(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成される保護膜層と、
前記保護膜層上に形成された多結晶半導体層と、
前記半導体層に選択的に第１導電型不純物がドープされている第１導電型領域と、
前記第１導電型領域の間に第２導電型不純物がドープされている第２導電型領域と、
前記第１導電型領域と連結される第１電極と、
前記第２導電型領域と連結される第２電極とを含み、
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の少なくとも一つは、前記保護膜層と接し、第１結晶大きさを有する第１結晶形領域、及び前記多結晶半導体層の一部が再結晶化して前記第１結晶大きさより大きな第２結晶大きさを有する第２結晶形領域を含み、
前記第１電極及び前記第２電極と接する前記第２結晶形領域の界面が再結晶化して前記第１結晶大きさ及び前記第２結晶大きさより小さな第３結晶大きさを有する第３結晶形領域をさらに含む、太陽電池。
【請求項２】
前記第１導電型領域と前記第２導電型領域の間に不純物がドープされていないバリア領域をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記バリア領域は前記第１結晶大きさを有する、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１導電型領域の前記第２結晶形領域と前記第２導電型領域の前記第２結晶形領域は、それぞれ、異なる深さを有する第２多結晶領域と第４多結晶領域を含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第２多結晶領域の深さは前記第４多結晶領域の深さより小さい、請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第３結晶形領域は表面に表面凹凸を含む、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一つは２層以上の多層構造であり、前記第３結晶形領域と接する場合、表面に前記第３結晶形領域の表面凹凸に対応する電極凹凸を含む、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の少なくとも一つの上に形成された絶縁層をさらに含み、
前記絶縁層に含まれた第１開口部又は第２開口部を通じて前記第１電極と前記第１導電型領域、又は前記第２電極と前記第２導電型領域が電気的に連結される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれは、前記第１開口部及び前記第２開口部の内部に突出した突出部を有する、請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１導電型領域はエミッタであり、前記第２導電型領域は裏面電界領域である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１１】
第１導電型領域又は第２導電型領域において前記第２結晶形領域の断面積が前記第１結晶形領域の断面積より大きい、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第１導電型領域の厚さと前記第２導電型領域の厚さは同一ではない、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記多結晶半導体層の厚さは、Ｐ型導電型領域、バリア領域及びＮ型導電型領域の順に小さい、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記第１導電型領域上に位置し、第１コンタクトホールを備える絶縁膜と、を更に含み、
前記第１電極は、前記第１コンタクトホールを通じて前記第１導電型領域に電気的に連結され、
前記第１導電型領域は、前記第１コンタクトホールが形成された部分を含む第１部分と、前記第１部分以外の領域に位置する第２部分とを含み、
前記第１部分の表面粗さ及び結晶性の少なくとも一つは、前記第２部分の表面粗さ及び結晶性の少なくとも一つと異なる、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記第１部分の表面粗さは前記第２部分の表面粗さより大きい、請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記第２部分は前記第１部分より高い結晶性を有する、請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１７】
前記第１部分の切削損傷（ｓａｗ ｄａｍａｇｅ）マークより前記第２部分の切削損傷マークがより濃く見える、請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１８】
前記第２部分において前記第１部分に隣接した第１領域が前記第１領域とは異なる第２領域より明るく見える、請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域と、
前記第２導電型領域に電気的に連結される第２電極とをさらに含む、請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記半導体基板と前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域との間に位置する保護膜層をさらに含む、請求項１９に記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれは多層構造の蒸着膜でなり、表面までの全高が１μｍ以下である、請求項１９に記載の太陽電池。
【請求項２２】
半導体基板上に保護膜層を形成する段階と、
前記保護膜層上に第１結晶大きさを有する真性多結晶半導体層を蒸着する段階と、
前記多結晶半導体層上に第１導電型ドーパントを含むドーピング層を形成する段階と、
前記ドーピング層にレーザーを照射して、前記ドーピング層に含まれた前記第１導電型ドーパントを前記多結晶半導体層にドープし、前記多結晶半導体層を再結晶化して第１導電型領域を形成する段階と、
前記第１導電型領域を形成した後、前記多結晶半導体層上に残存するドーピング層を除去する段階と、
複数の前記第１導電型領域の間に前記第１導電型ドーパントと反対の導電型の第２導電型ドーパントを前記多結晶半導体層の一部にドープして第２導電型領域を形成する段階と、
前記第１導電型領域とコンタクトする第１電極及び前記第２導電型領域とコンタクトする第２電極を形成する段階を含み、
前記第１電極及び第２電極を形成する段階は、
前記多結晶半導体層上に絶縁膜を形成する段階と、
前記絶縁膜にレーザーを照射して前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域のそれぞれを露出させる開口部を前記絶縁膜に形成する段階とを含み、
前記多結晶半導体層の第２結晶形領域は前記レーザーの照射により再結晶化され、前記多結晶半導体層の第２結晶形領域は前記第１結晶大きさより大きい第２結晶大きさを有し、
前記第２結晶形領域の第３結晶形領域は前記レーザーの照射により再結晶化され、前記多結晶半導体層の前記第３結晶形領域は前記第１結晶大きさ及び前記第２結晶大きさより小さい第３結晶大きさを有する、太陽電池の製造方法。
【請求項２３】
前記レーザーを前記ドーピング層に選択的に照射して前記多結晶半導体層に第１導電型領域を局部的に形成する、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２４】
前記第２導電型領域は熱拡散法によって形成する、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２５】
前記ドーピング層は前記第１導電型ドーパントを含む非晶質シリコンからなる半導体層である、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２６】
前記第１導電型領域を形成する段階は、
前記第１導電型領域の幅より大きなスポットサイズを有するレーザーを前記第１導電型領域の長手方向に連続したスポットが互いに部分的に重畳するようにスキャンする、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２７】
前記残存するドーピング層を除去する段階は、湿式食刻又は乾式食刻で行う、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２８】
前記残存するドーピング層を除去する段階は、前記多結晶半導体層の一部をオーバーエッチングすることを含む、請求項２７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２９】
前記残存するドーピング層を除去する段階の後に、前記多結晶半導体層上にマスク層を形成する段階をさらに含み、
前記第２導電型領域を形成する段階は、
前記マスク層に開口部を形成し、前記第１導電型領域が形成されていない前記多結晶半導体層の領域を露出させ、前記第２導電型ドーパントをドープして前記第２導電型領域を形成する、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３０】
前記マスク層が形成されていない前記半導体基板の前面をテクスチャーする段階をさらに含む、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３１】
前記第２導電型領域を形成する段階は、
前記第２導電型ドーパントを含む気体雰囲気で前記半導体基板の前面及び前記多結晶半導体層に前記開口部を通じて前記第２導電型ドーパントを熱拡散させて前記第２導電型領域及び前面電界領域を同時に形成することを含む、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３２】
前記マスク層はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含む、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３３】
前記第２導電型領域を形成した後、前記マスク層を除去することをさらに含む、請求項３１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３４】
前記マスク層を除去することは前記マスク層を湿式食刻することを含む、請求項３３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３５】
前記開口部は、前記マスク層にレーザーを照射して一部領域を除去することによって形成される、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３６】
前記レーザーが照射される前記多結晶半導体層の領域は第１結晶大きさより大きい第２結晶大きさを有するように再結晶化される、請求項３５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３７】
前記第１導電型領域を形成する段階で使われるレーザーのパルス幅はマスク層に開口部を形成する段階で使われるレーザーのパルス幅より小さい、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３８】
前記絶縁膜に開口部を形成するレーザーのパルス幅は前記第１導電型領域を形成する段階で使われるレーザーのパルス幅より小さい、請求項２２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３９】
前記ドーピング層に形成された開口部の幅は前記マスク層に形成された開口部の幅より大きく、前記マスク層に形成される開口部の幅は前記絶縁膜に形成された開口部の幅より大きい、請求項２９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４０】
前記第１電極及び前記第２電極を形成する段階は、
前記絶縁膜に開口部を形成した後、前記絶縁膜上に電極層をスパッタリング法により蒸着することを含む、請求項２２に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】
本発明は電極が全て背面にある背面接触太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭のような既存のエネルギー資源の枯渇が予想されるにつれて、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなっている。そのうちでも、太陽電池は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる次世代電池として脚光を浴びている。
【０００３】
このような太陽電池は多様な層及び電極を設計によって形成することによって製造することができる。ところで、このような多様な層及び電極の設計によって太陽電池の効率が決定できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池の商用化のためには低効率及び低生産性を克服しなければならないため、太陽電池の効率及び生産性を最大化することができる太陽電池及びその製造方法が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例による太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板の表面上に形成される保護膜層と、前記保護膜層上に形成される多結晶半導体層と、前記半導体層に選択的に第１導電型不純物がドープされている第１導電型領域と、前記第１導電型領域の間に第２導電型不純物がドープされている第２導電型領域と、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域の間に不純物がドープされていないバリア領域と、前記第１導電型領域と連結される第１電極と、前記第２導電型領域と連結される第２電極とを含み、前記第１導電型領域及び第２導電型領域は前記バリア領域と結晶構造が異なる第２結晶形領域を含み、前記第１導電型領域及び第２導電型領域の第２結晶領域は異なる深さを有する第２多結晶領域と第４多結晶領域を含む。
【０００６】
本発明の一実施例によると、レーザーを照射して不純物を半導体層に熱拡散させても、その下側に形成される薄い保護膜層が損傷されることを防止することができる。
【０００７】
また、本発明の一実施例によると、エミッタとＢＳＦをなす半導体層にレーザーを照射して再結晶化させる。これにより、エミッタとＢＳＦがそれぞれ結晶性の向上した第２結晶形領域をさらに含んでなるので、太陽電池の効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本実施例によると、エミッタとＢＳＦをなす半導体層がレーザーの照射によって再結晶されて結晶性が向上するので、太陽電池の効率を向上させることができる。そして、レーザーを照射して不純物を半導体層に熱拡散させても薄いトンネル層が損傷されることを防止することができる。また、第１コンタクトホールが形成された部分を含む第１部分の表面粗さ又は結晶性を第１部分以外の領域に位置する第２部分の表面粗さ又は結晶性とは異なるようにして電極での反射度を向上させ、電極の接着特性を向上させることができる。その上、電極の表面にコンタクトホール形状を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例による太陽電池の断面形状を示す図である。
【図２】図１に示した太陽電池の背面を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４ａ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｂ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｃ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｄ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｅ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｆ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｇ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｈ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｉ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｊ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｋ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｌ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図４ｍ】図３の各段階を模式的に説明する図である。
【図５】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図６】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図７】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図８】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図９】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図１０】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図１１】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図１２】レーザーを用いてドーピング層をスキャンする方法を説明する図である。
【図１３】第２多結晶領域の結晶構造を説明する図である。
【図１４】半導体層が再結晶化した形状を示すＴＥＭ写真である。
【図１５】湿式食刻で残存するドーピング層を除去した場合の半導体層の厚さ差を示す図である。
【図１６】乾式食刻で残存するドーピング層を除去した場合の半導体層の厚さ差を示す図である。
【図１７】開口部を形成するレーザーのスキャン方法を説明する図である。
【図１８】開口部を形成するレーザーのスキャン方法を説明する図である。
【図１９】第４多結晶領域の結晶構造を示す図である。
【図２０】第３結晶形領域の結晶構造を示す図である。
【図２１】本発明の一実施例による太陽電池を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す太陽電池の部分背面平面図である。
【図２３ａ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｂ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｃ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｄ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｅ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｆ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｇ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｈ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｉ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｊ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｋ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３ｌ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２４】レーザーによって絶縁膜にコンタクトホールが形成される原理を示す図である。
【図２５】本発明の他の実施例による太陽電池の断面図である。
【図２６】本発明の他の実施例による太陽電池の断面図である。
【図２７】本発明の他の実施例による太陽電池の部分拡大断面図である。
【図２８】本発明の他の実施例による太陽電池の部分背面平面図である。
【図２９】製造例による太陽電池を背面で撮影した燎微鏡写真である。
【図３０】コンタクトホールが形成された部分（第１部分）及びコンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の太陽電池の断面写真である。
【図３１】コンタクトホールが形成された部分（第１部分）及びコンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の半導体層をラマン分析法で分析した結果を示すグラフである。
【図３２】本発明の一実施例による太陽電池の一例を示す断面図である。
【図３３】図３２に示した太陽電池の背面を示す平面図である。
【図３４】本発明の一実施例による太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図３５ａ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｂ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｃ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｄ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｅ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｆ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｇ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｈ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｉ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｊ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｋ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｌ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｍ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｎ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３５ｏ】図３４の各段階を模式的に説明する図である。
【図３６】本発明の一実施例による太陽電池パネルを示す斜視図である。
【図３７】図３６のII−II線に沿って切断して見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこのような実施例に限定されるものではなく、多様な形態に変形可能であるのは言うまでもない。
【００１１】
図面では、本発明を明確で簡略に説明するために、説明と関係ない部分の図示を省略し、明細書全般にわたって同一又は極めて類似の部分に対しては同一の参照符号を付ける。そして、図面では、より明確な説明のために、層の構成、厚さ、広さなどを拡大、縮小又は省略して示したが、本発明の厚さ、広さ、層の有無などは図面に示したものに限定されない。
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例による太陽電池の製造方法及びこれによって形成可能な太陽電池を詳細に説明する。本発明の実施例による太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の一例を先に説明した後、本発明の実施例による太陽電池の製造方法を説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例による太陽電池の一例を示す断面図、図２は図１に示した太陽電池の部分背面平面図である。
【００１４】
図１及び図２を参照すると、本実施例による太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の表面上に形成される保護膜層２０と、保護膜層２０上に位置し、多結晶の半導体でなり、半導体基板１０とｐｎ接合をなす第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４と、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれコンタクトする第１電極４２及び第２電極４４とを含む。
【００１５】
そして、第１導電型領域３２は結晶構造が異なる第２多結晶領域３２１を含み、第２導電型領域３４は第２多結晶領域３２１と実質的に結晶構造が同一である第４多結晶領域３４１を含む。また、第２多結晶領域３２１と第４多結晶領域３４１のそれぞれは第１電極４２及び第２電極４４と直接コンタクトする第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａをさらに含む。
【００１６】
そして、半導体基板１０の前面に前面電界領域１３０、絶縁膜２４、反射防止膜２６をさらに含むことができる。
【００１７】
半導体基板１０は第１導電型ドーパントが低濃度でドープされた結晶質半導体でなる。一例として、この半導体基板１０は単結晶又は多結晶半導体である。単結晶半導体は結晶性が高くて欠陥が少なく、電気的特性が多結晶半導体より優れている。
【００１８】
第１導電型はｐ型又はｎ型のいずれか一つである。好適な一形態において、半導体基板１０がｎ型であれば、光電変換によってキャリアを形成するｐｎ接合をなすｐ型の第１導電型領域３２を広く形成して光電変換面積を増加させることができる。また、この場合には、広い面積を有する第１導電型領域３２の移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集して光電変換効率の向上にもっと寄与することが可能である。
【００１９】
そして、半導体基板１０は半導体基板１０の前面（光が入射する面）側に位置する前面電界領域１３０を含む。前面電界領域１３０はベース領域１１０と同一の導電型を有するとともにベース領域１１０より高いドーピング濃度を有する。
【００２０】
好適な一形態において、前面電界領域１３０は半導体基板１０に第１導電型ドーパントを半導体基板１０より高いドーピング濃度でドープして形成されたドーピング領域であり、同じ導電型を有する第２導電型領域３４のドーピング濃度よりは低い。
【００２１】
この前面電界領域１３０は半導体基板１０の前面にキャリアが移動することを防止する機能をするので、第２ドーピング領域３４のドーピング濃度よりは小さいことが好ましい。一例として、前面電界領域１３０のドーピング濃度が１＊１０１７〜１＊１０２０／ｃｍ３であり、第２導電型領域３４のドーピング濃度が１＊１０２０〜１＊１０２２／ｃｍ３である。
【００２２】
そして、前面電界領域１３０に含まれたドーパントは第２導電型領域３４に含まれた第１導電型ドーパントと同一の第１導電型を有し、好適な一形態において第２導電型領域３４に含まれた第１導電型ドーパントと前面電界領域１３０に含まれた第１導電型ドーパントは同じ物質である。
【００２３】
半導体基板１０の前面には、内部への光の入射を増やすピラミッドなどの形態を有するテクスチャー面が形成されている。このテクスチャー面は半導体基板の結晶構造によって異なり、単結晶は結晶方向が一定であるため凹凸も一定であるが、多結晶構造は結晶方向が一定でないため凹凸も一定の形態を有しない。
【００２４】
そして、半導体基板１０の背面は鏡面研磨などによって前面より低い表面粗さを有する相対的に滑らかで平坦な面でなる。本実施例のように、半導体基板１０の背面側に第１及び第２導電型領域３２、３４が一緒に形成される場合には、半導体基板１０の背面特性によって太陽電池１００の特性が大きく変わることができるからである。よって、半導体基板１０の背面にはテクスチャーによる凹凸を形成せずにパッシベーション特性を向上させることができる。
【００２５】
半導体基板１０の表面上には保護膜層２０が形成される。この保護膜層２０は半導体基板１０の表面に接触して構造を単純化しトンネリング効果を向上させることができる。
【００２６】
