成される、光電変換素子の製造方法である。このような構成とすることにより、半導体基板の裏面の線状溝に起因して第１電極および第２電極の形成面に発生する凹凸によって第１電極および第２電極にアンカー効果が発現するため、線状溝の延在方向と平行に半導体基板の裏面に電極が設けられた特許文献１の太陽電池と比べて第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９７】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ワイヤソーによる半導体結晶の切断は、固定砥粒または遊離砥粒を用いて行われることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９８】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、線状溝は、ソーマークを含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【００９９】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、半導体基板は、多角形の表面を有することが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１００】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法は、第１電極と異なる方向に延在し、第１電極の複数を電気的に接続する第１タブ電極を形成する工程をさらに含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１０１】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法は、第２電極と異なる方向に延在し、第２電極の複数を電気的に接続する第２タブ電極を形成する工程をさらに含むことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１０２】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法の第１電極を形成する工程および第２電極を形成する工程においては、第１電極と第２電極とが互いに間隔を空けて配置されるように第１電極と第２電極とが形成されることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１０３】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法の第１電極を形成する工程および第２電極を形成する工程においては、第１電極と第２電極とが交互に配置されるように第１電極と第２電極とが形成されることが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１０４】
ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、線状溝の長さは、３ｃｍよりも長いことが好ましい。この場合にも、第１電極および第２電極の剥離を抑制することができる。
【０１０５】
以上のように本発明の実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１０６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
ここで開示された実施形態は、ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよび裏面電極型太陽電池セル等の光電変換素子およびその製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  半導体基板、１ａ，１ｂ  辺、２  第１のｉ型非晶質半導体膜、３  第１導電型非晶質半導体膜、４  第２のｉ型非晶質半導体膜、５  第２導電型非晶質半導体膜、６  線状溝、１０  ヘテロ接合型バックコンタクトセル、１１  第１電極、１１ａ  第１タブ電極、１２  第２電極、１２ａ  第２タブ電極、２１  第１電極および第２電極の延在方向、２２  半導体基板の裏面の辺の長さ方向、２３  半導体基板の裏面の辺の長さ方向と９０°±５°の角度を為す方向の範囲、２４  線状溝の延在方向、２５  第１電極および第２電極の延在方向と９０°±５°の角度を為す方向の範囲、３０  ｎ型シリコン単結晶インゴット、３１，３２  ガイドローラ、３３  ワイヤソー、３３ａ  芯線、３３ｂ  固定砥粒、３４，３５  矢印、４１，４２  エッチングマスク、５１  切削液、５２  遊離砥粒、５３  ワイヤソー、６１ａ，６１ｂ  開口部、６２  拡散抑制マスク、６３  ｎ型不純物拡散領域、６４  ｎ型不純物含有ガス、６５  ｐ型不純物拡散領域、６６  ｐ型不純物含有ガス、６７，６９  誘電体膜、６８  テクスチャ構造、７０，７１  コンタクトホール、１００  裏面電極型太陽電池セル。
【図１】
0006489785.tif 000002
【図２】
0006489785.tif 000003
【図３】
0006489785.tif 000004
【図４】
0006489785.tif 000005
【図５】
0006489785.tif 000006
【図６】
0006489785.tif 000007
【図７】
0006489785.tif 000008
【図８】
0006489785.tif 000009
【図９】
0006489785.tif 000010
【図１０】
0006489785.tif 000011
【図１１】
0006489785.tif 000012
【図１２】
0006489785.tif 000013
【図１３】
0006489785.tif 000014
【図１４】
0006489785.tif 000015
【図１５】
0006489785.tif 000016
【図１６】
0006489785.tif 000017
【図１７】
0006489785.tif 000018
【図１８】
0006489785.tif 000019
【図１９】
0006489785.tif 000020
【図２０】
0006489785.tif 000021
【図２１】
0006489785.tif 000022
【図２２】
0006489785.tif 000023
【図２３】
0006489785.tif 000024
【図２４】
0006489785.tif 000025
【図２５】
0006489785.tif 000026
【図２６】
0006489785.tif 000027
【図２７】
0006489785.tif 000028
【図２８】
0006489785.tif 000029
【図２９】
0006489785.tif 000030