保護膜層２０は電子及び正孔に一種のバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）として作用して、少数キャリア（ｍｉｎｏｒｉｔｙ ｃａｒｒｉｅｒ）が通過しないようにし、保護膜層２０に隣接した部分で蓄積された後、一定量以上のエネルギーを有する多数キャリア（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｃａｒｒｉｅｒ）のみが保護膜層２０を通過するようにする。この時、一定量以上のエネルギーを有する多数キャリアはトンネリング効果によって容易に保護膜層２０を通過することができる。
【００２７】
また、保護膜層２０は、ドーピング領域３２、３４のドーパントが半導体基板１０に拡散することを防止する拡散バリアとしての役目をすることができる。このような保護膜層２０は多数キャリアがトンネリング可能な多様な物質を含むことができる。一例として、酸化物、窒化物、半導体、伝導性高分子などを含むことができる。例えば、保護膜層２０は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、真性非晶質シリコン、真性多結晶シリコンなどでなる。好適な一形態において、保護膜層２０はシリコン酸化物であり、このシリコン酸化物はパッシベーション特性に優れ、キャリアがトンネリングされやすい。
【００２８】
この保護膜層２０の厚さは好ましくは５ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ〜２（ｎｍ）である。保護膜層２０の厚さが５ｎｍを超えれば、トンネリングが円滑にできず太陽電池１００が作動しないこともあり、保護膜層２０の厚さが０．５ｎｍ未満であれば、所望の品質の保護膜層２０を形成するのに困難がある。トンネリング効果をより一層向上させるためには、保護膜層２０の厚さが０．５ｎｍ〜２（ｎｍ）である。
【００２９】
保護膜層２０上には半導体基板１０とは異なる結晶構造を有する多結晶半導体層３０が形成されている。この半導体層３０は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を同一層上に含んでいる。第１導電型領域３２は第２導電型ドーパントが高濃度でドープされた領域であり、第２導電型領域３４は半導体基板１０に含まれたドーパントと同一の導電性の第１導電型ドーパントが高濃度でドープされた領域である。ここで、第１導電型ドーパントがｐ型の場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素であり、第１導電型ドーパントがｎ型の場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素である。そして、第２導電型ドーパントは第１導電型ドーパントと反対の導電性を有する。
【００３０】
すなわち、第１導電型領域３２がＰ型導電型領域で第２導電型領域３４がＮ型導電型領域であってもよく、反対に第１導電型領域３２がＮ型導電型領域で第２導電型領域３４Ｐ型導電型領域であってもよい。
【００３１】
この第１導電型領域３２は半導体基板１０に対して保護膜層２０を挟んでｐｎ接合を形成して、光電変換によってキャリアを生成するエミッタ領域をなし、第２導電型領域３４は裏面電界（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を形成して、半導体基板１０の表面で再結合によってキャリアが損失されることを防止する裏面電界領域をなす。
【００３２】
また、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にバリア領域３３が位置して第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を互いに離隔させることができる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が互いに接触する場合にはシャント（ｓｈｕｎｔ）が発生して太陽電池１００の性能が落ちるので、第２導電型領域３４との間にバリア領域３３を位置させて不必要なシャントを防止することができる。
【００３３】
バリア領域３３は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間でこれらを実質的に絶縁させることができる多様な物質を含むことができる。好適な一形態において、バリア領域３３はドーパントがドープされていない絶縁物質でなるか、より好ましくは不純物（ドーパント）がドープされていない真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）半導体でなる。
【００３４】
そして、半導体基板１０がｎ型であれば、第１導電型領域３２とｐｎ接合を成して第１導電型領域３２はエミッタを成す。この場合、第１導電型領域３２の面積は第２導電型領域３４の面積より大きいことが好ましい。
【００３５】
半導体基板１０と第２導電型領域３４がｎ型の導電型を有するとともに第１導電型領域３２がｐ型の導電型を有する場合、広く形成された第１導電型領域３２には正孔が収集される。正孔は電子に比べてライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）が相対的に長いから正孔を効果的に第１導電型領域３２で収集することができる。
【００３６】
好適な一形態において、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の厚さは互いに異なってもよい。後述するように、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は互いに異なる段階で相異なる方法で形成されるため、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の高さは互いに異なるようになる。
【００３７】
第１導電型領域３２は第２多結晶領域３２１をさらに含んでなることができる。第２多結晶領域３２１は第１導電型領域３２とは異なる結晶構造を有し、第１導電型領域３２を形成する過程で半導体層３０２が溶融してから再結晶化しながら形成される。
【００３８】
具体的に、第１導電型領域３２は第１結晶大きさを有し、保護膜層２０と接し、保護膜層２０と第２多結晶領域３２１の間に形成された第１多結晶領域（図示せず）、及び前記第１多結晶領域上に形成され、前記第１結晶大きさより大きな第２結晶大きさを有する第２多結晶領域３２１を含むことができる。
【００３９】
本実施例において、前記第１多結晶領域は第１導電型領域３２で再結晶化しなかった領域と見なすことができ、前記第１結晶大きさは半導体層３０２の結晶大きさと同一であってもよい。
【００４０】
すなわち、第２多結晶領域３２１の結晶（ｇｒａｉｎ）は半導体層３０２の結晶より大きく、もっと稠密な配列を成している。そして、第２多結晶領域３２１が第１導電型領域３２で占める断面積は前記第１導電型領域３２の断面積の０．５倍以上であってもよく、深さ（ｄｅｐｔｈ）は前記半導体層の厚さの０．５倍より大きくて１よりは小さくてもよい。
【００４１】
第２導電型領域３４は第４多結晶領域３４１をさらに含んでなることができる。第４多結晶領域３４１は第２導電型領域３４とは異なる結晶構造を有し、第２導電型領域３４を形成する過程で半導体層３０２が溶融してから再結晶化して形成される。
【００４２】
具体的に、第２導電型領域３４は第１結晶大きさを有し、保護膜層２０と接し、保護膜層２０と第４多結晶領域３４１の間に形成された第３多結晶領域（図示せず）、及び前記第３多結晶領域上に形成され、前記第１結晶大きさより大きな第２結晶大きさを有する第４多結晶領域３４１を含むことができる。
【００４３】
本実施例において、前記第３多結晶領域は第２導電型領域３４で再結晶化しなかった領域と見なすことができ、前記第１結晶大きさは半導体層３０２の結晶大きさと同一であってもよい。
【００４４】
また、本実施例において、互いに同一である第１結晶大きさを有する第１多結晶領域及び第３多結晶領域に対してはそれぞれ又は一緒に第１結晶形領域と呼ぶことができ、互いに同一である第２結晶大きさを有する第２多結晶領域３２１及び第４多結晶領域３４１に対してはそれぞれ又は一緒に第２結晶形領域３２１、３４１と呼ぶことができ、後述する互いに同一である第３結晶大きさを有する第５多結晶領域３２１ａ及び第６多結晶領域３４１ａに対してはそれぞれ又は一緒に第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａと呼ぶことができる。
【００４５】
第４多結晶領域３４１の結晶は第２多結晶領域３２１の結晶と実質的に同一である。第４多結晶領域３４１が第２導電型領域３４で占める断面積の割合は第２多結晶領域３２１が第１導電型領域３２で占める断面積の割合より大きな値を有することができる。
【００４６】
また、第２結晶形領域３２１、３４１は第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａをさらに含んでなることができ、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａの結晶構造は第２結晶形領域３２１、３４１の結晶構造とは異なってもよい。
【００４７】
この第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａは第１電極４２と第２電極４４を第１導電型領域３２と第２導電型領域３４にコンタクトさせる過程で形成される。具体的に、第１電極４２及び第２電極４４と接する第２結晶形領域３２１、３４１の界面が再結晶化して、前記第１結晶大きさ及び前記第２結晶大きさより小さな第３結晶大きさを有する第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａを形成することができる。これについての詳細な説明は後述する。
【００４８】
半導体層３０上には絶縁層４０が形成されている。この絶縁層４０は、第１導電型領域３２と第１電極４２の連結のための第１開口部４０ａと、第２導電型領域３４と第２電極４４の連結のための第２開口部４０ｂとを備えており、半導体層をパッシベーションする機能を有する。
【００４９】
この絶縁層４０は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、シリコン炭化膜、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、ＴｉＯ２及びＣｅＯ２の中で選択されたいずれか一つの単一膜又は二つ以上の膜が組み合わせられた多層膜の構造を有することができる。
【００５０】
半導体基板１０の背面に位置する電極４２、４４は、第１導電型領域３２にコンタクトする第１電極４２と、第２導電型領域３４にコンタクトする第２電極４４とを含む。
【００５１】
第１電極４２は絶縁層４０の第１開口部４０ａを通じて第１導電型領域３２にコンタクトし、第２電極４４は絶縁層４０の第２開口部４０ｂを通じて第２導電型領域３４にコンタクトする。このような第１及び第２電極４２、４４としては多様な金属物質を含むことができ、２層以上の多層構造であってもよい。そして、第１及び第２電極４２、４４は互いに電気的に連結されずに第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ連結され、生成されたキャリアを収集して外部に伝達することができる多様な平面形状を有することができる。さらに、第１及び第２電極４２、４４のそれぞれは第１開口部４０ａ及び第２開口部４０ｂの内部に突出した突出部を有することができる。
【００５２】
そして、半導体基板１０の前面には、前面電界領域１３０上に前面絶縁膜２４と反射防止膜２６が選択的に位置する。すなわち、実施例によって、半導体基板１０上に前面絶縁膜２４のみが形成されることもでき、半導体基板１０上に反射防止膜２６のみが形成されることもでき、あるいは半導体基板１０上に前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６が順に位置することもできる。
【００５３】
前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６は実質的に半導体基板１０の前面に全体的に形成される。
【００５４】
前面絶縁膜２４は半導体基板１０の表面に直接接触した状態で形成され、半導体基板１０の前面又はバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これにより、少数キャリアの再結合サイトを除去して太陽電池１００の開放電圧を高めることができる。反射防止膜２６は、半導体基板１０の前面に入射する光の反射率を減少させる。したがって、半導体基板１０と第１導電型領域３２の界面に形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。よって、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。このように、前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６によって太陽電池１００の開放電圧と短絡電流を高めて太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【００５５】
この前面絶縁膜２４と反射防止膜２６は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、シリコン炭化膜、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、ＴｉＯ２及びＣｅＯ２の中で選択されたいずれか一つの単一膜又は二つ以上の膜が組み合わせられた多層膜の構造を有することができる。
【００５６】
このような構造の本実施例の太陽電池１００に光が入射すれば、半導体基板１０と第１導電型領域３２の間に形成されたｐｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子は保護膜層２０をトンネリングしてそれぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２、４４に移動する。これにより、電気エネルギーを生成するようになる。
【００５７】
本実施例のように、半導体基板１０の背面に電極４２、４４が形成され、半導体基板１０の前面には電極が形成されていない背面接触構造の太陽電池１００においては、半導体基板１０の前面でシェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を最小化することができる。したがって、太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【００５８】
そして、第１及び第２導電型領域３２、３４が保護膜層２０を挟んで半導体基板１０上に形成されるので、半導体基板１０とは異なる別個の層として構成される。したがって、半導体基板１０にドーパントをドープして形成されたドーピング領域を導電型領域として使う場合より再結合による損失を最小化することができる。
【００５９】
一方、図２に例示するように、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は一方向に長く形成され、隣接したものとは平行に配列されている。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は交互に位置する。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にこれらを離隔するバリア領域３３が位置することができる。
【００６０】
好適な一形態において、第１導電型領域３２の面積は第２導電型領域３４の面積より大きいし、図２ではこのように大きいものを例示する。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積はこれらの幅を変更することによって調節することができる。この場合、第１導電型領域３２の幅（Ｗ１）は第２導電型領域３４の幅（Ｗ２）より大きい。
【００６１】
そして、第１電極４２が第１導電型領域３２上にストライプ状に形成され、第２電極４４も第２導電型領域３４上にストライプ状に形成される。
【００６２】
以下、前述した構成を有する太陽電池の製造方法について添付図面を参照で詳細に説明する。
【００６３】
まず、図３は本発明の一実施例による製造方法に対する全体流れを示すフローチャートである。
【００６４】
この実施例による太陽電池の製造方法は、時間の順に保護膜層形成段階（Ｓ１０１）、真性半導体層形成段階（Ｓ１０２）、ドーピング層形成段階（Ｓ１０３）、第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）、ドーピング層除去段階（Ｓ１０５）、テクスチャリング段階（Ｓ１０６）、マスク層パターニング段階（Ｓ１０７）、第２導電型領域及び前面電界領域形成段階（Ｓ１０８）、絶縁膜形成段階（Ｓ１０９）及び電極形成段階（Ｓ１１０）を含んでなる。
【００６５】
以下、図３の各段階について図４ａ〜図４ｍを参照して詳細に説明する。図４ａ〜図４ｍは図３の各段階を模式的に示すもので、第２結晶形領域と第３結晶形領域は該当の説明でだけ示し、他の図では図示を省略した。
【００６６】
まず、保護膜層形成段階（Ｓ１０１）では、半導体基板１０の両面、すなわち前面と背面のそれぞれに保護膜層２０１、２０２が形成される。保護膜層は、形成された位置によって半導体基板１０の前面に位置する前面保護膜層２０１と、半導体基板１０の背面に位置する背面保護膜層２０２とを含む。図４ａは保護膜層形成段階（Ｓ１０１）を模式的に示す。参考として、説明の便宜のために、図４ａ〜図４ｍでは半導体基板１０の前面が下方に向かうように図示した。
【００６７】
半導体基板１０はシリコン結晶が成長した半導体であって、単結晶又は多結晶の構造を成し、第１導電型又はその反対の第２導電型不純物をドーパントとして含んでいる。一例として、第１導電型不純物は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素のようなｎ型ドーパントであり、第２導電型不純物はボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素のようなｐ型ドーパントである。
【００６８】
好ましい形態において、半導体基板１０は結晶が一方向にのみ成長した単結晶であり、ｎ型不純物を含むように構成され、ライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）が電子より相対的に長い正孔が多数キャリアを成して、ｐｎ接合面で光電変換がよりうまくできるようにする。
【００６９】
好適な一形態において、保護膜層２０１、２０２は熱的酸化物及びシリコン酸化物を含む酸化物層で形成され、厚さは５ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ〜２ｎｍの厚さを有する。この保護膜層２０１、２０２はｐｎ接合面に相当する再結合サイト（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）を減らすので、より効果的なパッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）ができるように作用する。
【００７０】
保護膜層の厚さが５ｎｍより大きくなれば、キャリアのトンネリング確率が低くなって太陽電池の効率が悪くなり、また厚さが０．５ｎｍより小さければ、パッシベーション機能がなく、やはり太陽電池の効率を低下させる。
【００７１】
好適な一形態において、このような保護膜層２０１、２０２はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成され、原料気体は酸素気体のみを含むかあるいは酸素気体とシランガス（ＳｉＨ４）を含むことができる。
【００７２】
原料気体が酸素気体のみを含めば、原料気体から分解された酸素イオンが半導体基板１０の表面で化学反応を引き起こし、これによって熱的酸化物（ＳｉＯｘ）が生成されて保護膜層２０１、２０２が形成される。
【００７３】
これとは違い、原料気体が酸素気体とシランガス（ＳｉＨ４）を含めば、原料気体から分解された酸素イオンとシランガスから分解されたシリコンイオンが半導体基板１０の表面で化学反応を引き起こし、これによってシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような酸化物が生成されて保護膜層２０１、２０２が形成される。
【００７４】
原料気体は酸素とシランガスの外にも窒素気体及び塩素気体をさらに含むことができる。このうち、塩素気体は保護膜層２０１、２０２の純度を調節することができるようにし、窒素気体は保護膜層２０１、２０２の膜成長速度及び均一度を調節することができるようにする。
【００７５】
塩素気体は保護膜層２０１、２０２の成長速度を高めることができるので、塩素気体は酸素気体より少量で含まれることが好ましい。一例として、酸素気体：塩素気体の体積比は１：０．０５〜１：０．１であってもよい。
【００７６】
この比が１：０．０５未満であれば、塩素気体によって純度を向上させる効果が十分ではない。そして、比が１：０．１を超えれば、塩素気体が所要量より多く含まれ、むしろ保護膜層２０１、２０２の純度が下がり、成長速度が高くなって保護膜層２０１、２０２の厚さを増加させることができる。
【００７７】
窒素気体の量は保護膜層２０１、２０２が形成されるチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）の大きさを考慮して調節され、酸素気体、塩素気体及び窒素気体の総量は工程条件を考慮して所望の圧力を有するように調節される。
【００７８】
一方、高温で熱的酸化工程によって保護膜層２０１、２０２を形成すれば、酸化物が早く成長するため、所望の厚さで保護膜層２０１、２０２を形成しやすくない。
【００７９】
したがって、好適な一形態において、この保護膜層形成段階（Ｓ１０１）では、常圧より低い圧力で保護膜層２０１、２０２を形成することで、膜の成長速度をコントロール可能にして薄い厚さの保護膜層２０１、２０２を形成する。
【００８０】
好適な一形態において、保護膜層２０１、２０２の形成時の温度は６００℃以上であり、圧力は２Ｔｏｒｒ以下である。ここで、圧力はチャンバー内部の実質的な圧力を言う。
【００８１】
保護膜層２０１、２０２の形成時の温度が６００℃以上であれば、保護膜層２０１、２０２の膜密度を向上させ、界面トラップ濃度（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｐ ｄｅｎｓｉｔｙ、Ｄｉｔ）を低くすることにより、保護膜層２０１、２０２のパッシベーション特性を向上させることができる。そして、保護膜層２０１、２０２以後に形成される半導体層３０と類似の温度で保護膜層２０１、２０２を形成することができる。これにより、保護膜層２０１、２０２と半導体層３０１、３０２を連続工程で形成することができる。
【００８２】
圧力を２Ｔｏｒｒ以下に維持すれば、高温による熱的酸化工程で保護膜層２０１、２０２を形成しても、低い圧力によって保護膜層２０１、２０２の成長速度を低く維持することにより、所望の厚さを形成しやすくなる。
【００８３】
好ましくは、保護膜層２０１、２０２の形成時の温度は６００℃〜８００℃であり、圧力は０．０１Ｔｏｒｒ〜２Ｔｏｒｒである。保護膜層２０１、２０２の形成時の温度が８００℃を超えれば、圧力を低くしても酸化物の成長速度を制御しにくく、酸化物の厚さ変化が大きくなる。
【００８４】
保護膜層２０１、２０２の厚さをより効果的に制御するために、保護膜層２０１、２０２の形成時の温度は６００℃〜７００℃である。
【００８５】
そして、保護膜層２０１、２０２の形成時の圧力が０．１Ｔｏｒｒ未満であれば、コストなどが高くなり、保護膜層２０１、２０２の製造装置に負担を与えることになるため、０．５Ｔｏｒｒ〜２Ｔｏｒｒであることが好ましい。
【００８６】
好適な一形態において、保護膜層２０１、２０２の厚さは０．５ｎｍ〜２ｎｍであり、この厚さで保護膜層２０１、２０２を形成し、均一に形成するため、保護膜層２０１、２０２を形成する工程は１０分〜２０分間行われる。
【００８７】
一方、今まで当該技術分野ではトンネリングが発生しないように２ｎｍより大きな厚さを有するように膜を形成した。しかし、これとは反対に、本発明ではトンネリングが発生する厚さで酸化物層をｐｎ接合面の間に形成する。
【００８８】
また、今まで当該技術分野では蒸着法で保護膜層を形成するとき、温度とともに圧力を調節すれば、薄い厚さの保護膜層を形成することが分からなかったため、今までは半導体分野などで一般的に使ってきた湿式酸化（ｗｅｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、常圧炉内での熱的酸化などの方法をそのまま使って保護膜層を形成した。したがって、トンネリングが円滑にできるほどに保護膜層を薄くて均一に形成することが不可能であった。
【００８９】
一方、前述したように、本発明では、高温で行われる熱的酸化工程によって保護膜層２０１、２０２を形成するが、従来とは違い、常圧より低い圧力で熱的酸化の速度を調節する。これにより、トンネリングが円滑にできるほどの薄い厚さで保護膜層２０１、２０２を薄くて均一に形成することができる。
【００９０】
この段階で、保護膜層２０１、２０２は低圧で形成されるので、この段階（Ｓ１０１）は低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ、Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって保護膜層２０１、２０２を形成することが好ましい。
【００９１】
低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ、Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）では半導体基板１０の両面、すなわち前面と背面にそれぞれ膜が形成されるので、この段階（Ｓ１０１）で基板１０の前面に位置する第１保護膜層２０１と背面に位置する第２保護膜層２０２が形成される。
【００９２】
一方、後続の工程でこの保護膜層２０１、２０２上には半導体層が形成される。この半導体層もＬＰＣＶＤ法で形成可能なので、同じ蒸着装置で連続的に二つの層を形成することができ、その場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程が可能になる。保護膜層２０１、２０２と半導体層３０１、３０２をその場工程によって形成すれば、製造工程を大きく単純化することができ、製造コスト、製造時間などを大きく節減することができる。
【００９３】
また、保護膜層２０１、２０２と半導体層３０１、３０２を全てＬＰＣＶＤ法で形成すれば、二つの工程間の温度差を１００℃以内に調整することができるので、このように相対的に調節が難しい温度を大きな変化なしに維持することができ、保護膜層２０１、２０２と半導体層３０１、３０２を連続的に形成するその場工程をもっと効果的に実施することができる。
【００９４】
ついで、保護膜層形成段階（Ｓ１０１）に続く真性半導体層形成段階（Ｓ１０２）では、結晶質でありながら不純物がドープされていない真性半導体層３０１、３０２が第１保護膜層２０１及び第２保護膜層２０２上にそれぞれ形成される。図４ｂは模式的に真性半導体層形成段階（Ｓ１０２）を説明する。
【００９５】
これにより、真性半導体層は、第１保護膜層２０１上に位置する第１真性半導体層３０１と、第２保護膜層２０２上に位置する第２真性半導体層３０２とを含む。好ましくは、半導体層の厚さは３００ｎｍ〜４００ｎｍである。厚さが３００ｎｍより小さければ、後続の第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）で不純物が第２トンネル層２０２までドープされ、厚さが４００ｎｍより大きければ、不純物が厚さ方向に第２真性半導体層３０２の全体にドープされずに一部にのみドープされる。
【００９６】
この段階（Ｓ１０２）は、好適な一形態において、以前の段階（Ｓ１０１）に関連してその場工程が可能となるように、ＬＰＣＶＤ法で真性半導体層３０１、３０２を形成する。
【００９７】
このように、同じＬＰＣＶＤ法でＳ１０１段階とＳ１０２段階を実施すると、同じ装置で二つの段階の工程を実施することができる。よって、半導体基板を外部環境に露出する必要がないので、従来のように保護膜層を形成した後、保護膜層が形成された半導体基板を装置の外部に取り出すことにより、保護膜層が不純物に汚染されるか更なる酸化によって保護膜層の厚さが厚くなる問題を防止することができる。
【００９８】
この工程（Ｓ１０２）で、原料気体は半導体層３０１、３０２が真性であるので、半導体物質を含む気体、一例としてシランガス（ＳｉＨ４）のみを含む。選択的に、原料気体は二酸化窒素（Ｎ２Ｏ）気体及び／又は酸素（Ｏ２）気体を一緒に注入して結晶粒の大きさ、結晶性などを調節することができる。
【００９９】
好適な一形態において、半導体層３０１、３０２は、多結晶が８０％〜９５％、非晶質が５％〜２０％混じっている結晶質半導体層で形成される。
【０１００】
この工程の蒸着温度は保護膜層２０１、２０２の形成時の温度と同一であるかそれより低い。半導体層３０１、３０２の蒸着温度を保護膜層２０１、２０２の形成時の温度より低くすれば、光電変換に直接的に関与する半導体層３０１、３０２の特性が均一にすることができる。
【０１０１】
一方、半導体層３０１、３０２は半導体基板１０とは異なる結晶構造を持ちながらも不純物がドープされていないため、ドープされた場合より相対的に反応速度が低くて蒸着温度は６００℃〜７００℃であることが好ましい。これによれば、保護膜層２０１、２０２の形成時の温度との偏差をもっと減らすことができる。
【０１０２】
このように、保護膜層２０１、２０２の形成温度は半導体層３０１、３０２の蒸着温度と同一又は類似であるので、二つの工程の間で温度を調節するための時間、温度を安定化するための時間などを減らして工程を単純化することができる。
【０１０３】
そして、この工程（Ｓ１０２）の蒸着圧力は０．０１Ｔｏｒｒ〜０．５Ｔｏｒｒである。０．０１Ｔｏｒｒ未満であれば、工程上に限界があり得、半導体層３０１、３０２の工程時間があまりにも長くなる問題がある。そして、蒸着圧力が０．５Ｔｏｒｒを超えれば、半導体層３０１、３０２の膜均一度が下がる問題がある。
【０１０４】
この段階（Ｓ１０２）では、このように蒸着圧力を低くして膜特性を向上させる。より詳しくは、シランガスが含まれた原料ガスが熱分解され、半導体物質が保護膜層２０１、２０２上に蒸着されることによって半導体層３０１、３０２が形成される。ところが、蒸着速度を高めるために温度及び／又は圧力を高めれば、半導体層３０１、３０２の内部での結晶性の散布が大きくなる。一方、キャリアの移動速度は半導体層の結晶大きさによるので、結晶性の散布が大きくなるとは半導体層３０１、３０２の特性が均一ではないことを意味する。ところが、この段階（Ｓ１０２）で、蒸着圧力は０．０１Ｔｏｒｒ〜０．５Ｔｏｒｒであるので、結晶性の散布を効果的に減らすことができる。
【０１０５】
ついで、ドーピング層形成段階（Ｓ１０３）では、半導体基板１０の背面に位置する第２半導体層３０２上に不純物を含んでいるドーピング層３１４が形成される。図４ｃはドーピング層形成段階（Ｓ１０３）を模式的に説明する。
【０１０６】
ドーピング層３１４は第２半導体層３０２上にのみ位置し、第１半導体層３０１上には存在しない。
【０１０７】
ドーピング層３１４に含まれた不純物は半導体基板１０にドープされた不純物と反対の導電型不純物で、第２導電型ドーパントであってもよい。一例として、半導体基板１０がｎ型不純物でドープされていれば、不純物はｐ型であり、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素が不純物として使われる。そして、半導体基板１０がｐ型不純物でドープされていれば、不純物はｎ型であり、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素が不純物として使われる。
【０１０８】
ドーピング層３１４に含まれた不純物は後続の工程（Ｓ１０４）で第２半導体層３０２に注入され、第２半導体層３０２は第２保護膜層２０２を挟んで半導体基板１０とｐｎ接合をなす。
【０１０９】
ドーピング層３１４に含まれた不純物の濃度は１＊１０２０〜１＊１０２２／ｃｍ３で、以後の段階で形成される第１導電型領域の不純物濃度より大きな値を有する。
【０１１０】
好適な一形態において、このような不純物濃度を有するドーピング層３１４は非晶質シリコン（ａｒｍｐｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）でなる半導体層で形成され、厚さは３０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【０１１１】
厚さが３０ｎｍより小さければ、レーザーがドーピング層３１４に照射されるとき、レーザーが効果的に吸収されないため、薄い厚さを有する第２保護膜層２０２が損傷される。そして、５０ｎｍより大きければ、レーザーがあまりにも多く吸収されるため、効果的に不純物を第２半導体層３０２に注入することができない。
【０１１２】
一方、非晶質シリコンは、周知のように、吸光係数が高いので、この膜を透過する光を吸収して光の強度を減らすことができる。後述するように、ドーピング層３１４に含まれた不純物はレーザーによって第２半導体層３０２に選択的に注入される。この時、レーザーが非晶質半導体層でなったドーピング層３１４に照射されることにより、第２半導体層３０２の下に存在する薄い厚さの第２保護膜層２０２が損傷されることを防止することができる。
【０１１３】
このようなドーピング層３１４は不純物を含む非晶質半導体層で、半導体基板１０の背面にのみ形成されるので、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ、Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のように単面蒸着が可能な蒸着法によって形成することができる。
【０１１４】
原料気体は、シランガス、ドーパントが含まれたＢ２Ｈ６、ＢＣｌ３のようなガスを混合して使い、温度は２００〜３００℃、圧力は１〜４ｔｏｒｒを維持する。
【０１１５】
一方、以上の説明ではドーピング層３１４が非晶質半導体層でなるものとして説明したが、選択的にドーピング層３１４は不純物を含んでいる酸化膜であるボロンシリケートガラス（ＢＳＧ、ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）又はリンシリケートガラス（ＰＳＧ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）の１種でなることもできる。
【０１１６】
この酸化膜もＰＥＣＶＤ法によって第２半導体層３０２上に形成されることができ、使われる原料気体は、酸素ガス、シランガス、ドーパントが含まれたＢ２Ｈ６、ＢＣｌ３のようなガスを混合して使い、温度は２００〜３００℃、圧力は１〜４ｔｏｒｒを維持する。
【０１１７】
この酸化膜は非晶質半導体層に比べて光の吸収率が低いため、非晶質半導体層をドーピング層として使う場合より、レーザーのエネルギーを減らすかレーザーのパルス幅を調整することのように、膜の特性に合わせてレーザーのスキャン方式も調整する必要がある。
【０１１８】
ついで、第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）では、ドーピング層３１４に含まれた不純物を真性の第２半導体層３０２に選択的に注入することにより、第１導電型領域３２が局部的に形成される。図４ｄは模式的に第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）を説明する。
【０１１９】
好適な一形態において、第１導電型領域３２はドーピング層３１４にレーザーを選択的に直接照射することによって形成される。図４ｄに例示したように、レーザーはドーピング層３１４の全体に照射されず、第１導電型領域３２に対応する第１幅（Ｓ１）のドーピング層３１４にのみ選択的に照射され、第２幅（Ｓ２）のドーピング層３１４にはレーザーが照射されない。レーザーが照射されたドーピング層３１４では、ドーピング層３１４に含まれた不純物が第２半導体層３０２に熱拡散して第１導電型領域３２を形成し、レーザーが照射されたドーピング層３１４は除去される。
【０１２０】
このように、レーザーを用いて第１導電型領域３２を形成すれば、ドーピング層３１４に含まれた不純物を第２半導体層３０２に選択的に注入するために、ドーピング層３１４をマスキングするなどの工程を省略することができ、工程を単純化して製造コストを減らすことができる。
【０１２１】
これにより、半導体基板１０は第２保護膜層２０２を挟んで第１導電型領域３２とｐｎ接合を形成するようになる。
【０１２２】
第１導電型領域３２の不純物濃度は１＊１０２０〜１＊１０２２／ｃｍ３で、ドーピング層３１４の不純物濃度と実質的に同一である。
【０１２３】
以下、添付図面に基づき、レーザーをドーピング層３１４に照射して第１導電型領域３２をどんなに形成するスキャン方式について詳細に説明する。
【０１２４】
まず、図５は半導体基板１０に形成された第１導電型領域３２を示す。
【０１２５】
図５に例示するように、１枚の半導体基板１０を基準として第１導電型領域３２は５００（μｍ）〜７００（μｍ）の線幅（Ｗａ）を有する。
【０１２６】
第１導電型領域３２は図面のｙ軸方向に長く形成され、隣接したものから一定の距離（Ｗｂ）だけ離れて平行に配列されている。これにより、第１導電型領域３２は全体的にストライプ状配列を成している。
【０１２７】
このような第１導電型領域３２は、図面に示したように、レーザー進行方向、つまり第１導電型領域３２の長手方向である図面のｙ軸方向にレーザーがドーピング層３１４に直接照射されて１ラインずつ第１導電型領域３２が形成されるか、あるいはレーザーが全てのラインのドーピング層３１４に同時に照射されて第１導電型領域３２が形成されることができる。
【０１２８】
好適な一形態において、レーザーは図６で例示するようなパルスタイプレーザーを使い、エネルギー０．５〜２．５（Ｊ／ｃｍ２）、周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）１０〜１００（Ｋｈｚ）、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）８０〜１００ｎｓ（ｎａｎｏ ｓｅｃｏｎｄ）、波長３５０〜６００ｎｍである。
【０１２９】
図６はパルスタイプレーザーの時間軸に対する発振形状を示す。図６に例示するように、このパルスタイプレーザーは時間軸に対して不連続的に光を出し、１ショット当たりパルス幅は８０〜１００ｎｓとなる。
【０１３０】
レーザーの１ショット（ｓｈｏｔ）当たりエネルギー分布はトップハット（ｔｏｐ ｈａｔ）帽子の形状を有し、ショットの開始部と終端部はそれぞれ急激な傾斜を成し、残りの部分では一定したエネルギー分布を示す。
【０１３１】
一方、図７はレーザーの波長による吸収率を示す。グラフのｘ軸はレーザーの波長を、ｙ軸は吸光係数を示す。レーザーは非晶質シリコンで吸収されることが分かり、レーザー波長がこの段階で使う３５０〜６００ｎｍの辺りで多くの光が吸収されることが分かる。
【０１３２】
また、レーザーのパワーは単位時間当たりエネルギー値にレーザーのパルス幅を掛けたもので定義することができる。したがって、レーザーが同じエネルギーを持っていてもパルス幅を調節することによってレーザーのパワーを調節することができる。
【０１３３】
この実施例では、このような点を用いて、非晶質シリコンでなったドーピング層にパルスが調節されたレーザーを照射することにより、ドーピング層３１４に含まれた不純物を半導体層３０２に均一に熱拡散させるとともにレーザーによって薄い厚さの保護膜層が損傷されることを防止する。
【０１３４】
一方、レーザーが１回発振（以下、ショットという）してスキャンする領域をスポット（ｓｐｏｔ）に定義することができる。好適な一形態において、このパルスタイプレーザーのスポットは四角形を有する。
【０１３５】
図８はスポットのエネルギー分布を横軸と縦軸に分けて示す。例示したように、レーザーのエネルギーは横軸と縦軸のそれぞれでトップハット（ｔｏｐ ｈａｔ）帽子形状の分布を有する。このトップハットは、図面に例示するように、左右に対称を成し、両側端は急な傾斜を成して全体的に台形の分布を示す。
【０１３６】
図９はこのようなエネルギー分布を有するスポットを用いて第１導電型領域をスキャンする方法を説明する図である。図９では１ラインの第１導電型領域３２の一部のみを示し、説明の便宜のために、第１スポット〜第３スポットＳＰ１〜ＳＰ３のみを例示しているが、実際に１ラインの第１導電型領域３２を形成するためには、これより多くのスポットが用いられる。例えば、第１導電型領域３２の幅より大きなスポットサイズを有するレーザーを第１導電型領域３２の長手方向にスポットが互いに部分的に重畳するようにスキャンすることができる。
【０１３７】
図９に例示するように、第１スポットＳＰ１〜第３スポットＳＰ３は第１幅（Ｔｂ）の横幅と第２幅（Ｔａ）の縦幅を有する略正方形を有する。ここで、第１スポット〜第３スポットＳＰ１〜ＳＰ３はレーザーから発振された時間順による序数表記を用いた。第１スポットＳＰ１は第２及び第３スポットＳＰ２、ＳＰ３より先にレーザーが発進して形成されたものであり、その次に第２スポットＳＰ２、その次にレーザーが発進して第３スポットＳＰ３を形成する。
【０１３８】
第１スポットＳＰ１〜第３スポットＳＰ３は略正方形を有し、縦軸の長さはＴａ、横軸の長さはＴｂである。
【０１３９】
ここで、レーザーのスキャンは第１導電型領域３２の長手方向（図面のｙ軸方向）と同一の方向に進行し、このスキャン方向に沿って第１スポットＳＰ１〜第３スポットＳＰ３が第２導電型領域３２の長手方向に形成される。
【０１４０】
横方向（図面のｙ軸方向でありながらスキャン方向である）において、第１スポットＳＰ１と第２スポットＳＰ２は一部がオーバーラップしてオーバーラップ領域Ｍｏが形成され、第２スポットＳＰ２と第３スポットＳＰ３も一部がオーバーラップしてオーバーラップ領域Ｍｏが形成される。
【０１４１】
好ましくは、オーバーラップ領域Ｍｏの幅は傾いたエネルギー分布を考慮して５（μｍ）〜１５（μｍ）であることが好ましい。スポットは横＊縦がそれぞれ５５０（μｍ）〜９１０（μｍ）である略正方形を考慮すれば、オーバーラップ領域Ｍｏの横幅の割合は横幅（Ｔｂ）に対して１／１８２〜１／１１０程度の値を有する。
【０１４２】
一方、図１０は横軸方向に対する第１スポットＳＰ１〜第３スポットＳＰ３のエネルギー分布を示す。
【０１４３】
オーバーラップ領域Ｍｏで、第１スポットＳＰ１の傾斜部分と第２スポットＳＰ２の傾斜部分、かつ第２スポットＳＰ２の傾斜部分と第３スポットＳＰ３の傾斜部分がオーバーラップする。よって、オーバーラップ領域Ｍｏでレーザーのエネルギーはオーバーラップした二つのスポットの積分値に相当して他の部分と同程度のエネルギーを有することができ、全体的に一定したエネルギーを有することができる。
【０１４４】
このようなエネルギー分布を考慮すると、スポットの横幅（Ｔｂ）の割合が１／１８２より小さければ、積分したエネルギーの和が小さくてエネルギー偏差が発生し、１／１１０より大きくなれば、積分したエネルギーの和が他の部分より相対的に大きくなるため、第２保護膜層２０２が損傷される。
【０１４５】
図９に戻り、縦方向（図面のｘ軸方向）において、スポットＳＰ１〜ＳＰ３の幅（Ｔａ）は第１導電型領域３２の幅（Ｗａ）より大きいため、幅方向への両側に重畳しない一定の間隔（Ｌａ、Ｌｂ）の非オーバーラップ領域が形成される。ここで、ＬａとＬｂは同じ値を有し、Ｗａ＝Ｔａ（Ｌａ＋Ｌｂ）の関係を有する。
【０１４６】
一方、図８に例示するように、スポットは縦軸方向においてもトップハット帽子の形状のエネルギー分布を有するので、スポットＳＰの縦幅（Ｔａ）を第１導電型領域３２の幅（Ｗａ）と１：１で同一に一致させれば、スポットの両側縁の傾斜部分によってエネルギー偏差が発生する。このようにエネルギー偏差が存在する状態でレーザーを照射すれば、エネルギー偏差によってドープされる不純物の濃度も異なるので、調整が必要である。
【０１４７】
このような理由で、図９に例示するように、第１〜第３スポットＳＰ１〜ＳＰ３の縦幅（Ｔａ）はエネルギー分布を考慮すると、第１導電型領域３２の第１幅（Ｗａ）より１．１倍よりは大きいが１．３倍よりは小さい。第１導電型領域３２の幅が５００（μｍ）〜７００（μｍ）であるので、スポットＳＰの縦幅（Ｔａ）は５５０（μｍ）〜９１０（μｍ）である。
【０１４８】
スポットＳＰの縦幅（Ｔａ）が第１導電型領域３２より１．１倍小さければ、スポットの傾斜部分によってエネルギー偏差が発生し、１．３倍より大きければ、第１導電型領域３２の幅（Ｗａ）があまりにも大きくなるため、以後の工程（Ｓ１０８）で形成される第２導電型領域とシャントされることができる。
【０１４９】
図１１は以上の説明と同様な方法で不純物を半導体層３０２にドープしたとき、厚さによる不純物濃度プロファイルを示す。この図面で、厚さは第２保護膜層に行くほど厚くなると説明する。
【０１５０】
図１１で、実線で表示したグラフは前述した方法でレーザーをスキャンした場合（実験例）を示し、点線は以前のように熱拡散法で第１導電型領域を形成した場合（比較例）を示す。ドーパントとしてはホウ素（Ｂ）を使い、厚さが厚くなる方向に不純物を注入した。
【０１５１】
濃度プロファイルの変化によって（Ａ）区間と（Ｂ）区間に分けることができる。（Ａ）区間では、実験例と比較例共にドーピング濃度は同一に最低点まで下降してから上昇する形状を有する。この（Ａ）区間では実験例と比較例が共に同一の濃度プロファイルを有する。
【０１５２】
（Ｂ）区間では、実験例と比較例のグラフは共に、厚さが厚くなる方向に不純物の濃度が最高点に至った後に漸進的に下降する形状を有する。
【０１５３】
しかし、図１１に示すように、実験例の最高点は比較例の最高点より高く、下降する傾斜も比較例より緩いことを示す。言い替えれば、（Ｂ）区間では実験例の不純物濃度の厚さによる偏差が比較例より小さいことを意味するので、実験例が比較例より高濃度でかつ均一にドープされたことが分かる。
【０１５４】
一方、図１２はこれまでの説明とは違い、スポットのエネルギー分布が実質的に完全な長方形を有する場合を示す。
【０１５５】
図１２に示すように、スポットＳＰ’は、前記説明と同様に、第１長さの縦幅（Ｔａ）と第２長さの横幅（Ｔｂ）を有する四角形を有する。
【０１５６】
レーザーのエネルギーは横軸と縦軸のそれぞれにおいて完全な四角形の分布を持っているので、スポットのエネルギーは距離に関係なく同一である。
【０１５７】
したがって、このようなエネルギー分布を有するスポットを持ってスキャンする場合は傾斜部分を補償する必要がないので、スポットＳＰ’の縦幅（Ｔａ）は第１導電型領域３２の幅（Ｗａ）と同一であり、横方向においてはスポットとスポットはすぐ隣り合うだけ重畳しない。
【０１５８】
一方、図１３はこの段階（Ｓ１０４）を終了した後の第１導電型領域３２の結晶構造を説明する図、図１４は半導体層が再結晶化した形状を示すＴＥＭ写真である。
【０１５９】
図１４で、（Ａ）はレーザーを照射する前の結晶質半導体層とその上に非晶質シリコンでなったドーピング層が形成された断面形状であり、（Ｂ）は再結晶化した半導体層の断面形状を示す。図１４のＴＥＭ写真において、半導体の下部の黒色層は半導体基板である。
【０１６０】
第１導電型領域３２は半導体層の結晶構造と異なる結晶構造を有する第２多結晶領域３２１を含んでなる。
【０１６１】
この第２多結晶領域３２１はドーピング層３１４にレーザーを照射するとき、レーザーアブレーションによって半導体層３０２が溶融してから再結晶化して形成されたもので、半導体層３２１の結晶構造とは異なる結晶構造を有する。
【０１６２】
第２多結晶領域３２１の結晶（ｇｒａｉｎ）は結晶質半導体層３２１より結晶性がよい。結晶性は結晶（ｇｒａｉｎ）の大きさや欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を含む概念のもので、結晶が大きくて欠陥が少ないほど結晶性がよいと言える。
【０１６３】
半導体層３０２にレーザーが照射されればアブレーションが起こり、この過程で結晶に含まれた欠陥が除去され、再結晶化過程でボリュームが大きくなるにつれて結晶が緻密になるため、第２多結晶領域３２１の結晶性は半導体層３０２より向上する。
【０１６４】
このように、第１導電型領域３２が第２多結晶領域３２１を含んでなることにより、第１導電型領域３２を通じてキャリアが移動するときに抵抗値が下り、これによってキャリアの収集効率が良くなって太陽電池の効率が良くなることができる。
【０１６５】
この第２多結晶領域３２１は半導体層３０２の表面から保護膜層２０２に向かう深さ方向に形成される。
【０１６６】
一方、ドーピング層３１４に照射されたレーザーは半導体層３１４で一部が吸収されるとともにパルス幅が調節されるので、第１導電型領域３２の全部を溶かすほどのパワーを持っていない。
【０１６７】
したがって、第２多結晶領域３２１の深さ（ＤＴ１）は半導体層３０２の厚さより小さい。好ましくは、半導体層３０２の厚さの１／２よりは大きくて１よりは小さい。第２多結晶領域３２１の深さ（ＤＴ１）が厚さの１／２より小さいというのはレーザーのパワーが弱くて第１導電型領域３２に不純物をまともに熱拡散させることができないことを意味し、半導体層３０２の厚さと同一であるというのはレーザーのパワーがあまりにも大きくて第２保護膜層２０２を損傷させることを意味する。
【０１６８】
そして、第２多結晶領域３２１の断面積は第１導電型領域３２の断面積の１／２以上である。第２多結晶領域３２１は断面形状が略“Ｕ”字形を有しており、深さ（ＤＴ１）は半導体層３０２の厚さの１／２より大きい。よって、第２多結晶領域３２１の断面積は第１導電型領域３２の断面積の１／２以上であり得る。このように、半導体層３０２より結晶性がよい第２多結晶領域３２１の断面積がもっと大きいので、太陽電池の発電効率を一層高めることができる。
【０１６９】
一方、第２多結晶領域３２１の幅（ＤＲ１）はレーザーが照射された領域、つまり第１導電型領域３２の幅に対応するので、実質的に第１導電型領域３２の幅と同一である５００（μｍ）〜７００（μｍ）である。
【０１７０】
ついで、第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）に続くドーピング層除去段階（Ｓ１０５）では、第２半導体層３０２上に残存するドーピング層３１４ａを除去する。残存するドーピング層３１４ａはドーピング層３１４に局部的に開口部が形成されている形状であり得る。この過程で、半導体基板１０の前面に順次形成されている第１保護膜層２０１及びその上の第１半導体層３０１の一部が選択的に除去されることができる。
【０１７１】
好適な一形態において、残存するドーピング層３１４ａは、ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝２（Ｌ）：０．８（Ｌ）である食刻液に半導体基板１０を１０（ｍｉｎ）〜２０（ｍｉｎ）間浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）して除去する湿式食刻（ウエットエッチング）、又はプラズマイオンを残存するドーピング層３１４ａに衝突させて除去するイオン反応性食刻（ＲＩＥ、Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｇ）のような乾式食刻（ドライエッチング）で除去することができる。
【０１７２】
浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）は食刻液が入っている水槽に半導体基板１０を全て漬かるようにして食刻する方式である。このように、残存するドーピング層３１４ａを食刻液に浸漬して除去すれば、半導体基板１０の前面に形成されている第１半導体層３０１の一部を同時に除去することができ、食刻による反応性によってオーバーエッチングが発生して半導体層３０２を食刻することができる。
【０１７３】
したがって、後続のテクスチャリング段階（Ｓ１０６）で半導体基板１０の前面を効果的にテクスチャーすることができる。図４ｅは残存するドーピング層３１４ａを浸漬して除去する湿式食刻を模式的に示す。
【０１７４】
残存するドーピング層３１４ａの厚さは３０ｎｍ〜５０ｎｍである一方、半導体基板１０の前面に形成される第１半導体層３０１の厚さは３００ｎｍ〜４００ｎｍである。したがって、残存するドーピング層３１４ａと第１半導体層３０１の食刻比が違っても、残存するドーピング層３１４ａが完全に除去されるうち、第１半導体層３０１は完全に除去されずに一部のみ除去される。
【０１７５】
そして、半導体基板１０を食刻液に浸漬すれば、残存するドーピング層３１４ａとその間に位置する第１導電型領域３２が食刻液に露出される。よって、残存するドーピング層３１４ａを全て除去するうちに第１導電型領域３２も食刻液に露出されるが、不純物が注入された第１導電型領域３２は安定した結合を成しているので、エッチストッパー（ｅｔｃｈ ｓｔｏｐｐｅｒ）のように作用する。
【０１７６】
したがって、浸漬が終わった後、図１５に例示する第１導電型領域３２は第１厚さ（ｔ１）を有するが、残存するドーピング層３１４ａが除去された非ドーピング領域３３はオーバーエッチングによって第１厚さ（ｔ１）より薄い第２厚さ（ｔ２）を有する。
【０１７７】
一方、図１６は残存するドーピング層３１４ａを乾式食刻で除去した後の第１導電型領域３２と残存するドーピング層３１４ａが除去された領域３３との間の厚さ差を示す。
【０１７８】
残存するドーピング層３１４ａを乾式食刻で除去すれば、前記湿式食刻とは反対に、第１導電型領域３２は第３厚さ（ｔ３）を有する一方、非ドーピング領域３３は第３厚さ（ｔ３）より厚い第４厚さ（ｔ４）を有する。
【０１７９】
この際、第３厚さ（ｔ３）と第４厚さ（ｔ４）の差は残存するドーピング層３１４ａの厚さと実質的に同一である。
【０１８０】
乾式食刻は物理的に膜を除去するため、物質によって食刻比が違わず、実質的に同一である。よって、残存するドーピング層３１４ａを乾式食刻するうちに第１導電型領域３２も同時に食刻されるので、第３厚さ（ｔ３）と第４厚さ（ｔ４）の差は残存するドーピング層３１４ａの厚さと実質的に同一になる。
【０１８１】
ついで、ドーピング層除去段階（Ｓ１０５）に続くテクスチャリング段階（Ｓ１０６）では、第２半導体層３０２をマスク層３１５でマスキングしたままで半導体基板１０を食刻液に浸漬することで、半導体基板１０の前面に形成されている第１半導体層３０１及びその下部に存在する第１保護膜層２０１を全て除去し、露出された半導体基板１０の前面も食刻することで、半導体基板１０の前面をテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する。図４ｆはこの段階を模式的に示す。
【０１８２】
ここで、マスク層３１５は半導体基板１０の前面がテクスチャーされるうちに第２半導体層３０２を保護するように第２半導体層３０２上に全面的に形成される。
【０１８３】
また、このマスク層３１５は、後続の工程で非ドーピング領域３３に不純物を注入して第２導電型領域を形成するとき、第１導電型領域３２に不純物が注入されることを防止する。
【０１８４】
このマスク層３１４はドーパントとして用いられる不純物を含んでいない物質で、不純物の注入を防止することができる多様な物質でなることができる。好ましくは、マスク層３１４はドーパントの注入を効果的に遮断するシリコン炭化膜（ＳｉＣ）でなり、厚さは１００（ｎｍ）〜２００（ｎｍ）である。
【０１８５】
このシリコン炭化膜はレーザーアブレーションによって容易に除去され、後続の段階（Ｓ１０８）で酸化物に替えられて希釈された弗酸（ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）溶液で容易に除去される。これについては該当の段階（Ｓ１０８）で詳細に後述する。
【０１８６】
このマスク層３１４は第１半導体層３０１上にのみ存在し、半導体基板１０の前面側のテクスチャー面には形成されない。ここで、このマスク層３１４は単面蒸着が可能な多様な方法で形成することができる。好適な一形態において、マスク層３１４は単面蒸着が可能なＰＥＣＶＤ法で形成することができる。
【０１８７】
このように、マスク層３１４が形成された半導体基板１０をＫＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝２（Ｌ）：０．６（Ｌ）の食刻液に１５（ｍｉｎ）〜３０（ｍｉｎ）間浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）して第１半導体層３０１及びその下部に存在する第１保護膜層２０１を全て除去し、露出された半導体基板１０の前面も食刻することにより、半導体基板１０の前面をテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する。
【０１８８】
以前段階（Ｓ１０５）で使われた食刻液に比べ、この段階（Ｓ１０６）で使われる食刻液はより強い塩基性なので、半導体基板１０の表面が効果的にテクスチャーされることができる。図４ｆでは、このような点を示すために、図４ｅとは違ってＫＯＨ＋で表示した。
【０１８９】
ついで、マスク層パターニング段階（Ｓ１０７）では、半導体層３０２のうち、第１導電型領域３２が形成されていない半導体層３０２の領域（非ドーピング領域３３）が露出されるようにマスク層３１５に開口部３１５ａを形成する。図４ｇはマスク層パターニング段階を模式的に示す。
【０１９０】
好適な一形態において、開口部３１５ａはレーザーをマスク層３１５に選択的に照射してマスク層３１５の一部をレーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）することによって形成する。
【０１９１】
レーザーは、パルス幅が調節されるパルスタイプレーザーが使われ、エネルギー０．５〜２．５（Ｊ／ｃｍ２）、周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）１０〜１００（Ｋｈｚ）、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）１６０〜２００ｎｓ（ｎａｎｏ ｓｅｃｏｎｄ）、波長３５０〜６００ｎｍである。このような条件のパルスタイプレーザーは前述した第１ドーピング領域形成段階（Ｓ１０４）で使われたレーザーと同一であり、パルス幅にのみもっと大きな差がある。したがって、前記第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）で使ったレーザー装置をこの段階でも同様に使うことができ、製造コストを減らし、工程を単純化することができる。
【０１９２】
この段階では、レーザーの熱拡散の代わりにレーザーアブレーションを用いてマスク層３１５に開口部３１５ａを形成するだけでよいので、前述したＳ１０４段階で使ったレーザーのパルス幅より広くパルス幅を調節してレーザーの強度を低くしたレーザーを用いる。マスク層３１５に形成された開口部３１５ａはドーピング層３１４に形成された開口部の幅より小さいことがあり得る。図１７及び図１８はこの段階（Ｓ１０７）のレーザーのスキャン方法を説明する。前記段階（Ｓ１０４）で使われたレーザーとパルス幅においてだけもっと小さな差があるので、前記と実質的に同様なスキャン方式を適用することができる。
【０１９３】
図１７に例示するように、開口部３１５ａは、非ドーピング領域３３がその長手方向に露出されるように、非ドーピング領域３３の長手方向（図面のｙ軸方向）に長くされ、開口部３１５ａは非ドーピング領域３３のすぐ上に形成されて、非ドーピング領域３３をその長手方向に露出させる。
【０１９４】
開口部３１５ａはそれぞれ隣接したものから一定の間隔だけ離れているので、全体的にはストライプ状の配列を成している。
【０１９５】
図１８は開口部を形成するレーザースキャン方法を説明する。この図面では、説明の便宜のために、三つのスポットのみを例示しており、エネルギー分布は図７と同様にトップハット形状を有するものを例示する。
【０１９６】
スポットＳＡは横軸方向に第１長さ（Ｎａ）を有し、縦軸方向に第２長さ（Ｎｂ）を有する略四角形である。
【０１９７】
第１長さ（Ｎａ）は、エネルギー分布を考慮して、開口部３１５ａの幅（Ｓ１）よりは大きく、非ドーピング領域３３の幅（Ｓ２）よりは小さい。第１長さ（Ｎａ）が非ドーピング領域３３の幅（Ｓ３）より大きければ、開口部３１５ａを通じて第１導電型領域３２が露出されることができ、この場合、後続の段階（Ｓ１０８）で第１導電型領域３２と第２導電型領域３４がシャント（ｓｈｕｎｔ）されることができる。
【０１９８】
そして、第１〜第３スポット（ＳＡ１）は、エネルギー分布を考慮して、隣接したスポットと部分的にオーバーラップしてオーバーラップ領域（Ｍｒ）を形成する。このオーバーラップ領域（Ｍｒ）の幅は、エネルギー分布を考慮して、５（μｍ）〜１５（μｍ）である。
【０１９９】
以上の説明はレーザーのエネルギー分布がトップハット形状の場合を例として説明したもので、仮に図１１のようなエネルギー分布を有すれば、縦軸方向に第１長さ（Ｎｂ）は開口部３１５ａの幅（Ｓ１）と実質的に同様である。
【０２００】
このように、レーザーを用いてマスク層３１５をパターニングすれば、所望の部位により正確に開口部３１５ａを形成することでき、工程数を減らすことができる。
【０２０１】
一方、開口部３１５ａの幅（ｗ１）は非ドーピング領域３２の幅（ｗ２）より小さい。このように、開口部３１４ａの幅（ｗ１）が非ドーピング領域３２の幅（ｗ２）より小さければ、非ドーピング領域３２の一部、つまり両側縁部は露出されずにマスク層３１４によって遮られるので、以後の段階で不純物を非ドーピング領域３３に注入するとき、遮られた部分の分だけドープされず、真性半導体層でなったバリア領域３３で形成される。
【０２０２】
このバリア領域３３は第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間に位置するので、互いに異なる導電性を有する第１導電型領域３２と第２導電型領域３４がシャント（ｓｈｕｎｔ）されることを防止する。
【０２０３】
一方、図１９はこの段階を終了した後の第２導電型領域の結晶構造を示す断面図である。
【０２０４】
マスク層３１５にレーザーが照射されれば、レーザーアブレーションによってマスク層３１５に開口部３１５ａを形成するとともにその下部の非ドーピング領域３３を溶融させて再結晶化させることにより、第２導電型領域３４は結晶構造の異なる第４多結晶領域３４１を含むようになる。
【０２０５】
この第４多結晶領域３４１の結晶（ｇｒａｉｎ）は結晶構造が変わらなかったバリア領域３３の結晶構造より結晶性が良いので、欠陥も少なく、結晶の大きさも大きくて稠密である。
【０２０６】
半導体層３０２にレーザーが照射されればアブレーションが起こる。この過程で、結晶に含まれた欠陥が除去され、再結晶化過程で結晶サイズはボリュームが増大しながら緻密になるので、第４多結晶領域３４１の結晶性は半導体層３０２より向上する。
【０２０７】
一方、第２多結晶領域３２１を形成するときに使うレーザーと第４多結晶領域３４１を形成するときに使うレーザーはパルス幅においてだけ差があるだけ同等なエネルギーを有するレーザーを使う。よって、このような第４多結晶領域３４１の結晶性は第２多結晶領域３２１と実質的に同一であるので、第４多結晶領域３４１の結晶構造は第２多結晶領域３２１の結晶構造と実質的に同一である。
【０２０８】
ただ、図７に例示するように、レーザーは非晶質シリコンに対しては波長帯によって選択的に吸収されるものの、シリコンカーバイドに対しては３５０ｎｍ波長以上の範囲では全然吸収されない。
【０２０９】
したがって、シリコンカーバイドで形成されたマスク層３１５に照射されたレーザーはそのまま透過して半導体層３０２を溶融させるようになる。その結果として、第４多結晶領域３４１は半導体層３０２の表面から保護膜層２０２に向かう深さ方向に形成され、深さ（ＤＴ２）は第２多結晶領域３２１の深さ（ＤＴ１）より大きくなる。
【０２１０】
これにより、第４多結晶領域３４１が占める断面積は第２導電型領域の断面積の０．５倍以上になり、第１導電型領域３２で第２多結晶領域３２１が占める断面積の割合より大きな値を有する。
【０２１１】
このように、結晶性が半導体層３０２より優れた第４多結晶領域３４１が第２導電型領域３４に広面積で形成されるので、第２導電型領域３４でキャリアが効果的に移動することができ、太陽電池の発電効率を一層向上させることができる。
【０２１２】
一方、第４多結晶領域３４１の幅（ＤＲ２）はレーザーが照射された領域、つまり開口部の幅に対応し、その結果として、第２導電型領域３４の幅と実質的に同一である２０５（μｍ）〜３５０（μｍ）である。
【０２１３】
このように、第４多結晶領域３４１の幅（ＤＲ２）は第２多結晶領域３２１の幅（ＤＲ１）より小さく、好ましくは第２多結晶領域３２１の１／２である。
【０２１４】
ついで、第２導電型領域及び前面電界領域形成段階（Ｓ１０８）では、半導体基板１０の前面に前面電界領域１３０と背面の開口部３１５ａを通じて露出された非ドーピング領域３３に不純物を注入して第２導電型領域３４を形成する。図４ｈはこの段階を模式的に示す。
【０２１５】
不純物は半導体基板１０にドープされた不純物と同一の第１導電型不純物がドーパントとして用いる。この時、半導体基板１０がｎ型であれば、第１導電型不純物はリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素のｎ型ドーパントであり、ｐ型であれば、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素のｐ型ドーパントを用いる。
【０２１６】
この段階（Ｓ１０８）では、第１導電型ドーパントを含む気体雰囲気で第１導電型ドーパントを熱拡散させて第２導電型領域３４と前面電界領域１３０を同時に形成することができる。気体雰囲気としては、第１導電型ドーパントを含む多様な気体を使うことができる。一例として、第１導電型ドーパントがｎ型であれば、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）ガスを使う。
【０２１７】
すると、第１導電型ドーパントが熱拡散によって半導体基板１０の背面側から開口部３１５ａを通じて非ドーピング領域３３に拡散して第２導電型領域３４を形成し、第１導電型領域３２はマスク層３１５によって保護される。
【０２１８】
そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間の非ドーピング領域３３も不純物を注入するうちにマスク層３１５によってマスキングされているので、不純物が注入されず真性の半導体層でなったバリア領域３３に形成される。
【０２１９】
好適な一形態において、第２導電型領域３４のドーピング濃度は第１導電型領域３２と同一である。
【０２２０】
そして、半導体基板１０の前面では、半導体基板１０に注入された不純物と同一の導電性を有する第１導電型ドーパントが注入されて前面電界領域１３０が形成される。この前面電界領域１３０のドーピング濃度は１＊１０１７〜１＊１０２０／ｃｍ３で、第２導電型領域３４よりは低いドーピング濃度を有する。前面電界領域１３０が形成された半導体基板１０は単結晶半導体層であり、第２導電型領域３４が形成された第２半導体層３０２は結晶質半導体層であるので、この両層の間にドーピング濃度の差が発生する。
【０２２１】
他の形態として、第２導電型領域３４と前面電界領域１３０をそれぞれ形成することも可能である。一例として、第２導電型領域３４が形成されるうちに半導体基板１１０の前面は保護膜によって保護され、第２導電型領域３４が形成された後、この保護膜を除去し、半導体基板１１０の前面にのみ第２導電型ドーパントを注入して前面電界領域１３０を順次形成することも可能である。
【０２２２】
若しくは、イオン注入法によると、単面ドーピングを容易になすことができ、前面電界領域１３０のドーピング深さ、ドーピングプロファイルなどを容易に制御することができ、所望の特性を有する前面電界領域１３０を形成することもできる。
【０２２３】
一方、この段階（Ｓ１０８）で塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）の反応ガスを用いて熱拡散で第２導電型領域３４と前面電界領域１３０を形成すれば、反応ガスに含まれた酸素によって第２導電型領域３４の表面と前面電界領域１３０の表面で酸化物であるリンシリケートガラス（ＰＳＧ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）が形成されるので、これを除去するために、半導体基板を希釈弗酸（ＤＨＦ、Ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）に浸漬する。この過程で酸溶液によって除去されないシリコンカーバイド（ＳｉＣ）でなったマスク層はシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）になり、よって希釈弗酸（ＤＨＦ、Ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）溶液で容易に除去される。
【０２２４】
さらに他の例として、この段階（Ｓ１０８）で使われたシリコンカーバイド（ＳｉＣ）でなったマスク層又は非晶質シリコンドーパント層は、例えば食刻物質であるＫＯＨによって湿式食刻されることができる。これにより、反応性のよいＮ型（例えば、リン）導電型領域が一番多く食刻され、相対的に反応性の低いＰ型（例えば、ボロン）導電型領域が一番少なく食刻され、バリア領域はＮ型とＰ型導電型領域の間の厚さを有することができる。
【０２２５】
ついで、絶縁膜形成段階（Ｓ１０９）では、半導体基板１０の前面と背面側にそれぞれ絶縁膜が形成される。図４ｉ及び図４ｊはこの段階を模式的に説明している。
【０２２６】
好適な一形態において、半導体基板１０の前面側の前面電界領域１３０上には絶縁物質でなった前面絶縁膜２４と反射防止膜２６が順次形成され、半導体基板１０の背面側の第２半導体層３０２上には絶縁物質でなった絶縁層４０がそれぞれ形成される。
【０２２７】
絶縁物質としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＮｘＯｙ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）のような薄い厚さの薄膜を用いることができる。
【０２２８】
このような絶縁物質でなった絶縁膜は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷又はスプレーコーティングなどの多様な方法で形成されることができ、好ましい形態としては単面蒸着が可能なＰＥＣＶＤ法が用いられる。
【０２２９】
ＰＥＣＶＤ法でこの絶縁膜を形成すれば、絶縁膜３４と反射防止膜３６が異種の絶縁物質で形成されると言っても、同じチャンバーで原料ガスのみを取り替えて膜種類の異なる前面絶縁膜３４と反射防止膜３６をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で形成することが可能である。
【０２３０】
同様に、半導体基板１０の背面に形成された第２半導体層３０２上に絶縁層４０を形成する時にもＰＥＣＶＤ法を使えば、背面にのみ絶縁膜を形成することが可能であり、前面絶縁膜２４と反射防止膜２６を形成する工程と絶縁層４０を形成する工程までもその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で行うことが可能である。
【０２３１】
この段階（Ｓ１０９）では、半導体基板１０の前面側に絶縁膜を先に形成し、後で半導体基板１１０の背面側を覆う絶縁膜を形成するものとして説明した。これによれば、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が熱に最少に露出されるので、その特性が低下するか損傷されることを最大限防止することができる。
【０２３２】
ついで、電極形成段階（Ｓ１１０）では、第１導電型領域３２とコンタクトする第１電極４２、及び第２導電型領域３４とコンタクトする第２電極４４がそれぞれ半導体基板１０の背面に形成される。図４ｋ〜図４ｍはこの電極形成段階（Ｓ１１０）を模式的に説明している。
【０２３３】
絶縁層４０に形成される第１開口部４０ａは第１導電型領域３２の一部を露出させ、第２開口部４０ｂは第２導電型領域３４の一部を露出させる。この時、絶縁層４０に形成される第１及び第２開口部４０ａ、４０ｂの幅はマスク層３１５に形成される開口部３１５ａの幅より小さくても良い。この第１開口部４０ａと第２開口部４０ｂのそれぞれは第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の長手方向に長く形成されてスリット形状を有することが好ましい。この場合、第１開口部４０ａと第２開口部４０ｂは交互に配列されてストライプ状の配列をなす。
【０２３４】
好適な一形態において、第１開口部４０ａと第２開口部４０ｂはレーザーアブレーションによって形成される。
【０２３５】
この段階（Ｓ１１０）で使われるレーザーは、１５〜３０μｍの幅を有する開口部４０ａ、４０ｂに合わせて周波数は４００Ｋｈｚ、パワーは０．５〜２ワット（ｗａｔｔ）、パルス幅は、開口部４０ａ、４０ｂの幅が１０〜２０μｍである点を考慮して、ピコセカンド（ｐｓ）であるレーザーを使うことにより、レーザーアブレーションがうまくなされるようにする。
【０２３６】
一方、図２０はレーザーを用いて開口部４０ａ、４０ｂを形成した場合の半導体層の結晶構造を示す断面図である。
【０２３７】
絶縁層４０にレーザーが照射されれば、レーザーアブレーションによって第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４を露出させる開口部４０ａ、４０ｂが形成され、その下部の第２結晶形領域３２１、３４１を溶融させて再結晶化することにより、第２多結晶領域３２１には第５多結晶領域３２１ａが形成され、第４多結晶領域３４１には第６多結晶領域３４１ａが形成される。
【０２３８】
第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａの結晶構造は第２結晶形領域３２１、３４１の結晶構造より結晶性が劣る。
【０２３９】
第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａはレーザーの照射時間が非常に短いピコセカンド（ｐｓ）スケール（ｓｃａｌｅ）のレーザーによって形成されるので、再結晶化する時間がナノセカンド（ｎｓ）スケールのレーザーによって形成される第２結晶形領域３２１、３４１よりは短くて結晶性が低くなる。その結果として、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａの結晶（ｇｒａｉｎ）は第２結晶形領域３２１、３４１の結晶よりは小さい。
【０２４０】
そして、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａは表面から保護膜層２０２に向かう深さ方向に形成され、深さは数十ナノメートル（ｎｍ）スケールで、第２結晶形領域３２１、３４１に比べて相対的に非常に小さな深さを有し、幅は開口部４０ａ、４０ｂの幅と実質的に同一である。
【０２４１】
一方、電極は開口部４０ａ、４０ｂを通じて第１導電型領域３２と第２導電型領域３４にそれぞれ連結されるので、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａが電極と実質的にコンタクトする。具体的に、本実施例による第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａは表面に表面凹凸を含むことができ、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａと接する第１電極４２及び第２電極４４の表面は２層以上の多層構造で、第３結晶形領域３２１ａ、３４１ａの表面凹凸に対応する電極凹凸を含むことができる。
【０２４２】
このように、この実施例では、レーザーを用いて第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を形成するとともに、結晶質でなった第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を再結晶化させることで結晶性を向上させて太陽電池の効率を向上させる。
【０２４３】
さらに他の形態として、開口部４０ａ、４０ｂは、乾式食刻、湿式食刻などの多様な方法で形成されることも可能である。
【０２４４】
電極層４００は第１開口部４０ａ及び第２開口部４０ｂを満たすように絶縁層４０上に全体的に形成される。電極層４００は第１開口部４０ａを通じて第１導電型領域３２とコンタクトするとともに第２開口部４０ｂを通じて第２導電型領域３２とコンタクトしなければならないため、導電性物質を含む物質でなる。
【０２４５】
一例として、電極層４００はアルミニウム（Ａｌ）を含むペーストから形成するか、あるいはスパッタリング法によって多層金属から形成することが可能である。
【０２４６】
この電極層４００は、メッキ法、蒸着法、スパッタリング法などの方法によって形成され、好適な一形態において、アルミニウムを含むペーストを絶縁層４０上に塗布して形成することが可能である。
【０２４７】
電極層４００は第１導電型領域３２と第２導電型領域３４にそれぞれコンタクトするようにパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）される。パターニングは公知の多様な方法を用いることができる。
【０２４８】
一例として、レーザー塑性コンタクト（ｌａｓｅｒ ｆｉｒｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）を用いて第１及び第２電極４２、４４をそれぞれ形成する。この場合、第１及び第２電極４２、４４を形成するとき、第１及び第２開口部４０ａ、４０ｂが一緒に形成されるので、別個に第１及び第２開口部４０ａ、４０ｂを形成する工程を追加しなくてもよい。
【０２４９】
次に、図２１及び図２２に基づき、本発明の一実施例による太陽電池を説明する。
【０２５０】
図２１は本発明の一実施例による太陽電池を示す断面図、図２２は図２１に示す太陽電池の部分背面平面図である。本実施例による太陽電池は図１に基づいて説明した太陽電池と実質的に類似することができる。よって、繰り返される説明は省略することができる。
【０２５１】
図２１及び図２２を参照すると、本実施例による太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０上に形成され、第１導電型を有する半導体層でなる第１導電型領域３２と、第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域３４と、第１導電型領域３２上に位置し、第１コンタクトホール４６１を備える絶縁膜４０と、第１コンタクトホール４６１を通じて第１導電型領域３２に電気的に連結される第１電極４２と、第２導電型領域３４に電気的に連結される第２電極４４とを含む。第１導電型領域３２は、第１コンタクトホール４６１が形成された部分を含む第１部分３２１及び第１部分３２１以外の領域に位置する第２部分３２２を含む。第１部分３２１が第２部分３２２より大きな表面粗さを有し、第１部分３２１と第２部分３２２の結晶性が互いに違ってもよい。これをより詳細に説明する。そして、太陽電池１００は、半導体基板１０の前面上に位置する前面絶縁膜２４、反射防止膜２６などをさらに含むことができる。これをより詳細に説明する。
【０２５２】
半導体基板１０は、第１又は第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含んで第１又は第２導電型を有するベース領域１１０を含むことができる。
【０２５３】
そして、半導体基板１０は半導体基板１０の一面（一例として、前面）側に位置する前面電界領域（又は電界領域）１３０を含むことができる。前面電界領域１３０はベース領域１１０と同一の導電型を有するとともにベース領域１１０より高いドーピング濃度を有することができる。
【０２５４】
半導体基板１０の他面（一例として、背面）上には保護膜層２０が形成されることができる。一例として、保護膜層２０は半導体基板１０の背面に接触して形成されることで、構造を単純化し、トンネリング効果を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２５５】
保護膜層２０上には導電型領域３２、３４を含む半導体層３０が位置することができる。一例として、半導体層３０は保護膜層２０に接触して形成されることで、構造を単純化し、トンネリング効果を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２５６】
本実施例において、半導体層３０は、第１導電型ドーパントを持って第１導電型を示す第１導電型領域３２と、第２導電型ドーパントを持って第２導電型を示す第２導電型領域３４とを含むことができる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が保護膜層２０上で同一平面上に位置することができる。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にこれらと同一平面上にバリア領域３６が位置することができる。
【０２５７】
この際、第１導電型領域３２はベース領域１１０と反対の第１導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。そして、第２導電型領域３４はベース領域１１０と同一の第２導電型ドーパントを含み、そのドーピング濃度がベース領域１１０より高くてもよい。本実施例においては、第１及び第２導電型領域３２、３４が半導体基板１０上（より明確には、保護膜層２０上）で半導体基板１０とは別個に形成され、第１又は第２導電型ドーパントがドープされた半導体層でなる。これにより、第１及び第２導電型領域３２、３４は半導体基板１０上に容易に形成されることができるように半導体基板１０とは異なる結晶構造を有する半導体層でなることができる。例えば、第１及び第２導電型領域３２、３４は蒸着などの多様な方法によって容易に製造されることができる非晶質半導体層、微細結晶半導体層、又は多結晶半導体層（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、又は多結晶シリコン）などに第１又は第２導電型ドーパントをドープすることによって形成されることができる。特に、第１及び第２導電型領域３２、３４が多結晶シリコンを含めば、熱的安全性を有し、優れた電気的特性を有することができる。第１又は第２導電型ドーパントは半導体層を形成する工程で半導体層に一緒に含まれるか、あるいは半導体層を形成した後、熱拡散法、イオン注入法などの多様なドーピング法によって半導体層に含まれることもできる。
【０２５８】
バリア領域３６としてドープされなかった（すなわち、非ドープ）絶縁物質（一例として、酸化物、窒化物）などを使うことができる。又は、バリア領域３６が真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）半導体を含むこともできる。この際、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とバリア領域３６は互いに側面が接触して連続的に形成される同じ半導体層（一例として、非晶質シリコン、微細結晶シリコン、多結晶シリコン）でなり、バリア領域３６は実質的にドーパントを含まないｉ型（真性）半導体物質であってもよい。一例として、半導体物質を含む半導体層を形成した後、半導体の一部領域に第１導電型ドーパントをドープして第１導電型領域３２を形成し、他の領域の一部に第２導電型ドーパントをドープして第２導電型領域３４を形成すれば、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が形成されていない領域がバリア領域３６を構成することができる。これによれば、第１導電型領域３２、第２導電型領域３４及びバリア領域３６の製造方法を単純化することができる。
【０２５９】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。よって、バリア領域３６を多様な方法で形成することにより、多様な厚さを有することができ、多様な形状を有することもできる。バリア領域３６が空間のトレンチでなることもできる。その外の多様な変形が可能である。図面ではバリア領域３６が第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間を全体的に離隔するものを例示した。しかし、バリア領域３６が第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の境界部分の一部のみを離隔させるように形成されることもできる。若しくは、バリア領域３６が形成されなくて第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の境界が互いに接触することもできる。
【０２６０】
本実施例において、第１導電型領域３２及び／又は第２導電型領域３４が互いに異なる表面粗さ及び結晶性を有する第１部分３２１及び第２部分３２２を含むことができる。これは、絶縁膜４０のコンタクトホール４６をレーザー食刻又はアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）工程で形成するとき、表面粗さ及び結晶性が変化するからである。これについては後でより詳細に説明する。
【０２６１】
半導体基板１０の背面において第１及び第２導電型領域３２、３４及びバリア領域３６上に絶縁膜４０が形成されることができる。一例として、絶縁膜４０は第１及び第２導電型領域３２、３４及びバリア領域３６に接触して形成されることによって構造を単純化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２６２】
絶縁膜４０は、導電型領域３２、３４と電極４２、４４の電気的連結のためのコンタクトホール４６を備える。コンタクトホール４６は、第１導電型領域３２と第１電極４２の連結のための第１コンタクトホール４６１と、第２導電型領域３４と第２電極４４の連結のための第２コンタクトホール４６２とを備える。これにより、絶縁膜４０は第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が連結されてはいけない電極（すなわち、第１導電型領域３２の場合には第２電極４４、第２導電型領域３４の場合には第１電極４２）と連結されることを防止する役目をする。また、絶縁膜４０は第１及び第２導電型領域３２、３４及び／又はバリア領域３６をパッシベーションする効果を有することができる。
【０２６３】
そして、半導体基板１０の前面上（より正確には、半導体基板１０の前面に形成された前面電界領域１３０上）に前面絶縁膜２４及び／又は反射防止膜２６が位置することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、前面電界領域１３０上に他の積層構造の絶縁膜が形成されることもできる。
【０２６４】
前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６は実質的に半導体基板１０の前面に全体的に形成されることができる。そして、絶縁膜４０はコンタクトホール４６を除いた半導体層３０の背面上に全体的に形成されることができる。ここで、全体的に形成されたと言うのは物理的に完全に全て形成されたものだけではなく、不可避的に除かれた部分がある場合を含む。
【０２６５】
以下では、図２１及び図２２に基づき、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４、バリア領域３６、絶縁膜４０のコンタクトホール４６、及び第１及び第２電極４２、４４の平面形状の一例を詳細に説明する。
【０２６６】
図２１及び図２２を参照すると、本実施例では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４はそれぞれストライプ状をなすように長く形成され、長手方向と交差する方向に互いに交互に位置している。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にこれらを離隔するバリア領域３６が位置することができる。図面には示されていないが、互いに離隔した複数の第１導電型領域３２が一側端で互いに連結されることができ、互いに離隔した複数の第２導電型領域３４が他側端で互いに連結されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２６７】
この際、第１導電型領域３２の面積が第２導電型領域３４の面積より大きくてもよい。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積はこれらの幅を変えることによって調節することができる。すなわち、第１導電型領域３２の幅（Ｗ１）が第２導電型領域３４の幅（Ｗ２）より大きくてもよい。
【０２６８】
そして、第１電極４２が第１導電型領域３２に対応してストライプ状に形成され、第２電極４４が第２導電型領域３４に対応してストライプ状に形成されることができる。
【０２６９】
本実施例においては、第１及び第２コンタクトホール４６１、４６２が第１及び第２電極４２、４４の一部のみを第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ連結するように形成されたものを例示した。より具体的に、第１コンタクトホール４６１が第１導電型領域３２の延長方向に沿って一定の間隔を置いて互いに離隔するように複数位置し、第２コンタクトホール４６２が第２導電型領域３４の延長方向に沿って一定の間隔を置いて互いに離隔するように複数位置することができる。これによれば、第１及び第２コンタクトホール４６１、４６２の個数又は総面積を減らして第１及び第２コンタクトホール４６１、４６２を形成する工程の時間及びコストを最小化することができる。
【０２７０】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。複数の第１コンタクトホール４６１が互いに部分的に重畳するように形成されることもでき、複数の第２コンタクトホール４６２が互いに部分的に重畳するように形成されることもできる。若しくは、第１及び第２コンタクトホール４６１、４６２の少なくとも一つが第１及び第２電極４２、４４の全体に対応するように第１及び第２導電型領域３２、３４に沿って長く連結されるように形成されることもできる。
【０２７１】
この際、電極４２、４４の幅（Ｗ３）はコンタクトホール４６の幅（Ｗ４）より大きくてもよい。すると、第１及び第２電極４２、４４の幅を十分に確保して電極４２、４４の抵抗を低減することができ、第１及び第２導電型領域３２、３４と第１及び第２電極４２、４４のアライン特性を向上させることができる。
【０２７２】
図面には示されていないが、互いに離隔した複数の第１電極４２が一側端で互いに連結されるように形成され、互いに離隔した複数の第２電極４４が他側端で互いに連結されるように形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２７３】
本実施例において、コンタクトホール４６は絶縁膜４０に局部的にレーザーを照射して該当の部分の絶縁膜４０を蒸発（ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ）させて除去することによって形成されることができる。コンタクトホール４６の製造方法については後で図２３ｋを参照してより詳細に説明する。このように、コンタクトホール４６を形成するとき、絶縁膜４０に隣接している導電型領域３２、３４の特性にも変化が発生するようになる。これにより、第１導電型領域３２は、第１コンタクトホール４６１が形成された部分を含む第１部分３２１と、第１部分３２１以外の領域を構成し、第１部分３２１とは異なる表面粗さ及び結晶性を有する第２部分３２２とを含む。この際、第１部分３２１は第１コンタクトホール４６１が形成されるときに影響された部分なので、第１コンタクトホール４６１と同一又は類似の大きさ（一例として、１０％以内の誤差）を持ってコンタクトホール４６１と重なる部分であってもよい。そして、第２部分３２２は第１部分３２１を除いた全ての部分を意味することができる。
【０２７４】
より具体的に、第１部分３２１が第２部分３２２より大きな表面粗さを有する。レーザーによって第１コンタクトホール４６１を除去するとき、第１導電型領域３２に熱が伝達され、該当の部分が溶けてから再び結晶化して形成された部分が第１部分３２１を構成するようになる。このように、第１部分３２１は熱によって溶けてから再び結晶化した部分なので、第２部分３２２に比べて表面屈曲がひどくなり、よって表面粗さが大きくなる。
【０２７５】
そして、第１部分３２１は第１コンタクトホール４６１を形成するときにレーザーによってさらに影響され、これと異なる第２部分３２２とは異なる条件で再び結晶化するので、第２部分３２２とは異なる結晶性を有するようになる。より具体的に、第２部分３２２の結晶性が第１部分３２１の結晶性より低くてもよい。
【０２７６】
第２部分３２２が多結晶半導体を含む場合には、第１部分３２１が多結晶半導体を含み、結晶化度が第２部分３２２の結晶化度より小さくてもよい。すると、第１導電型領域３２で全体的に高い移動度を維持することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の例として、第２部分３２２が多結晶半導体を含み、第１部分３２１が微細結晶半導体又は非晶質半導体を含むことができる。又は、第２部分３２２が微細結晶半導体を含めば、第１部分３２１が非晶質半導体を有することができる。第１及び第２部分３２１、３２２のいずれも非晶質半導体を含めば、結晶性が互いに類似することもできる。
【０２７７】
本実施例において、絶縁膜４０が窒化物などを含むので、第１コンタクトホール４６１を形成するために窒化物を含む層を食刻又は除去することができるレーザーを使わなければならない。窒化物を含む層を除去するためのレーザーは相対的に小さなパルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）を有する。このようなパルス幅を有するレーザーによれば、第１導電型領域３２に結晶化に必要な十分な量のエネルギーが供給されないこともあり得る。これとは違い、第１コンタクトホール４６１を形成するときに影響されなかった第２部分３２２は十分な結晶化度を有することができる条件で形成された第１導電型領域３２がそのまま維持されるので、相対的に高い結晶性又は結晶化度を維持するようになる。これにより、第１部分３２１が第２部分３２２より低い結晶性又は結晶化度を有するようになる。
【０２７８】
一例として、第１部分３２１の結晶化度が５０％〜７０％、第２部分３２２の結晶化度が８５％〜９８％であってもよい。第２部分３２２の結晶化度は第１導電型領域３２が優れた熱的安全性及び電気的特性を示すように限定された範囲である。第２部分３２２の結晶化度が８５％未満であれば、移動度が低くて第１導電型領域３２が優れた特性を持ちにくくなることができる。第２部分３２２を９８％以上の結晶化度で形成しにくくなることができる。そして、第１部分３２１の結晶化度は第１部分３２１での移動度などの多様な特性を大きく低めないながら絶縁膜４０に第１コンタクトホール４６１が安定的に形成されるように限定されたものである。第１部分３２１の結晶化度が５０％未満であれば、該当の部分で熱的安全性及び電気的特性が低下することができる。そして、第１部分３２１の結晶化度が７０％を超えるためには、第１コンタクトホール４６１を形成するレーザーのパルス幅をもっと大きくしなければならない。この場合、窒化物などがよく除去されなくて第１コンタクトホール４６１が安定的に形成しにくくなることができる。
【０２７９】
若しくは、第１部分３２１の結晶化度が第２部分３２２の結晶化度より５％以上（一例として、１０％以上）大きくてもよい。このような差を有するとき、第１部分３２１と第２部分３２２による効果が十分であるからである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０２８０】
そして、第１部分３２１の結晶粒の大きさが第２部分３２２の結晶粒の大きさより小さくてもよい。これは、レーザーによって第１部分３２１に提供された熱が十分ではなく、うまく結晶化しないことによって結晶粒が大きく成長することができずに不規則に配置されるからであると考えられる。例えば、第２部分３２２の結晶粒の大きさ（一例として、平均結晶粒の大きさ）に対する第１部分３２１の結晶粒の大きさ（一例として、平均結晶粒の大きさ）の割合が１０％〜５０％であってもよい。一例として、第１部分３２１は結晶粒の大きさが１０ｎｍ〜１μｍであってもよい。第２部分３２２の結晶粒の大きさに対する第１部分３２１の結晶粒の大きさの割合が１０％未満であれば、第１部分３２１の結晶性が十分でないこともある。第２部分３２２の結晶粒の大きさに対する第１部分３２１の結晶粒大きさの割合が５０％を超えるためには、第１コンタクトホール４６１を形成するためのレーザーパルス幅が大きくなって第１コンタクトホール４６１が安定的に形成しにくくなることができる。
【０２８１】
第１及び第２部分３２１、３２２の結晶化度は多様な方法によって測定又は分析されることができる。一例として、第１及び第２部分３２１、３２２の結晶化度は半導体層３０（一例として、シリコン半導体層）内の結晶質の割合を示すもので、Ｘ線回折（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ）、電子後方散乱回折（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＥＢＳＤ）、ラマン分析器（ＲＡＭＡＮ ａｎａｌｙｚｅｒ）などを用いて測定又は分析することができる。
【０２８２】
そして、本実施例においては、第１コンタクトホール４６１がレーザーによって形成され、第１部分３２１が第２部分３２２とは異なる多様な特性を有することができる。図２２の拡大円に、第１部分３２１及び第２部分３２２を顕微鏡で見たときの形状を概略的に図示した。
【０２８３】
図２１及び図２２の拡大円を参照すると、光の存在下で調べると（特に、顕微鏡を用いて調べると）、本実施例においては、第１部分３２１の切削損傷（ｓａｗ ｄａｍａｇｅ）マークＳＤ１より第２部分３２２の切削損傷マークＳＤ２がもっと濃く見えることができる。半導体基板１０は半導体インゴット（ｉｎｇｏｔ）を切断して形成される。この時、半導体基板１０に切削損傷マークＳＤ１、ＳＤ２が残るようになる。半導体素子においては半導体基板の特性によって素子の特性が大きく変化するので、切削損傷マークを全然有しないとても高い等級の半導体基板を使う。一方、太陽電池１００では、切削損傷マークＳＤ１、ＳＤ２が太陽電池１００の特性又は効率に大きな影響を与えないので、切削損傷マークＳＤ１、ＳＤ２を有する半導体基板１０を使ってコストを節減する。これにより太陽電池１００の半導体基板１０に切削損傷マークＳＤ１、ＳＤ２が形成される。レーザーによって溶けてから再結晶化した部分では第１導電型領域３２の結晶性が変わるので、切削損傷マークＳＤ１、ＳＤ２が見える程度にも差が発生する。すなわち、相対的に結晶性が高いか優れた第２部分３２２では切削損傷マークＳＤ２が鮮やかで濃く見えることができ、第１部分３２１では結晶性が良くなくて切削損傷マークＳＤ１が霞んで見えるかよく見えないこともある。
【０２８４】
そして、太陽電池１００において第１部分３２１のある部分が第２部分３２２のある部分より明るく見えることができる。これは、第１部分３２１から絶縁膜４０が除去されたからである。この時、第１部分３２１に隣接した第２部分３２２又は絶縁膜４０の一部分に対応する第１領域Ａ１が第２部分３２２又は絶縁膜４０の他部分に対応する第２領域Ａ２より明るく見えることができる。より具体的に、第１領域Ａ１が一定の幅を持ちながら第２領域Ａ２より明るく見えることができる。これは、第１コンタクトホール４６１の形成時に第１コンタクトホール４６１に隣接した絶縁膜４０の厚さ又は特性が変化して、該当の部分が他の部分より明るく見えると考えられる。
【０２８５】
一方、本実施例において、第２導電型領域３４は、第２コンタクトホール４６２が形成された部分を含む第１部分３４１と、第１部分３４１以外の領域に位置する第２部分３４２とを含む。第２導電型領域３４の第２コンタクトホール４６２、第１部分３４１及び第２部分３４２に対してはそれぞれ第１導電型領域３２の第１コンタクトホール４６１、第１部分３２１及び第２部分３２２に対する内容がそのまま適用可能であるので、その詳細な説明を省略する。この際、第１及び第２導電型領域３２、３４の第１部分３２１、３４１が互いに同一又は類似の特性（例えば、表面粗さ、結晶性など）を有し、第１導電型領域３２、３４の第２部分３２２、３４２が互いに同一又は類似の特性を有することができる。これは、第１及び第２導電型領域３２、３４又は第２部分３２２、３４２が一工程によって形成される半導体層３０に含まれ、同一又は類似のレーザーが照射され、第１部分３２１、３４１に同一又は類似のレーザーが照射されることによって第１及び第２コンタクトホール４６１、４６２が形成されたからである。
【０２８６】
このように、コンタクトホール４６に対応する第１部分３２１、３４１が第２部分３２２、３４２より大きな表面粗さを有すれば、コンタクトホール４６を通じて第１部分３２１、３４１に連結（一例として、接触）された電極４２、４４の表面粗さも大きくなる。これにより、電極４２、４４の表面での反射を誘導することができ、半導体基板１０を通過して背面に向かう光を反射して再使用することができる。そして、大きな表面粗さによって第１部分３２１、３４１と電極４２、４４の間の接触面積を最大化して接着特性を向上させることができる。
【０２８７】
そして、本実施例において、バリア領域３６の表面粗さが第１部分３２１、３４１の表面粗さより小さくて第２部分３２２、３４２の表面粗さより大きくてもよい。そして、バリア領域３６の結晶性が第１部分３２１、３４１の結晶性より高くて第２部分３２２、３４２の結晶性より低い。一例として、半導体層３０が多結晶半導体でなるとき、バリア領域３６の結晶化度が第１部分３２１、３４１の結晶化度より高くて第２部分３２２、３４２の結晶化度より低くてもよい。そして、バリア領域３６の結晶粒の大きさが第１部分３２１、３４１の結晶粒の大きさより大きくて第２部分３２２、３４２の結晶粒の大きさより小さくてもよい。
【０２８８】
本実施例において、コンタクトホール４６を形成する前に第１及び第２導電型領域３２、３４にドーピング工程（図２３ｆ参照）を実施するか、あるいはドーピングのためのマスク層（図２３ｇの参照符号３４０参照、以下同じ）をパターニングするとき、第１及び第２導電型領域３２、３４に全体的にレーザーによる熱が提供されることができる。この時、マスク層３４０はレーザーによって容易にパターニングされる物質（例えば、炭化物、一例として、シリコン炭化物など）を含む。これにより、ドーピング工程を遂行するかマスク層３４０をパターニングするためのレーザーは窒化膜を含む絶縁膜４０にコンタクトホール４６を形成するためのレーザーに比べて大きなパルス幅を有するようになる。よって、第１及び第２導電型領域３２、３４に相対的に多量の熱を提供して第１及び第２導電型領域３２、３４の結晶化を促進することができる。この時、多量の熱によって結晶粒が充分に生成して成長することができるので、第１及び第２導電型領域３２、３４の結晶化度がバリア領域３６の結晶化度より高くなり、第１及び第２導電型領域３２、３４の結晶粒の大きさはバリア領域３６の結晶粒の大きさより大きくなる。そして、第１及び第２導電型領域３２、３４の表面粗さがバリア領域３６より小さくなる。この状態でコンタクトホール４６を形成すれば、コンタクトホール４６が形成されていない第２部分３２２、３４２に対応して高い結晶性、高い結晶化度又は小さな表面粗さを有する前述した第１及び第２導電型領域３２、３４が残留し、コンタクトホール４６が形成された部分ではバリア領域３６より低い結晶性又は低い結晶化度を有する第１部分３２１、３４１が形成される。これにより、第１部分３２１、３４１ではバリア領域３６より小さい表面粗さを有するようになる。
【０２８９】
前述した説明では、第１及び第２導電型領域３２、３４及びバリア領域３６が多結晶半導体を含むものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。他の例として、第２部分３２２が多結晶半導体を含み、第１部分３２１及びバリア領域３６が微細結晶半導体又は非晶質半導体を含むことができる。第１部分３２１、３４１及びバリア領域３６が共に微細結晶半導体を含めば、バリア領域３６が第１部分３２１、３４１の結晶性より優れることができる。若しくは、第２部分３２２が微細結晶半導体を含めば、第１部分３２１及びバリア領域３６が非晶質半導体を有することができる。第１及び第２部分３２１、３２２及びバリア領域３６が皆非晶質半導体を含めば、結晶性が互いに類似することもできる。
【０２９０】
このように、本実施例では、光電変換に直接関与する第１及び第２導電型領域３２、３４の第２部分３２２、３４２ではバリア領域３６より高い結晶性を有するようにすることができる。そして、電極４２、４４と連結される第１及び第２導電型領域３２、３４の第１部分３２１、３４１では大きな表面粗さを有するようにして反射度及び接着特性を向上させることができる。
【０２９１】
本実施例による太陽電池１００に光が入射すれば、ベース領域１１０と第１導電型領域３２の間に形成されたｐｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子は保護膜層２０をトンネリングしてそれぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２、４４に移動する。これによって電気エネルギーを生成するようになる。
【０２９２】
また、コンタクトホール４６に対応する第１部分３２１、３４１の表面粗さを第２部分３２２、３４２の表面粗さより大きくして、電極４２、４４での反射度を向上させ、電極４２、４４の接着特性を向上させることができる。そして、コンタクトホール４６が形成されていない第２部分３２２、３４２は高い結晶性又は結晶化度を有し、高い移動度及び優れた電気的特性を有するようにする。これによって太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【０２９３】
前述した説明では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が同じ保護膜層２０上に一緒に位置し、絶縁膜４０がこれらを一緒に覆うように形成されるものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。これに対する変形例は後で図２５及び図２６を参照して説明する。
【０２９４】
そして、図面では、第１及び第２導電型領域３２、３４が形成された半導体基板１０の背面にテクスチャー構造が位置しないものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１０の背面にテクスチャー構造が位置することができる。この場合には、前述したものとは反対に、第１部分３２１、３４１の表面が不規則的な表面で構成され、第２部分３２２、３４２がもっと大きな表面粗さを有するが、特定の結晶面による相対的にもっと規則的な凹凸を有することができる。
【０２９５】
前述した構造の太陽電池１００の製造方法を図２３ａ〜図２３ｌに基づいて詳細に説明する。図２３ａ〜図２３ｌは本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【０２９６】
まず、図２３ａに示すように、第２導電型ドーパントを有するベース領域１１０でなる半導体基板１０を準備する。
【０２９７】
ついで、図２３ｂに示すように、半導体基板１０の表面上に保護膜層２０を形成する。保護膜層２０は半導体基板１０の背面に全体的に形成されることができる。
【０２９８】
ここで、保護膜層２０は、一例として、熱的成長法、蒸着法（例えば、化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ））、化学的酸化などによって形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な方法によって第１保護膜層２０が形成されることができる。
【０２９９】
ついで、図２３ｃ〜図２３ｇに示すように、保護膜層２０上に第１導電型領域３２、第２導電型領域３４及び前面電界領域１３０を形成する。そして、半導体基板１０の前面にテクスチャー構造を形成することができる。これをより具体的に説明すれば次のようである。
【０３００】
図２３ｃに示すように、保護膜層２０上に半導体層３０を形成する。半導体層３０は、微細結晶質、非晶質、又は多結晶半導体でなることができる。半導体層３０は、一例として、熱的成長法、蒸着法（例えば、低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ））などによって形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な方法によって半導体層３０が形成されることができる。この際、高い結晶性の多結晶半導体を有するように半導体層３０を形成することができる。一例として、半導体層３０の結晶化度が８０％〜９８％（一例として、８５％〜９８％）であってもよい。
【０３０１】
ついで、図２３ｄに示すように、半導体基板１０の前面に凹凸を有するようにテクスチャーすることができる。半導体基板１０の表面のテクスチャリングとしては湿式又は乾式テクスチャリングを使うことができる。湿式テクスチャリングはテクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって遂行することができ、工程時間が短い利点がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドドリル又はレーザーなどで半導体基板１０の表面を切削することによって凹凸を均一に形成することができるが、工程時間が長くて半導体基板１０の損傷が発生することができる。その外に、反応性イオン食刻（ＲＩＥ）などによって半導体基板１０をテクスチャーすることもできる。このように、本発明では多様な方法で半導体基板１０をテクスチャーすることができる。
【０３０２】
本実施例においては、半導体層３０を形成した後に半導体基板１０の前面をテクスチャーするものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。よって、半導体層３０を形成する前、又は他の工程で半導体基板１０の表面をテクスチャーすることができる。
【０３０３】
ついで、図２３ｅ〜図２３ｉに示すように、半導体層３０に第１導電型領域３２、第２導電型領域３４、及びバリア領域３６を形成する。例えば、第１導電型領域３２に対応する領域にイオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などの多様な方法で第１導電型ドーパントをドープし、第２導電型領域３４に対応する領域にイオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などの多様な方法で第２導電型ドーパントをドープすることができる。すると、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間に位置する領域がバリア領域３６を構成するようになる。
【０３０４】
そして、半導体基板１０の前面に第２導電型ドーパントをドープして前面電界領域１３０を形成することができる。前面電界領域１３０はイオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などの多様な方法で形成することができる。その外の多様な方法を使うことができる。若しくは、第２導電型領域３４を形成するために第２導電型ドーパントをドープするとき、半導体基板１０の前面に第２導電型ドーパントを一緒にドープして前面電界領域１３０を形成することもできる。
【０３０５】
一例として、半導体層３０上に第１又は第２導電型ドーパントを含むドーパント層３２０を形成し、レーザー３０２、３０４を用いるレーザードーピングによってドーパント層３２０内の第１又は第２導電型ドーパントを選択的に半導体基板１０に注入して第１及び第２導電型領域３２、３４のいずれか一つを形成することができる。そして、第１及び第２導電型領域３２、３４の他の一つは開口部３４０ａを有するマスク層３４０を用いて第１又は第２導電型ドーパントを熱拡散又はイオン注入することによって形成することができる。以下では、一例として、第１導電型領域３２をレーザードーピングによって形成し、第２導電型領域３４をマスク層３４０を用いて形成した例を説明する。これによれば、第２導電型領域３４を形成するときに前面電界領域１３０を一緒に形成して工程を単純化することができる。
【０３０６】
図２３ｅ及び図２３ｆに示すように、半導体層３０上に第１導電型ドーパントを含むドーパント層３２０を形成し、第１導電型領域３２に対応する部分に選択的にレーザー３０２を照射してレーザードーピング工程を遂行する。すると、ドーパント層３２０に含まれた第１導電型ドーパントが半導体層３０に拡散して第１導電型領域３２を形成する。
【０３０７】
ドーパント層３２０としては第１導電型ドーパントを含む多様な物質を含むことができる。一例として、ドーパント層３２０として第１導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。この時、ドーパント層３２０が非晶質構造を有すれば、第１導電型ドーパントがドーパント層３２０に十分な量で含まれることができる。そして、非晶質構造を有するドーパント層３２０は吸光係数が高いため、これを透過する光の強度を減らし、レーザー３０２による光が半導体層３０又は保護膜層２０に及ぶ影響を最小化することができる。このように、ドーパント層３２０が半導体層３０に含まれた半導体物質と同一の半導体物質を含めば、半導体層３０を形成する工程で反応気体、温度などを変更してドーパント層３２０を形成することができ、半導体層３０とドーパント層３２０を連続的な工程、すなわちその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、ドーパント層３２０として、ボロンシリケートガラス、リンシリケートガラスなどを使うこともでき、その外の物質を使うこともできる。
【０３０８】
一例として、ドーパント層３２０の厚さが３０ｎｍ〜５０ｎｍであってもよい。ドーパント層３２０の厚さが３０ｎｍ未満であれば、レーザー３０２が半導体層３０又は保護膜層２０に過度な影響を与えて特性が低下することができる。ドーパント層３２０の厚さが５０ｎｍを超えれば、ドーパントを効果的に半導体層３０に拡散させにくくなることがある。しかし、本発明がドーパント層３２０の厚さに限定されるものではない。
【０３０９】
レーザー３０２としては、第１導電型領域３２に対応する部分で第１導電型ドーパントを十分に拡散させることができるレーザーを使うことができる。一例として、レーザー３０２として紫外線レーザーを使うことができる。このような紫外線レーザーはナノメートル程度の膜で吸収されることができるからである。参考として、グリーンレーザー（ｇｒｅｅｎ ｌａｓｅｒ）はマイクロメートル程度の膜で吸収されることができるため、グリーンレーザーをドーピングのためのレーザーとして使えば、半導体層３０又は保護膜層２０が損傷されることがある。そして、レーザーはパルスタイプレーザーを使うことができ、ナノメートル程度（すなわち、１ｎｍ〜９９９ｎｍ）のパルス幅を有するレーザーを使うことができる。ナノメートル程度のパルス幅を有するレーザーはドーパント層３２０及び半導体層３０に十分な熱を提供することができるので、レーザーが照射された部分の半導体層３０が再結晶化することができる。このように、十分な熱が提供されれば、半導体層３０の該当の部分（すなわち、第１導電型領域３２）が十分に結晶化するので、第１導電型領域３２が形成されていない半導体層３０の部分より第１導電型領域３２の再結晶化度が高く、結晶粒の大きさが大きくなる。
【０３１０】
一例として、レーザー３０２のパルス幅が８０〜１００ｎｓであってもよい。このようなパルス幅はドーパントを効果的に拡散させ、再結晶によって第１導電型領域３２の特性を向上させることができる範囲に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３１１】
レーザードーピング工程が完了した後にはドーパント層３２０を除去する。ドーパント層３２０を除去する方法としては公知の多様な方法を使うことができる。一例として、ドーパント層３２０がアルカリ溶液などを用いる湿式食刻又はイオン性反応食刻などの乾式食刻によって除去されることができる。
【０３１２】
ついで、図２３ｇに示すように、第１導電型領域３２を含む半導体層３０上にマスク層３４０を形成し、図２３ｈに示すように、マスク層３４０に、第２導電型領域３４に対応する開口部３４０ａを形成する。この時、開口部３４０ａはレーザー３０４を使うレーザーアブレーションによって形成されることができる。
【０３１３】
マスク層３４０は第２導電型ドーパントの拡散を防止することができる多様な物質を含むことができる。一例として、マスク層３４０はシリコン炭化物（ＳｉＣ）を含むシリコン炭化膜であってもよい。マスク層３４０がシリコン炭化膜でなれば、ドーパント拡散を効果的に防止することができるだけではなく、レーザー３０４によって容易にパターニングされることができ、工程後に容易に除去されることができる。
【０３１４】
マスク層３４０に開口部３４０ａを形成するためのレーザー３０４としては、第１導電型領域３２を形成するためのレーザードーピング工程で使ったレーザー３０２と類似したレーザーを使うことができる。すなわち、レーザー３０４としては紫外線レーザーを使うことができる。そして、レーザー３０４はパルスタイプレーザーを使うことができる、ナノメートル程度（すなわち、１ｎｍ〜９９９ｎｍ）のパルス幅を有するレーザーを使うことができる。ただ、開口部３４０ａを形成するためのレーザー３０４のパルス幅が第１導電型領域３２を形成するためのレーザー３０２のパルス幅よりちょっと大きくてもよい。これは、より高い熱を伝達してマスク層３４０の一部を溶融させて蒸発させるためである。一例として、レーザー３４０のパルス幅が１６０〜２００ｎｓであってもよい。このようなパルス幅はマスク層３４０に開口部３４０ａを形成し、第２導電型領域３４の特性を向上させることができる範囲に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３１５】
前述したように、ナノメートル程度のパルス幅を有するレーザー３０４は半導体層３０に十分な熱を提供することができるので、レーザーが照射された部分の半導体層３０が再結晶化することができる。このように、十分な熱が提供されれば、半導体層３０の該当の部分（すなわち、第２導電型領域３４）が結晶化するので、第１及び第２導電型領域３２、３４が形成されていない半導体層３０（すなわち、バリア領域３６）より第２導電型領域３４の再結晶化度が高く、結晶粒の大きさが大きい。
【０３１６】
ついで、図２３ｉに示すように、開口部３４０ａを通じて第２導電型ドーパントを拡散させて第２導電型領域３４を形成し、マスク層３４０を除去する。第２導電型ドーパントの拡散には、熱拡散法、イオン注入法などの多様な方法を使うことができる。この時、熱拡散法によって第２導電型ドーパントを拡散させれば、半導体基板１０の前面に前面電界領域１３０を一緒に形成することができる。
【０３１７】
このように、本実施例において、第１導電型領域３２はレーザードーピング工程で、第２導電型領域３４は第２導電型領域３４のための開口部３４０ａを形成するパターニング工程で結晶化する。これにより、第１及び第２導電型領域３４はレーザーが照射されなかったバリア領域３６に比べて高い結晶化度を有し、大きな結晶粒の大きさを有することができる。
【０３１８】
ついで、図２３ｊに示すように、半導体基板１０の前面に前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６を順次形成し、半導体基板１０の背面に絶縁膜４０を形成する。パッシベーション膜２４、反射防止膜２６又は絶縁膜４０は化学気相蒸着法、真空蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷又はスプレーコーティングなどの多様な方法によって形成されることができる。特に、前面絶縁膜２４、反射防止膜２６又は絶縁膜４０は化学気相蒸着法によって形成されることができる。
【０３１９】
ついで、図２３ｋに示すように、絶縁膜４０にコンタクトホール４６を形成する。本実施例において、コンタクトホール４６は該当の部分にレーザー３０６を照射するレーザーアブレーションによって形成されることができる。
【０３２０】
レーザー３０６としては、絶縁膜４０にコンタクトホール４６を形成することができるレーザーを使うことができる。一例として、レーザー３０６として紫外線レーザーを使うことができる。このような紫外線レーザーはナノメートル程度の膜で吸収されることができるからである。そして、レーザー３０６としてはパルスタイプレーザーを使うことができ、ピコメートル程度（すなわち、１ｐｍ〜９９９ｐｍ）のパルス幅を有するかあるいは０．５〜２Ｗの出力を有するレーザーを使うことができる。ナノメートル程度のパルス幅を有するレーザー３０６を使えば、窒化膜を含む絶縁膜４０にコンタクトホール４６を形成しにくくなることができるからである。このように、ピコメートル程度のパルス幅を有するレーザー３０６は短時間に高強度で熱を提供してコンタクトホール４６を形成することができる。一例として、レーザーが１ｐｍ又は１００ｐｍのパルス幅を有することができる。このようなパルス幅は所定物質でなる絶縁膜４０に安定的にコンタクトホール４６を形成することができる範囲に限定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３２１】
このように、絶縁膜４０にコンタクトホール４６を形成するためにレーザーを照射すれば、図２４に示すような原理によってコンタクトホール４６が形成される。まず、図２４の（ａ）に示すように、レーザー３０６を絶縁膜４０に照射すれば、図２４の（ｂ）に示すように、該当の部分で絶縁膜４０が熱を吸収し、図２４の（ｃ）に示すように、絶縁膜４０が溶融しながら蒸発し、図２４の（ｄ）に示すように、コンタクトホール４６が形成される。
【０３２２】
この時、レーザー３０６がピコメートル程度のパルス幅を有するので、コンタクトホール４６に対応する部分の半導体層３０に相対的に少ない熱が提供される。これにより、半導体層３０においてコンタクトホール４６に対応する第１部分３２１、３４１がこれとは異なる第２部分３２２、３４２と異なる特性を有する部分に変化するようになる。より具体的には、第１部分３２１、３４１は溶融してから結晶化するが、この時に十分に熱が提供されず再結晶化しない部分が存在するようになる。これにより、コンタクトホール４６に対応する第１部分３２１、３４１は既存の第１及び第２導電型領域３２、３４が残留する第２部分３２２、３４２より低い結晶化度及びもっと大きな結晶粒の大きさを有するようになる。この時、コンタクトホール４６に対応する第１部分３２１、３４１はレーザードーピング又はパターニング時にレーザーが照射されなかったバリア領域３６より低い結晶性又は結晶化度及びもっと小さな結晶粒の大きさを有するようになる。これは、レーザー３０６によって提供された熱が結晶化に十分な程度でないからである。
【０３２３】
また、半導体層３０が溶けてから再び結晶化するとき、一部分は結晶化するが、他の部分が結晶化しないなどの現象が発生するので、第１部分３２１、３４１の表面粗さが第２部分３２２、３４２及びバリア領域３６より大きくなる。その外にも、第１部分３２１、３４１の結晶性が変化して半導体基板１０の切削損傷マーク（図２の参照符号ＳＤ１、ＳＤ２）が互いに違って見えることがあり、第１部分３２１、３４１に近い絶縁膜４０又は第２部分３２２、３４２の第１領域Ａ１で絶縁膜４０の特性が部分的に変わって第１領域Ａ１が他の絶縁膜４０又は第２部分３２２、３４２の他の第２領域Ａ２より明るく見えることがある。
【０３２４】
ついで、図２３ｌに示すように、コンタクトホール４６の内部を満たすように第１及び第２電極４２、４４を形成する。
【０３２５】
第１及び第２電極４２、４４は、導電型領域３２、３４及び絶縁膜４０上にスパッタリング法、メッキなどを施して全体的に複数の電極層を順次形成した後、これをパターニングすることによって形成することができる。パターニング法は、食刻溶液、食刻ペースト、乾式食刻などによって遂行することができる。若しくは、所望のパターンを有する状態にコンタクトホール４６を満たしながら導電型領域３２、３４上に電極４２、４４を形成することもできる。
【０３２６】
このような製造方法によれば、優れた効率を有する太陽電池１００を単純な方法で製造して太陽電池１００の生産性を向上させることができる。特に、コンタクトホール４６をレーザー３０６で形成してコンタクトホール４６を早くて容易に形成することができる。本実施例のように半導体基板１０の背面に第１及び第２電極４２、４４が一緒に位置する場合、コンタクトホール４６をレーザーで形成すれば、設計自由度などを大きく向上させることができる。
【０３２７】
以下、本発明の他の実施例による太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。前述した説明と同一又は極めて類似の部分に対しては詳細な説明を省略し、互いに異なる部分に対してのみ詳細に説明する。前述した実施例及び変形例と後述する実施例及び変形例を結合した実施例は本発明の範囲に属することができる。
【０３２８】
図２５は本発明の他の実施例による太陽電池の断面図である。
【０３２９】
図２５を参照すると、本実施例においては、半導体層３０と絶縁膜４０の間に中間絶縁膜４１が位置することができる。中間絶縁膜４１は半導体層３０と絶縁膜４０の間に位置するため、レーザー（図２３ｋの参照符号３０６、以下同じ）を用いてコンタクトホール４６を形成するとき、レーザー３０６が半導体層３０（すなわち、第１及び第２導電型領域３２、３４）に大きな影響を及ぼすことを防止することができる。そして、中間絶縁膜４１が半導体層３０上に全体的に位置して半導体層３０のパッシベーション特性を向上させることができる。
【０３３０】
この場合、電極４２、４４は中間絶縁膜４１を挟んで導電型領域３２、３４に電気的に連結されることができる。中間絶縁膜４１は電極４２、４４と導電型領域３２、３４の間の電気的特性を低下させないながらもパッシベーション特性を向上させることができる酸化膜（一例として、シリコン酸化膜）でなることができる。このような中間絶縁膜４１は保護膜層２０と同一の厚さ又はこれより小さな厚さを有することにより、電極４２、４４と導電型領域３２、３４の間の接触抵抗を低く維持することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、中間絶縁膜４１の物質、厚さなどは多様に変形可能である。
【０３３１】
図２６は本発明の他の実施例による太陽電池の断面図である。
【０３３２】
図２６を参照すると、本実施例において、第２導電型領域３４は、第１導電型領域３２とは違い、半導体基板１０の他面に形成されることができる。図面では、第２導電型領域３２が、半導体基板１０の内部にベース領域１１０とは異なるドーパントをドープするかあるいはベース領域１１０より高いドーピング濃度を有するようにドーパントをドープすることによって形成されたドーピング領域であるものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２導電型領域３２が半導体基板１０とは別個に形成される非晶質、微細結晶又は多結晶半導体を含む半導体層であってもよい。この時、第２導電型領域３２と半導体基板１０の間に他の保護膜層が位置することもでき、位置しないこともできる。
【０３３３】
そして、図面では、保護膜層２０、第１導電型領域３２及び第１電極４２が半導体基板１０の背面に位置するものを示したが、保護膜層２０、第１導電型領域３２及び第２電極４４が半導体基板１０の前面に位置することもできる。この時、第２導電型領域３４は第１導電型領域３２のように半導体基板１０の前面側に位置することもでき、第１導電型領域３２と反対に、半導体基板１０の背面側に位置することもできる。その外の多様な変形が可能である。
【０３３４】
図２７は本発明の他の実施例による太陽電池の部分拡大断面図である。
【０３３５】
前述した実施例では、第１部分３２１が第１導電型領域３２の厚さ方向に第１導電型領域３２と保護膜層２０の間に全体的に形成される。図２７を参照すると、本実施例では、第１導電型領域３０の厚さ方向に一部分にのみ形成される。この時、第１部分３２１は第１電極４２に隣接した部分に位置することができる。レーザー３０６によって第１導電型領域３２の厚さ方向に全体的に影響を与えない場合にこのような構造が形成されることができる。これによれば、電極４２、４４の反射度及び接触抵抗に関連する表面付近に第１部分３２１を形成しながらもその下部には優れた電気的特性及び移動度の第１部分３２１が残留するようにすることができる。図面では、第１部分３２１の下部に第２部分３２２が位置するものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。第１部分３２１の下部に、第１部分３２１より高い結晶性又は結晶化度を有するとともに第２部分３２２より低い結晶性又は結晶化度を有する第３部分が位置することもできる。
【０３３６】
そして、図面では第１導電型領域３２を主に示したが、第２導電型領域３４でもこれと同様に第１部分３４２が第２導電型領域３４の厚さ方向に一部分にのみ形成されることもできる。
【０３３７】
図２８は本発明の他の実施例による太陽電池の部分背面平面図である。図２８では、絶縁膜（図２１の参照符号４０）の図示は省略し、第１及び第２導電型領域３２、３４、バリア領域３６、及び第１及び第２電極４２、４４を主に図示した。別の図示及び説明はないが、本実施例において、絶縁膜４０は第１及び第２導電型領域３２、３４及びバリア領域３６と第１及び第２電極４２、４４の間に位置する。そして、絶縁膜４０において第１導電型領域３２と第１電極４２が重なる部分には第１導電型領域３２との連結のための第１コンタクトホール（図２１の参照符号４６１）が形成され、第２導電型領域３４と第２電極４４が重なる部分には第２導電型領域３４との連結のための第１コンタクトホール（図２１の参照符号４６２）が形成されることができる。
【０３３８】
図２８を参照すると、本実施例による太陽電池１００は、第２導電型領域３４が島形状を有するとともに互いに離隔して複数備えられ、第１導電型領域３２は第２導電型領域３４及びこれを取り囲むバリア領域３６を除いた部分に全体的に形成されることができる。
【０３３９】
すると、エミッタ領域として機能する第１導電型領域３２が最大限広い面積を有するように形成されて光電変換効率を向上させることができる。そして、第２導電型領域３４の面積を最小化しながらも半導体基板１０に全体的に第２導電型領域３４が位置するようにすることができる。すると、第２導電型領域３４によって表面再結合を効果的に防止するとともに第２導電型領域３４の面積を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２導電型領域３４が面積を最小化することができる多様な形状を有することができるのは言うまでもない。
【０３４０】
図面には第２導電型領域３４が円形を有するものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第２導電型領域３４がそれぞれ楕円形、三角形、四角形、六角形などの多角形の平面形状を有することもできるのは言うまでもない。
【０３４１】
以下、本発明の製造例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、後述する本発明の製造例は例示のために提示したものに過ぎないだけ、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３４２】
製造例
【０３４３】
ｎ型単結晶半導体基板の一面にシリコン酸化膜でなる保護膜層を形成した。保護膜層上に低圧化学気相蒸着によって多結晶シリコンを含む半導体層を形成した。そして、半導体層の一部領域にレーザードーピングによってｐ型ドーパントをドープし、他の領域にマスク層を用いる熱拡散法によってｎ型ドーパントをドープすることにより、それぞれ第１導電型領域及び第２導電型領域を備える半導体層を形成した。そして、シリコン窒化膜及びシリコン炭化膜でなった背面パッシベーション膜を形成し、パルス幅が２０ｐｍであるレーザーを用いてコンタクトホールを形成した。コンタクトホールを介して第１導電型領域及び第２導電型領域にそれぞれ電気的に連結される第１電極及び第２電極を形成した。
【０３４４】
製造例による太陽電池の背面を撮影した燎微鏡写真を図２９に示し、コンタクトホールが形成された部分（第１部分）及びコンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の太陽電池の断面写真を図３０の（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示した。コンタクトホールが形成された部分（第１部分）及びコンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の半導体層をラマン分析法で分析し、その結果を図３１に示し、これによる結晶化度を表１に示した。この時、半導体層において電極に隣接した部分、中間部分及び保護膜層に隣接した部分での結果を測定した。
【０３４５】
【表１】
0006453297.tif 000002
【０３４６】
図２９を参照すると、コンタクトホールが形成された部分（第１部分）では切削損傷マークＳＤ１よりコンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の切削損傷マークＳＤ２が濃く見えることが分かる。そして、コンタクトホールが形成されて一番明るく見える部分の周辺に対応する領域（すなわち、第１領域Ａ１）がその外の領域より明るく位置することが分かる。そして、図３０の（ａ）を参照すると、コンタクトホールが形成された部分（第１部分）の半導体層が大きな表面粗さを有する一方、図３０の（ｂ）を参照すると、コンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）の半導体層が小さな表面粗さを有することが分かる。
【０３４７】
そして、図３１の結果による表１を参照すると、コンタクトホールが形成された部分（第１部分）では９２％以上の高い結晶化度を有する一方、コンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）では５０％〜６０％程度の低い結晶化度を有することが分かる。そして、コンタクトホールが形成されていない部分（第２部分）では電極と隣接した部分から遠くなるほど結晶化度が高くなることが分かる。これは、電極と隣接した部分から遠くなるほどレーザーによる影響が少なくなるからであると予測される。
【０３４８】
次に、図３２及び図３３に基づいて本発明の幾つかの実施例による太陽電池を説明する。図３２は本発明のさらに幾つかの実施例による太陽電池の一例を示す断面図、図３３は図３２に示した太陽電池の部分背面平面図である。本実施例による太陽電池は、前述した太陽電池と実質的に同一である。したがって、繰り返される説明は省略することができる。
【０３４９】
図３２及び図３３を参照すると、本実施例による太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の表面上に形成される保護膜層２０２と、保護膜層２０２上に形成され、第１導電型の半導体層でなる第１導電型領域３２と、第１導電型と反対の第２導電型を有する第２導電型領域３４と、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれコンタクトする第１電極４２及び第２電極４４とを含む。
【０３５０】
本実施例において、第１導電型領域３２は第１コンタクトホール４０ａを通じて露出されるコンタクトホール領域を有する。前記コンタクトホール領域の表面は第１コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１）を有する。第２導電型領域３４も第２コンタクトホール４０ｂを通じて露出されるコンタクトホール領域を有する。前記コンタクトホール領域の表面は第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ２）を有する。本実施例において、第１及び第２電極は前記第１コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１）に対応する第１電極表面粗さと前記第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ２）に対応する第２電極表面粗さを有する。詳細な内容は後述する。
【０３５１】
半導体基板１０は第１又は第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含んで第１又は第２導電型を有することができる。
【０３５２】
そして、半導体基板１０は半導体基板１０の一面（一例として、前面）側に位置する前面電界領域（又は電界領域）１３０を含むことができる。前面電界領域１３０は半導体基板１０と同一の導電型を有するとともに半導体基板１０より高いドーピング濃度を有することができる。
【０３５３】
本実施例では、前面電界領域１３０が、半導体基板１０に第２導電型を有するドーパントを相対的に高いドーピング濃度でドープすることによって形成されたドーピング領域でなったものを例示した。したがって、前面電界領域１３０が第２導電型を有する結晶質（単結晶又は多結晶）半導体を含んで半導体基板１０の一部を構成するようになる。
【０３５４】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１０とは異なる別個の半導体層（例えば、非晶質半導体層、微細結晶半導体層、又は多結晶半導体層）に第２導電型ドーパントをドープして前面電界領域１３０を形成することもできる。若しくは、前面電界領域１３０が半導体基板１０に隣接して形成された層（例えば、前面絶縁膜２４及び／又は反射防止膜２６）の固定電荷によってドープされたものと類似した役目をする電界領域でなることもできる。例えば、半導体基板１０がｎ型の場合には、前面絶縁膜２４が固定負電荷を有する酸化物（例えば、アルミニウム酸化物）でなって半導体基板１０の表面に反転領域（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成するので、これを電界領域として用いることができる。この場合には、半導体基板１０が別のドーピング領域を備えずに半導体基板１０のみで構成されることにより、半導体基板１０の欠陥を最小化することができる。その外の多様な方法によって多様な構造の前面電界領域１３０を形成することができる。
【０３５５】
半導体基板１０の他面（一例として、背面）上には保護膜層２０２が形成されることができる。この時、保護膜層２０２は半導体基板１０の背面に全体的に形成されることができる。これにより、別個のパターニングなしに容易に形成されることができる。
【０３５６】
トンネリング効果を十分に具現するために、保護膜層２０２の厚さは絶縁膜４０の厚さより小さくてもよい。一例として、保護膜層２０２の厚さが５ｎｍ以下（より具体的には、２ｎｍ以下、一例として、０．５ｎｍ〜２ｎｍ）であってもよい。保護膜層２０２の厚さが５ｎｍを超えれば、トンネリングが円滑にできず、太陽電池１００が作動しないこともあり、保護膜層２０２の厚さが０．５ｎｍ未満であれば、所望の品質の保護膜層２０２を形成するのに難しさがあり得る。トンネリング効果をより一層向上させるためには、保護膜層２０２の厚さが２ｎｍ以下（より具体的に０．５ｎｍ〜２ｎｍ）であってもよい。この時、トンネリング効果をより一層向上させるために、保護膜層２０２の厚さが０．５ｎｍ〜１．５ｎｍであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、保護膜層２０２の厚さが多様な値を有することができる。
【０３５７】
保護膜層２０２上には導電型領域３２、３４を含む半導体層３０２が位置することができる。一例として、半導体層３０２は保護膜層２０２に接触するように形成されることで、構造を単純化し、トンネリング効果を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３５８】
本実施例において、半導体層３０２は、第１導電型ドーパントを持って第１導電型を示す第１導電型領域３２と、第２導電型ドーパントを持って第２導電型を示す第２導電型領域３４とを含むことができる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は保護膜層２０２上の同一平面上に位置することができる。すなわち、第１及び第２導電型領域３２、３４と保護膜層２０２の間に互いに同様に他の層が位置しないか、あるいは第１及び第２導電型領域３２、３４と保護膜層２０２の間に他の層が位置する場合、他の層は同じ積層構造を有することができる。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にはこれらと同一平面上にバリア領域３３が位置することができる。
【０３５９】
この第１導電型領域３２は半導体基板１０と保護膜層２０２を挟んでｐｎ接合を形成して、光電変換によってキャリアを生成するエミッタ領域を構成し、第２導電型領域３４は裏面電界（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を形成して、半導体基板１０の表面で再結合によってキャリアが損失されることを防止する裏面電界領域をなす。
【０３６０】
また、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にバリア領域３３が位置して第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を互いに離隔させることができる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が互いに接触する場合にはシャント（ｓｈｕｎｔ）が発生して太陽電池１００の性能が落ちるので、第２導電型領域３４の間にバリア領域３３を位置させて不必要なシャントを防止することができる。
【０３６１】
バリア領域３３は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間でこれらを実質的に絶縁することができる多様な物質を含むことができる。好適な一形態において、バリア領域３３はドーパントがドープされていない絶縁物質でなるか、より好ましくはドーパントが含まれていない真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）半導体でなる。若しくは、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間に溝を形成することで、物理的に第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を隔離させることもできる。
【０３６２】
そして、半導体基板１０がｎ型であれば、第１導電型領域３２とｐｎ接合を成して第１導電型領域３２はエミッタを成す。この場合、第１導電型領域３２の面積は第２導電型領域３４の面積より大きいことが好ましい。
【０３６３】
半導体基板１０と第２導電型領域３４がｎ型の導電型を有するとともに第１導電型領域３２がｐ型の導電型を有する場合、広く形成された第１導電型領域３２には正孔が収集される。正孔は電子に比べてライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）が相対的に長いので、効果的に正孔を第１導電型領域３２で収集することができる。
【０３６４】
半導体層３０２上には背面絶縁膜４０が形成されている。背面絶縁膜４０は、第１導電型領域３２と第１電極４２の連結のための第１コンタクトホール４０ａと、第２導電型領域３４と第２電極４４の連結のための第２コンタクトホール４０ｂとを含み、半導体層をパッシベーションする機能をする。絶縁膜４０のコンタクトホール４０ａ、４０ｂを通じてそれぞれ第１及び第２導電型領域３２、３４が露出され、露出された第１及び第２導電型領域３２、３４は表面上に特定の形状を有する。通常コンタクトホールは、互いに離れた複数の円形、楕円形又は多角形の開口部でなるか、ストライプ状の開口部でなる。この形状によって第１導電型領域３２と第２導電型領域３４にも所定の形状が形成され、特に所定の表面粗さを有することができ、これを第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）と言える。
【０３６５】
この背面絶縁膜４０は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、シリコン炭化膜、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、ＴｉＯ２及びＣｅＯ２の中で選択されたいずれか一つの単一膜又は二つ以上の膜が組み合わせられた多層膜の構造を有することができる。
【０３６６】
半導体基板１０の背面に位置する電極４２、４４は、第１導電型領域３２にコンタクトする第１電極４２と、第２導電型領域３４にコンタクトする第２電極４４とを含む。第１電極４２は背面絶縁膜４０のコンタクトホール４０ａを貫いて第１導電型領域３２の第１コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１）の部分にコンタクトして、表面に第１電極表面粗さ（Ｒａ１）を有することができる。ここで、第１電極表面粗さ（Ｒａ１）は第１コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１）が第１電極４２の表面に転写されて形成された形状であってもよい。
【０３６７】
第２電極４４は背面絶縁膜４０のコンタクトホール４０ｂを貫いて第２導電型領域３４の第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ２）の部分にコンタクトして、表面に第２電極表面粗さ（Ｒａ２）を有することができる。ここで、第２電極表面粗さ（Ｒａ２）は第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ２）が第２電極４４の表面に転写されて形成された形状であってもよい。
【０３６８】
このような第１及び第２電極４２、４４は多様な金属物質を含む。そして、第１及び第２電極４２、４４は互いに電気的に連結されずに第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ連結され、生成されたキャリアを収集して外部に伝達することができる多様な平面形状を有することができる。
【０３６９】
本実施例において、コンタクトホール４０ａ、４０ｂは、絶縁膜４０に局部的にレーザーを照射して該当の部分の絶縁膜４０を蒸発（ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ）させて除去することによって形成することができ、前記過程によって第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）が形成されることができる。
【０３７０】
レーザーでコンタクトホール４０ａ、４０ｂを除去するとき、第１及び第２導電型領域３２、３４に熱が伝達され、該当の部分が溶けてから再び結晶化して形成された部分を構成するようになる。このように再び結晶化した部分は他の部分と比較して表面屈曲がひどくなるので、表面粗さが大きくなった第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）を含む。
【０３７１】
このように、コンタクトホール４０ａ、４０ｂに対応する部分が他の部分より大きな表面粗さを有すれば、コンタクトホール４０ａ、４０ｂを通じて連結（一例として、接触）された電極４２、４４の表面粗さも大きくなる。すなわち、第１及び第２電極４２、４４は、第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）が転写された第１及び第２電極表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）を有することができる。
【０３７２】
したがって、第１及び第２電極４２、４４の表面での反射を誘導することができ、半導体基板１０を通過して背面に向かう光を反射して再使用することができる。そして、大きな表面粗さによって第１及び第２コンタクトホール４０ａ、４０ｂ部分と電極４２、４４の間の接触面積を最大化して接着特性を向上させることができる。
【０３７３】
レーザーの照射によるコンタクトホールの外にもエッチングペーストによって前記背面絶縁膜を除去してコンタクトホールを形成することも可能である。この場合、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４のコンタクトホール領域に溝形態のコンタクトホール形状の跡が残ることができる。
【０３７４】
一方、本実施例において、第１及び第２電極４２、４４の厚さは１μｍ以下でもよく、より具体的に導電型領域３２、３４との界面から表面までの全高が１μｍ以下であってもよい。本実施例において、第１及び第２電極４２、４４は多層構造の蒸着膜であってもよい。例えば、第１及び第２電極４２、４４は、第１チタン層、アルミニウム層、第２チタン層及びニッケル−バナジウム合金層を含むことができ、前記第１チタン層は５０ｎｍ以下の厚さを、前記アルミニウム層は５５０ｎｍ以下の厚さを、前記第２チタン層は１５０ｎｍ以下の厚さを、前記ニッケル−バナジウム合金層は２５０ｎｍ以下の厚さを有する４層構造であってもよい。ただ、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではなく、前述した金属以外の多様な種類の金属を使うことができる。
【０３７５】
本実施例において、電極４２、４４と連結される第１及び第２導電型領域３２、３４の第１及び第２コンタクトホール４０ａ、４０ｂの部分では大きな表面粗さを有する第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）を有するようにして反射度及び接着特性を向上させることができる。
【０３７６】
本実施例による太陽電池１００に光が入射すれば、半導体基板１０と第１導電型領域３２の間に形成されたｐｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子は保護膜層２０２をトンネリングしてそれぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２、４４に移動する。これにより、電気エネルギーを生成するようになる。
【０３７７】
本実施例のように、半導体基板１０の背面に電極４２、４４が形成されるが半導体基板１０の前面には電極が形成されない背面電極構造の太陽電池１００は半導体基板１０の前面でのシェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を最小化することができる。これにより、太陽電池１００の効率を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３７８】
そして、第１及び第２導電型領域３２、３４が保護膜層２０２を挟んで半導体基板１０上に形成されるので、半導体基板１０とは異なる別個の層でなる。これにより、半導体基板１０にドーパントをドープすることによって形成されたドーピング領域を導電型領域として使う場合より再結合による損失を最小化することができる。
【０３７９】
また、コンタクトホール４０ａ、４０ｂに対応する部分の表面粗さを他の部分の表面粗さより大きくすることにより、電極４２、４４での反射度を向上させ、電極４２、４４の接着特性を向上させることができる。そして、コンタクトホール４０ａ、４０ｂが形成されていない部分は高い結晶性又は結晶化度を有するので、高い移動度及び優れた電気的特性を有するようにする。これにより、太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【０３８０】
前述した説明では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が同じ保護膜層２０２上に一緒に位置し、絶縁膜４０がこれらを一緒に覆うように形成されたものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【０３８１】
そして、図面では、第１及び第２導電型領域３２、３４が形成された半導体基板１０の背面にテクスチャー構造が位置しないものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１０の背面にテクスチャー構造が位置することもできる。
【０３８２】
そして、半導体基板１０の前面には前面電界領域１３０上に前面絶縁膜２４と反射防止膜２６が選択的に位置する。すなわち、実施例によって、半導体基板１０上に前面絶縁膜２４のみが形成されることもでき、半導体基板１０上に反射防止膜２６のみが形成されることもでき、あるいは半導体基板１０上に前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６が順次位置することもできる。
【０３８３】
前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６は実質的に半導体基板１０の前面に全体的に形成される。
【０３８４】
前面絶縁膜２４は半導体基板１０の表面に直接接触するように形成されることにより、半導体基板１０の前面又はバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これにより、少数キャリアの再結合サイトを除去して太陽電池１００の開放電圧を高めることができる。反射防止膜２６は、半導体基板１０の前面に入射する光の反射率を減少させる。これにより、半導体基板１０と第１導電型領域３２の界面に形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。これにより、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。このように、前面絶縁膜２４及び反射防止膜２６によって太陽電池１００の開放電圧及び短絡電流を増加させて太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【０３８５】
この前面絶縁膜２４と反射防止膜２６は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、シリコン炭化膜、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、ＴｉＯ２及びＣｅＯ２の中で選択されたいずれか一つの単一膜又は二つ以上の膜が組み合わせられた多層膜の構造を有することができる。
【０３８６】
このような構造の本実施例の太陽電池１００に光が入射すれば、半導体基板１０と第１導電型領域３２の間に形成されたｐｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子は保護膜層２０２をトンネリングしてそれぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２、４４に移動する。これにより、電気エネルギーを生成するようになる。
【０３８７】
本実施例のように、半導体基板１０の背面に電極４２、４４が形成されるが半導体基板１０の前面には電極が形成されない背面電極構造の太陽電池１００は、半導体基板１０の前面でのシェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を最小化することができる。これにより、太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【０３８８】
そして、第１及び第２導電型領域３２、３４が保護膜層２０２を挟んで半導体基板１０上に形成されるので、半導体基板１０とは異なる別個の層でなる。これにより、半導体基板１０にドーパントをドープすることによって形成されたドーピング領域を導電型領域として使う場合より再結合による損失を最小化することができる。
【０３８９】
一方、図３３に例示するように、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は一方向に長く形成され、隣接したものとは平行に配列されている。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４は交互に位置する。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間には、これらを離隔するバリア領域３３が位置することができる。
【０３９０】
好適な一形態において、第１導電型領域３２の面積は第２導電型領域３４の面積より大きく、図２は大きいものを例示する。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積はこれらの幅を変更することによって調節することができる。この場合、第１導電型領域３２の幅（Ｗ１）が第２導電型領域３４の幅（Ｗ２）より大きい。
【０３９１】
そして、第１電極４２が第１導電型領域３２上にストライプ状に形成され、第２電極４４も第２導電型領域３４上にストライプ状に形成される。前記第１及び第２電極４２、４４は、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４上に形成された絶縁膜４０に、図４ｌのように、コンタクトホールが先に形成された後、第１導電型領域３２及び前記第２導電型領域３４と部分的にコンタクトホール領域で接触する形態である。図４ｎのように、前記第１電極及び第２電極の表面にはコンタクトホールの形状を有するイメージを含む。
【０３９２】
第１及び第２電極４２、４４の表面に形成されるコンタクトホールの形状は、前記絶縁膜４０に形成される開口部の形態と前記開口部の形成時に形成される第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４のコンタクトホール領域の表面特性による。図４ｎの拡大図を見ると、第１及び第２電極４２、４４はコンタクトホールの形成時に発生した第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の表面粗さによる凹凸部分をコンタクトホールの形態として有するようになる。これはセル電極の表面にまでそのまま残り、最終のシェル構造にも残ってセル特性及びモジュール特性に影響を与える。
【０３９３】
以下、前述した構成を有する太陽電池の製造方法について添付図面を参照して詳細に説明する。
【０３９４】
まず、図３４は本発明の幾つかの実施例による製造方法の全体流れを示すフローチャートである。
【０３９５】
本実施例による太陽電池製造方法は、保護層形成段階（Ｓ１０１）、半導体形成段階（Ｓ１０２）、第１導電型領域形成段階（Ｓ１０３）、第２導電型領域段階（Ｓ１０４）、絶縁膜形成段階（Ｓ１０５）、コンタクトホール形成段階（Ｓ１０６）及び電極形成段階（Ｓ１０７）を含んでなる。
【０３９６】
以下、図３４の各段階について図３５ａ〜図３５ｏを参照して詳細に説明する。図３５ａ〜図３５ｍは図３４の各段階を模式的に示す。ここで、図３５ｊは図３５ｉの平面図、図３５ｍは図３５ｌの平面図である。
【０３９７】
まず、保護層形成段階（Ｓ１０１）では、半導体基板１０の背面に保護層が形成される。図３５ａは保護層形成段階（Ｓ１０１）を模式的に示す。参考として、説明の便宜のために、図３５ａ〜図３５ｌでは半導体基板１０の前面が下方に向かうように図示した。
【０３９８】
半導体基板１０はシリコンの結晶が成長した半導体で、単結晶又は多結晶の構造を成しており、第１導電型又はこれと反対の第２導電型の不純物をドーパントとして含んでいる。一例として、第１導電型不純物は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素のようなｎ型ドーパントであり、第２導電型不純物は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素のようなｐ型ドーパントである。
【０３９９】
好適な形態において、半導体基板１０は結晶が一方向にだけ成長した単結晶であり、ｎ型不純物を含むように構成され、ライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）が電子より相対的に長い正孔が多数キャリアを成してｐｎ接合面で光電変換がよりよくなるようにする。
【０４００】
好適な一形態において、保護膜層２０２は熱的酸化物又はシリコン酸化物を含む酸化物層で形成され、厚さは５ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ〜３ｎｍの厚さを有する。この保護膜層２０２はｐｎ接合面に相当する再結合サイト（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）を減らすので、より効果的なパッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）ができるように作用する。
【０４０１】
保護層の厚さが５ｎｍより大きくなれば、キャリアのトンネリング確率が低くなって太陽電池の効率が悪くなる。一方、厚さが０．５ｎｍより小さければ、パッシベーション機能ができなくてやはり太陽電池の効率を低下させる。保護膜層２０２は、半導体分野などで一般的に使ってきた湿式酸化（ｗｅｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、常圧炉（ｆｕｒｎａｃｅ）内での熱的酸化などの方法、ＰＥＣＶＤ又はＬＰＣＶＤ法を使って保護層を形成することができる。
【０４０２】
一方、後続の工程でこの保護膜層２０２上に半導体層３０２が形成される。この半導体層もＬＰＣＶＤ法によって形成することができる。この場合、保護膜層２０２もＣＶＤ法で形成する場合には、同じ蒸着装置で連続的に二つの層を形成することができるので、その場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程が可能である。
【０４０３】
保護膜層２０２と半導体層３０２をその場工程で形成すれば、製造工程を大きく単純化することができるので、製造コスト、製造時間などを大きく節減することができる。
【０４０４】
一方、保護膜層２０２と半導体層３０２を共にＬＰＣＶＤ法で形成すれば、２工程の間の温度差を１００度以内に調整することができるので、このように相対的に調節が難しい温度を大きな変化なしに維持することができるので、保護膜層２０２と半導体層３０２を連続的に形成するその場工程をもっと効果的に実施することができる。
【０４０５】
ついで、保護層形成段階（Ｓ１０１）に続く半導体層形成段階（Ｓ１０２）では、結晶質でありながら不純物がドープされていない半導体層３０２が保護膜層２０２上にそれぞれ形成される。図３５ｂは模式的に真性半導体層形成段階（Ｓ１０２）を説明する。
【０４０６】
半導体層３０２の厚さは３００ｎｍ〜４００ｎｍである。厚さが３００ｎｍより小さければ、後続の第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）で不純物が保護膜層２０２までドープされ、厚さが４００ｎｍより大きければ、不純物が厚さ方向に半導体層３０２に全体的にドープされずに一部にのみドープされる。
【０４０７】
この段階（Ｓ１０２）は、好適な一形態において、以前段階（Ｓ１０１）に関連してその場工程が可能になるようにＬＰＣＶＤ法で真性半導体層３０２を形成することができる。このように、同じＬＰＣＶＤ法でＳ１０１段階とＳ１０２段階を実施すると、同じ装置で２段階の工程を実施することができる。したがって、半導体基板を外部環境に露出させる必要がない。すなわち、従来のように保護膜層２０２を形成した後、保護層が形成された半導体基板を装置の外部に取り出すことによって保護膜層２０２が不純物に汚染されるかあるいは更なる酸化によって保護膜層２０２の厚さが厚くなる問題を防止することができる。
【０４０８】
この工程（Ｓ１０２）で、原料気体は、半導体層３０２が真性なので、半導体物質を含む気体、一例としてシランガス（ＳｉＨ４）のみを含む。選択的に、原料気体は、二酸化窒素（Ｎ２Ｏ）気体及び／又は酸素（Ｏ２）気体を一緒に注入して結晶粒の大きさ、結晶性などを調節することができる。
【０４０９】
好適な一形態において、半導体層３０２は多結晶半導体層で形成されるが、これに限らず、非晶質半導体層を形成するか、あるいは結晶質と非晶質を同時に含む層を形成ことができる。
【０４１０】
ついで、半導体基板１０の背面に位置する第２半導体層３０２上に不純物を含んでいるドーピング層３１４を形成することができる。図３５ｃはドーピング層形成段階を模式的に説明する。
【０４１１】
ドーピング層３１４に含まれた不純物は半導体基板１０にドープされた不純物と反対の導電型を有する。一例として、半導体基板１０がｎ型不純物でドープされていれば、不純物はｐ型であり、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素が不純物として使われる。そして、半導体基板１０がｐ型不純物でドープされていれば、不純物はｎ型であり、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素が不純物として使われる。
【０４１２】
ドーピング層３１４に含まれた不純物は後続の工程で第２半導体層３０２に注入され、第２半導体層３０２は第２保護膜層２０２を挟んで半導体基板１０とｐｎ接合をなす。
【０４１３】
ドーピング層３１４に含まれた不純物の濃度は１＊１０２０〜１＊１０２２／ｃｍ３で、後続の段階で形成される第１導電型領域の不純物濃度より大きな値を有する。好適な一形態において、このような不純物濃度を有するドーピング層３１４は非晶質シリコン（ａｒｍｐｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）でなった半導体層で形成され、厚さは３０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【０４１４】
厚さが３０ｎｍより小さければ、レーザーがドーピング層３１４に照射されるとき、レーザーが効果的に吸収されないため、薄い厚さを有する保護膜層２０２が損傷される。そして、５０ｎｍより大きければ、レーザーがあまりにも多く吸収されるため、効果的に不純物を半導体層３０２に注入することができない。
【０４１５】
一方、非晶質シリコンは、周知のように、吸光係数が高いため、この膜を透過する光を吸収して光の強度を減らすことがあり得る。後述するように、ドーピング層３１４に含まれた不純物はレーザーによって半導体層３０２に選択的に注入される。この時、レーザーが非晶質半導体層でなったドーピング層３１４に照射されることにより、半導体層３０２の下側に存在する薄い厚さの保護膜層２０２が損傷されることを防止することができる。
【０４１６】
このようなドーピング層３１４は不純物を含む非晶質半導体層で、半導体基板１０の背面にのみ形成されるので、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ、Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のように単面蒸着が可能な蒸着法によって形成されることができる。
【０４１７】
原料気体としては、シランガス、ドーパントが含まれたＢ２Ｈ６、ＢＣｌ３のようなガスを混合し使い、温度は２００〜３００℃、圧力は１〜４ｔｏｒｒを維持する。
【０４１８】
一方、以上の説明ではドーピング層３１４が非晶質半導体層でなるものを説明したが、選択的にドーピング層３１４は不純物を含んでいる酸化膜であるボロンシリケートガラス（ＢＳＧ、ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）及びリンシリケートガラス（ＰＳＧ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）のいずれか一つでなることもできる。
【０４１９】
また、半導体層形成段階（Ｓ１０２）とドーピング段階を分離せずに、半導体層形成段階で不純物ガスを含んで第１導電型不純物又は第２導電型不純物が含まれた半導体層を形成することもでき、ドーパントを用いなくて、不純物ガスを熱によって拡散させる熱拡散、又は不純物イオンを注入する工程も可能である。
【０４２０】
ついで、第１導電型領域形成段階（Ｓ１０３）では、ドーピング層３１４に含まれた不純物を真性の第２半導体層３０２に選択的に拡散させることによって第１導電型領域３２が形成される。図４ｄは模式的に第１導電型領域形成段階（Ｓ１０３）を説明する。
【０４２１】
第１導電型領域３２はドーピング層３１４にレーザーを直接照射することによって形成される。図４ｄに例示したように、レーザーはドーピング層３１４の全体に照射されず、第１導電型領域３２に対応する第１幅（Ｓ１）のドーピング層３１４にのみ選択的に照射され、第２幅（Ｓ２）のドーピング層３１４にはレーザーが照射されない。レーザーが照射されたドーピング層３１４では、ドーピング層３１４に含まれた不純物が第２半導体層３０２に熱拡散することによって第１導電型領域３２が形成され、レーザーが照射されたドーピング層３１４は除去される。
【０４２２】
このように、レーザーを用いて第１導電型領域３２を形成すれば、ドーピング層３１４に含まれた不純物を第２半導体層３０２に選択的に注入するためにドーピング層３１４をマスキングするなどの工程を省略することができるので、工程を単純化して製造コストを減らすことができる。
【０４２３】
これにより、半導体基板１０は第２保護膜層２０２を挟んで第１導電型領域３２とｐｎ接合を形成するようになる。第１導電型領域３２の不純物濃度は１＊１０２０〜１＊１０２２／ｃｍ３で、ドーピング層３１４の不純物濃度と実質的に同一である。
【０４２４】
前記レーザーの照射によるドーピング過程を受ければ、半導体層の結晶構造がレーザーの特性によって変化することができる。すなわち、非晶質半導体層を真性半導体層３０２として使う場合は、レーザーの照射によって非晶質半導体層が結晶化して結晶質半導体層に変換されることができる。また、多結晶半導体層を真性半導体層３０２として使う場合にも、蒸着時の結晶化度よりレーザーの照射によってもっと大きな結晶化度を有する領域が形成されることができる。この領域では結晶の大きさが大きくなることができる。
【０４２５】
ついで、第２半導体層３０２上に残存するドーピング層３１４ａを除去する。好適な一形態において、残存するドーピング層３１４ａは、ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝２（Ｌ）：０．８（Ｌ）の食刻液に半導体基板１０を１０（ｍｉｎ）〜２０（ｍｉｎ）間浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）して除去する湿式食刻、又はプラズマイオンを残存するドーピング層３１４ａに衝突させて除去するイオン反応性食刻（ＲＩＥ、Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｇ）のような乾式食刻によって除去されることができる。
【０４２６】
浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）は、食刻液が入っている水槽に半導体基板１０を全て漬かるようにして食刻する方式である。このように、残存するドーピング層３１４ａを食刻液に浸漬して除去すれば、半導体基板１０の前面に形成される半導体基板の一部を同時に除去することができる。
【０４２７】
したがって、後続の段階で半導体基板１０の前面を効果的にテクスチャーすることができる。図４ｅは残存するドーピング層３１４ａを浸漬して除去する湿式食刻を模式的に示す。
【０４２８】
ついで、第２半導体層３０２をマスク層３１５でマスキングしたままで半導体基板１０を食刻液に浸漬することで、半導体基板１０の前面に所定の凹凸構造を有するようにテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する。図３５ｆはこの段階を模式的に示す。
【０４２９】
ここで、マスク層３１５は、半導体基板１０の前面がテクスチャーされるうちに第２半導体層３０２を保護することができるように、第２半導体層３０２上に全面的に形成される。
【０４３０】
また、このマスク層３１５は、後続の工程で非ドーピング領域３３に不純物を注入して第２導電型領域を形成するとき、第１導電型領域３２に不純物が注入されることを防止する。
【０４３１】
このマスク層３１４はドーパントとして用いられる不純物を含まない物質で、不純物の注入を防止することができる多様な物質でなることができる。好ましくは、マスク層３１４はドーパントの注入を効果的に遮断するシリコン炭化膜（ＳｉＣ）でなり、厚さは１００（ｎｍ）〜２００（ｎｍ）である。
【０４３２】
このシリコン炭化膜はレーザーアブレーションによって容易に除去され、後続の段階（Ｓ１０８）で酸化物に変わり、希釈弗酸（ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）溶液で容易に除去される。これについては該当の段階（Ｓ１０８）で詳細に後述する。
【０４３３】
このマスク層３１４は半導体層３０１上にのみ存在することができ、半導体基板１０の前面側のテクスチャー面には形成されなくてもよい。したがって、このマスク層３１４は単面蒸着が可能な多様な方法で形成されることができる。好適な一形態において、マスク層３１４は単面蒸着が可能なＰＥＣＶＤ法によって形成されることができる。
【０４３４】
このように、マスク層３１４が形成された半導体基板１０は、ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝２（Ｌ）：０．６（Ｌ）の食刻液に１５（ｍｉｎ）〜３０（ｍｉｎ）間浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）して第１半導体層３０１とその下側に存在する第１保護層２０１を全て除去し、露出された半導体基板１０の前面も食刻することにより、半導体基板１０の前面をテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する。
【０４３５】
以前段階（Ｓ１０５）で使った食刻液と比較して、この段階（Ｓ１０６）で使う食刻液はより強い塩基性及び濃度を有するため、半導体基板１０の表面を効果的にテクスチャーすることができる。図３５ｆではこのような点を示すために図３５ｅとは違ってＫＯＨ＋で表示した。
【０４３６】
ついで、非ドーピング領域３３の一部が露出されるように、マスク層３１５に露出領域３１５ａを形成する。前記露出領域は第２導電性領域３４に相当し、マスク層３１５は以後の第２導電性領域３４の形成のためのドーピング工程で前記第１導電性領域３２及びバリア領域３３にドーパントが浸透することをマスキングするようになる。図３５ｇはマスク層パターニング段階を模式的に示す。
【０４３７】
好適な一形態において、露出領域３１５ａは、レーザーをマスク層３１５に選択的に照射してマスク層３１５の一部をレーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）させることによって形成する。
【０４３８】
レーザーはパルス幅が調節されるパルスタイプレーザーが使われ、エネルギー０．５〜２．５（Ｊ／ｃｍ２）、周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）１０〜１００（Ｋｈｚ）、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）１６０〜２００ｎｓ（ｎａｎｏ ｓｅｃｏｎｄ）、波長３５０〜６００ｎｍである。このような条件のパルスタイプレーザーは前述した第１ドーピング領域形成段階（Ｓ１０４）で使われたレーザーと同一であり、パルス幅においてのみ差がある。よって、前記第１導電型領域形成段階（Ｓ１０４）で使ったレーザー装置をこの段階でも同様に使うことができるので、製造コストを減らし、工程を単純化することができる。
【０４３９】
この段階では、レーザーアブレーションを用いてマスク層３１５に露出領域３１５ａを形成するだけでよいので、前述したＳ１０３段階で使ったレーザーのパルス幅より広い幅のレーザーを用いることができる。
【０４４０】
このように、レーザーでマスク層３１５をパターニングすれば、所望の部位により正確に露出領域３１５ａを形成することができ、工程数を減らすことができる。バリア領域３３は第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間に位置することにより、互いに異なる導電性を有する第１導電型領域３２と第２導電型領域３４がシャント（ｓｈｕｎｔ）されることを防止する。
【０４４１】
ついで、第２導電型領域形成段階（Ｓ１０４）では、半導体基板１０の背面のうち、マスキング層の露出領域３１５ａを通じて露出された半導体層の非ドーピング領域３３に不純物を注入して第２導電型領域３４を形成する。この時、前面に前面電界領域１３０を同時に形成することもできる。
【０４４２】
図３５ｈはこの段階を模式的に示す。
【０４４３】
不純物は半導体基板１０にドープされた不純物と同一の第１導電型不純物がドーパントとして用いられる。半導体基板１０がｎ型であれば、第１導電型不純物はリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素のようなｎ型ドーパントを用い、ｐ型であれば、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素のようなｐ型ドーパントを用いる。
【０４４４】
この段階（Ｓ１０８）は、第１導電型ドーパントを含む気体雰囲気で第１導電型ドーパントを熱拡散させて第２導電型領域３４と前面電界領域１３０を同時に形成することができる。気体雰囲気としては、第１導電型ドーパントを含む多様な気体を使うことができる。一例として、第１導電型ドーパントがｎ型であれば、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）ガスを使う。
【０４４５】
すると、第１導電型ドーパントが熱拡散によって半導体基板１０の背面側から露出領域３１５ａを通じて非ドーピング領域３３に拡散して第２導電型領域３４を形成し、第１導電型領域３２はマスク層３１５によって保護される。
【０４４６】
そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間の非ドーピング領域３３も不純物を注入するうちにマスク層３１５によってマスキングされているので、不純物が注入されず真性半導体層でなったバリア領域３３に形成される。
【０４４７】
好適な一形態において、第２導電型領域３４のドーピング濃度は第１導電型領域３２と同様である。
【０４４８】
そして、半導体基板１０の前面では、半導体基板１０に注入された不純物と同一の導電性を有する第１導電型ドーパントが注入されて前面電界領域１３０が形成される。この前面電界領域１３０のドーピング濃度は１＊１０１７〜１＊１０２０／ｃｍ３で、第２導電型領域３４と同一であるかそれより低いドーピング濃度を有する。前面電界領域１３０が形成された半導体基板１０は単結晶半導体層であり、第２導電型領域３４が形成された第２半導体層３０２は結晶質半導体層であるので、この両層の間にドーピング濃度差が発生する。
【０４４９】
他の形態として、第２導電型領域３４と前面電界領域１３０をそれぞれ形成することも可能である。一例として、第２導電型領域３４を形成するうちに半導体基板１１０の前面を保護膜で保護し、第２導電型領域３４が形成された後にこの保護膜を除去し、半導体基板１１０の前面にのみ第２導電型ドーパントを注入して前面電界領域１３０を順次形成することも可能である。
【０４５０】
若しくは、イオン注入法によれば、単面ドーピングが容易になり、前面電界領域１３０のドーピング深さ、ドーピングプロファイルなどを容易に制御することができるので、所望の特性を有する前面電界領域１３０を形成することもできる。
【０４５１】
一方、この段階（Ｓ１０４）で塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）の反応ガスを用いて熱拡散で第２導電型領域３４と前面電界領域１３０を形成すれば、反応ガスに含まれた酸素によって第２導電型領域３４の表面と前面電界領域１３０の表面に酸化物であるリンシリケートガラス（ＰＳＧ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）が形成されるので、これを除去するために半導体基板を希釈弗酸（ＤＨＦ、Ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）に浸漬することによって除去する。この過程で酸溶液で除去されないシリコンカーバイド（ＳｉＣ）でなったマスク層はシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）になり、よって希釈弗酸（ＤＨＦ、Ｄｉｌｕｔｅ ＨＦ）溶液で容易に除去される。
【０４５２】
ついで、絶縁膜形成段階（Ｓ１０５）では半導体基板１０の前面及び背面にそれぞれ絶縁膜が形成される。図３５ｉ〜図３５ｋはこの段階を模式的に説明する。
【０４５３】
好適な一形態において、半導体基板１０の前面側、つまり前面電界領域１３０上には絶縁物質でなった前面絶縁膜２４と反射防止膜２６が順次形成され、半導体基板１０の背面側、つまり第２半導体層３０２上には絶縁物質でなった背面絶縁膜４０がそれぞれ形成される。
【０４５４】
絶縁物質としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＮｘＯｙ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）のような薄い厚さの薄膜を用いることができる。
【０４５５】
このような絶縁物質でなった絶縁膜は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷又はスプレーコーティングなどの多様な方法で形成することができ、好適な形態として、単面蒸着が可能なＰＥＣＶＤ法を用いる。
【０４５６】
ＰＥＣＶＤ法でこの絶縁膜を形成すれば、絶縁膜３４と反射防止膜３６が異種の絶縁物質で形成されると言っても、同じチャンバーで原料ガスのみを替えて種類の異なる前面絶縁膜３４と反射防止膜３６をその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で形成することが可能である。
【０４５７】
同様に、半導体基板１０の背面に形成された半導体層３０２上に背面絶縁膜４０を形成するときにもＰＥＣＶＤ法を使えば、背面にのみ絶縁膜を形成することができ、前面絶縁膜２４と反射防止膜２６を形成する工程と背面絶縁膜４０を形成する工程までもその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で形成することができる。
【０４５８】
この段階（Ｓ１０５）では、半導体基板１０の前面側に絶縁膜を先に形成し、後で半導体基板１１０の背面側を覆う絶縁膜を形成するものを説明した。これによれば、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が熱に最小に露出されるので、その特性が低下するか損傷されることを最大限防止することができる。
【０４５９】
ついで、コンタクトホール形成段階（Ｓ１０６）では、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４のそれぞれの一部をコンタクトホール４０ａ、４０ｂを通じて露出させる。図３５ｌ及び図３５ｍはコンタクトホール形成段階（Ｓ１０６）を模式的に説明する。
【０４６０】
背面絶縁膜４０に形成される第１コンタクトホール４０ａは第１導電型領域３２の一部を露出させ、第２コンタクトホール４０ｂは第２導電型領域３４の一部を露出させる。この第１コンタクトホール４０ａと第２コンタクトホール４０ｂのそれぞれは第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の長手方向に沿って長く形成されて、スリット形、又は互いに離れた複数の円形、楕円形又は多角形の配列を有することが好ましい。この場合、第１コンタクトホール４０ａと第２コンタクトホール４０ｂは前記交互に配列された第１導電性領域３２と第２導電性領域３４上に形成されてストライプ状の配列をなす。この時、第１及び第２導電性領域３２、３４の露出された第１及び第２コンタクトホール４０ａ、４０ｂの形成領域は第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）を有する。
【０４６１】
好適な一形態において、第１コンタクトホール４０ａと第２コンタクトホール４０ｂはレーザーアブレーションを用いて形成する。
【０４６２】
この段階（Ｓ１０６）で使われるレーザーは１５〜３０μｍの幅を有するコンタクトホール４０ａ、４０ｂに合わせて、周波数は４００ＫＨｚ、パワーは０．５〜２ワット（ｗａｔｔ）、パルス幅は、コンタクトホール４０ａ、４０ｂの幅が１０〜２０μｍである点を考慮して、ピコセカンド（ｐｓ）であるレーザーを使うことにより、レーザーアブレーションがよくなされるようにする。
【０４６３】
コンタクトホール４０ａ、４０ｂが形成された第１及び第２導電型領域３２、３４の表面は前記コンタクトホール形成段階で照射されるレーザーによって他の領域とは区分される跡を有するようになる、すなわち、コンタクトホール４０ａ、４０ｂが形成された第１及び第２導電型領域３２、３４の表面はレーザーから照射される光の強度によって半導体層３０２の表面の結晶が溶けてから再び再結晶化して結晶化構造が変化し、変化された表面粗さを有する第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）が形成される。
【０４６４】
さらに他の形態として、開口部４０ａ、４０ｂは乾式食刻、湿式食刻などの多様な方法で形成することもできる。特に、エッチングペーストを用いる場合にも、半導体層３０２のコンタクトホール４０ａ、４０ｂの形成領域の形態が変化して他の領域と区分される跡を有する、例えば、基板に溝が形成されるか、あるいはレーザー照射時と同様に、第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）を有するようになる。
【０４６５】
前記のようなコンタクトホールの跡はフォトレジストによる絶縁膜除去工程によっては生じないもので、図４ｌの拡大部分のようにコンタクトホール領域の第１導電性領域３２及び第２導電性領域３４に所定大きさの凹凸が形成され、この凹凸は一般的に幅又は高さが５００ｎｍ以下である。
【０４６６】
ついで、電極形成段階（Ｓ１０７）では、第１導電型領域３２とコンタクトする第１電極４２、第２導電型領域３４とコンタクトする第２電極４４がそれぞれ半導体基板１０の背面に形成される。図３５ｎ〜図３５ｏはこの電極形成段階（Ｓ１０７）を模式的に説明する。
【０４６７】
電極層４００は第１コンタクトホール４０ａ及び第２コンタクトホール４０ｂを通じて前記第１導電性領域３２、第２導電性領域３４及び背面絶縁膜４０上に全体的に形成される。電極層４００は第１コンタクトホール４０ａを通じて第１導電型領域３２とコンタクトし、第２コンタクトホール４０ｂを通じて第２導電型領域３２とコンタクトしなければならないので、導電性物質を含む物質でなる。
【０４６８】
一例として、電極層４００はスパッタリング法を用いて多層になった金属で形成することができる。
【０４６９】
一方、本実施例において、電極層４００の厚さは１μｍ以下であってもよい。電極層４００の厚さが８５０ｎｍを超える場合には、第１及び第２コンタクトホール表面粗さ（Ｒ１、Ｒ２）が第１及び第２電極の表面に転写されにくくなることがある。従来は、ペーストを用いるスクリーン印刷又は電気メッキなどの方法で数十μｍの厚さを有する電極でコンタクトホールを満たす工程を使ったので、前記コンタクトホールの形状が電極の表面に残らなくなる。
【０４７０】
本実施例において、電極層４００は多層構造であってもよい。例えば、電極層４００は第１チタン層、アルミニウム層、第２チタン層及びニッケル−バナジウム合金層を含むことができ、前記第１チタン層は５０ｎｍ以下の厚さを、前記アルミニウム層は５５０ｎｍ以下の厚さを、前記第２チタン層は１５０ｎｍ以下の厚さを、前記ニッケル−バナジウム合金層は２５０ｎｍ以下の厚さを有する４層構造であってもよい。ただ、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではなく、前述した金属以外の多様な種類の金属を使うことができる。
【０４７１】
この電極層４００はスパッタリング法と電子ビーム方法などの蒸着法などの方法によって形成される。この場合、ターゲットから出た金属原子が基板表面状態によって蒸着されるため、電極の表面にコンタクトホールの形状が残る。本発明の電極コンタクトのためのコンタクトホール４０ａ、４０ｂに形成される第１及び第２電極４２、４４はスパッタリング法によって薄く形成されるので、第１及び第２電極４２、４４にコンタクトホール４０ａ、４０ｂが形成された第１及び第２導電型領域３２、３４の表面の表面粗さが第１及び第２電極４２、４４に転写されることによって第１及び第２凹凸界面（Ｒ１、Ｒ２）が形成される。前記第１及び第２導電型領域３２、３４の表面の表面粗さが第１及び第２電極４２、４４に残れば、第１及び第２電極３２、３４による反射効果が大きくなることができる。前記表面粗さはセル電極側で肉眼でも確認可能であり、この形状が電極上に残っているので、以後の電極パターニング工程などで別のアラインキーがなくても正確な位置に電極パターニング工程を実施することができる。
【０４７２】
一方、電極層４００はステップカバレージ（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）に優れた蒸発法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）でも形成することができる。蒸発法で形成する場合、コンタクトホール４０ａ、４０ｂを通じて露出される第１及び第２導電型領域３２、３４の表面粗さが第１及び第２電極４２、４４により効果的に転写されることができる。
【０４７３】
電極層４００は第１導電型領域３２と第２導電型領域３４にそれぞれコンタクトするために第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を分離するようにパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）される。パターニングは公知の多様な方法を用いることができる。前述したように、前記電極表面に残るコンタクトホール形状を分離工程時にアラインに使うことができる。
【０４７４】
ついで、図３６及び図３７に基づいて本発明の実施例による太陽電池パネルを説明する。
【０４７５】
本実施例による太陽電池パネルは、前述した実施例による太陽電池１００を含むことができる。したがって、繰り返される説明は省略することができる。
【０４７６】
図３６は本発明の実施例による太陽電池パネルを示す斜視図、図３７は図３６のII−II線に沿って切断して見た断面図である。
【０４７７】
図３６及び図３７を参照すると、本実施例による太陽電池パネル２００は、複数の太陽電池１０１、１０２と、複数の太陽電池１００を電気的に連結する配線材２４２とを含む。そして、太陽電池パネル２００は、複数の太陽電池１０１、１０２とこれを連結する配線材２４２を包んで密封する密封材２３０と、密封材２３０上に置かれて太陽電池１００の前面に位置する背面基板２１０と、密封材２３０上に置かれて太陽電池１００の背面に位置する前面基板２２０とを含む。これをより詳細に説明する。
【０４７８】
まず、太陽電池１０１、１０２は前述した本発明の実施例で説明した太陽電池１００と実質的に同一であってもよい。したがって、繰り返される説明は省略する。そして、複数の太陽電池１０１、１０２は配線材２４２を介して電気的に直列で、並列で又は直並列で連結されることができる。具体的に、配線材２４２は複数の太陽電池１００の中で隣接した二つの太陽電池１０１、１０２を電気的に連結する。
【０４７９】
一例として、配線材２４２は、金属でなったコア層と、コア層の表面に薄い厚さでコートされてソルダ物質を含んで、図１の第１及び第２電極４２、４４とソルダリングできるようにするソルダ層とを含むことができる。一例として、コア層は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌを主要物質として含むことができる。ソルダ層は、スズ、鉛、銀、ビズマス及びインジウムの中で少なくとも１種を含む合金でなることができる。
【０４８０】
本実施例において、太陽電池１００は、図３２の実施例で前述したように、表面に表面粗さを有する第１及び第２電極４２、４４を含む。すなわち、第１及び第２電極４２、４４は、第１及び第２導電型領域３２、３４との界面に第１凹凸を含み、前記第１凹凸は前記表面粗さと同一であってもよい。さらに、第１及び第２電極４２、４４は、前記界面に対向する最外側表面に前記第１凹凸に対応する第２凹凸を含むことができる。したがって、配線材２４２は表面粗さを有する第１及び第２電極４２、４４上に配置される。したがって、配線材２４２と第１及び第２電極４２、４４がソルダリングによってコンタクトするとき、第１及び第２電極４２、４４の表面積が表面粗さによって増加するので、配線材２４２と第１及び第２電極４２、４４の間の接着力を強化させることができる。
【０４８１】
一方、配線材２４２は、ソルダ物質の外に、前記第２凹凸が形成された電極４２、４４の最外側表面上の導電性接着剤によって太陽電池１０１、１０２の電極と接着されることができる。この場合にも、前述したものと同様に、表面粗さを有する第１及び第２電極によって配線材２４２と第１及び第２電極の間の接着力を強化させることができる。
【０４８２】
一方、本実施例による太陽電池モジュールは、隣り合う第１太陽電池１０１と第２太陽電池１０２は、第１太陽電池１０１の第１電極と連結された第１導電性配線と、第２太陽電池１０２の第２電極と連結された第２導電性配線と、前記第１導電性配線と第２導電性配線を連結する第３導電性配線とを有することができる。
【０４８３】
ここで、前記第１導電性配線は、第１太陽電池１０１の第１電極とは導電性接着層を介して電気的に連結され、第２電極とは絶縁層によって絶縁され、前記第２導電性配線は第２太陽電池１０２の第２電極と導電性接着層（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）を介して電気的に連結され、第１電極とは絶縁層によって絶縁される。
【０４８４】
前記第１配線と第２配線と第３配線は単一配線で連結された一体型であってもよい。若しくは、連続した配線を使うこともできる。この場合には太陽電池１０１、１０２の配置が変わる。
【０４８５】
導電性配線と電極と間には絶縁層又は導電性接着層が形成される。この時、電極表面上に凹凸があれば、前記絶縁層又は前記導電性接着層が前記電極の凹凸構造に直接接触するように形成されるので、接合性がよくなってモジュール特性が向上する。
【０４８６】
すなわち、配線材は太陽電池１０１、１０２背面に形成された第１電極及び第２電極にそれぞれ接合される。特に、前記構造のように導電性接着層を用いる場合、配線材がセルの全ての電極に連結されなければならない。この場合、接着力を向上させて太陽電池効率を向上させることができる。
【０４８７】
バスリボン１４５は配線材２４２によって連結されて単一列をなす太陽電池１０１、１０２（すなわち、太陽電池ストリング）の配線材２４２の両端を交互に連結する。バスリボン１４５は太陽電池ストリングの端部でこれと交差する方向に配置されることができる。このようなバスリボン１４５は、隣り合う太陽電池ストリングを連結するか、一つ又は複数の太陽電池ストリングを電流の逆流を防止するジャンクションボックス（図示せず）に連結することができる。バスリボン１４５の物質、形状、連結構造などは多様に変形されることができ、本発明がこれに限定されるものではない。
【０４８８】
密封材２３０は、太陽電池１０１、１０２の前面に位置する第１密封材２３１と、太陽電池１００の背面に位置する第２密封材２３２とを含むことができる。第１密封材２３１と第２密封材２３２は、太陽電池１００に悪影響を及ぼし得る水分や酸素を遮断し、太陽電池パネル２００の各要素が化学的に結合することができるようにする。前面基板２２０、第２密封材２３２、太陽電池１００、第１密封材２３１、背面基板２１０を順に位置させた状態で熱及び／又は圧力などを加えるラミネーション工程によって太陽電池パネル２００を一体化することができる。
【０４８９】
このような第１密封材２３１と第２密封材２３２は、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール、ケイ素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン樹脂などを使うことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１及び第２密封材１３１、１３２はその外の多様な物質を用いてラミネーション以外の方法で形成することができる。この時、第１及び第２密封材１３１、１３２は光透過性を有するので、前面基板２２０を通じて入射する光又は前面基板２２０で反射される光などが太陽電池１００に到逹することができるようにする。
【０４９０】
背面基板２１０は第１密封材２３１上に位置して太陽電池パネル２００の前面をなす。背面基板２１０は外部の衝撃などから太陽電池１０１、１０２を保護することができる強度と太陽光などの光を透過することができる光透過性を有する物質でなることができる。一例として、背面基板２１０はガラス基板などでなることができる。この際、強度を向上するために背面基板２１０が強化ガラス基板でなることもでき、その以外の多様な特性を向上させることができる多様な物質をさらに含むなど、多様な変形が可能である。若しくは、背面基板２１０が樹脂などでなるシート又はフィルムであってもよい。すなわち、本発明が背面基板２１０の物質に限定されるのではなく、背面基板２１０は多様な物質でなることができる。
【０４９１】
前面基板２２０は第２密封材２３２上に位置し、太陽電池１０１、１０２の背面で太陽電池１００を保護する層でなり、防水、絶縁及び紫外線遮断の機能をすることができる。
【０４９２】
前面基板２２０は外部の衝撃などから太陽電池１０１、１０２を保護することができる強度を有することができ、所望の太陽電池パネル２００の構造によって光を透過するか反射する特性を有することができる。一例として、前面基板２２０を通じて光が入射するようにする構造においては前面基板２２０が透過性物質を有することができ、前面基板２２０で光が反射されるようにする構造においては前面基板２２０が非透過性物質又は反射物質などでなることができる。一例として、前面基板２２０はガラスのような基板形態になることもでき、フィルム又はシートなどの形態になることができる。例えば、前面基板２２０がＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ／ＰＥＴ／Ｔｅｄｌａｒ）タイプであるか、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の少なくとも一面に形成されたポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）樹脂などでなることができる。ポリフッ化ビニリデンは（ＣＨ２ＣＦ２）ｎの構造を有する高分子であり、ダブル（Ｄｏｕｂｌｅ）フッ素分子構造を有するので、機械的性質、耐候性、耐紫外線性に優れる。本発明が前面基板２２０の物質などに限定されるものではない。
【０４９３】
前述したような特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一実施例にのみ限定されるものではない。また、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例と組み合わせられて実施されるか変形実施されることができる。したがって、このような組合せ及び変形実施に係わる内容は本発明の範囲に含まれるものに解釈されなければならない。
【図１】
0006453297.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図４ｈ】
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【図４ｉ】
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【図４ｊ】
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【図４ｋ】
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【図４ｌ】
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【図４ｍ】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２３ｃ】
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【図２３ｄ】
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【図２３ｅ】
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【図２３ｆ】
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【図２３ｇ】
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【図２３ｈ】
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【図２３ｉ】
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【図２３ｊ】
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【図２３ｋ】
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【図２３ｌ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５ａ】
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【図３５ｂ】
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【図３５ｃ】
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【図３５ｄ】
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【図３５ｅ】
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【図３５ｆ】
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【図３５ｇ】
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【図３５ｈ】
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【図３５ｉ】
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【図３５ｊ】
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【図３５ｋ】
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【図３５ｌ】
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【図３５ｍ】
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【図３５ｎ】
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【図３５ｏ】
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【図３６】
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【図３７】
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