(57)【要約】【課題】貫通孔（スルーホール）周囲で発生するリーク電流を低減し、変換効率を向上する。【解決手段】ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面に、ｐ型アモルファスシリコン層１２をＣＶＤにより積層し、続いて裏面にｎ型アモルファスシリコン層１３を積層し、ｎ型単結晶シリコン基板１１、ｐ型アモルファスシリコン層１２、ｎ型アモルファスシリコン層１３にスルーホール１４を形成する。次に、光電変換部１０の裏面におけるスルーホール１４の開口部周辺に平坦化処理を施して平坦化領域１７を形成する。平坦化領域１７及びスルーホール１４の内壁面に絶縁層１５を形成し、導電体１６を充填する。これにより、絶縁層１５と光電変換部１０の裏面との接合面の不均一さから生じるリーク電流を低下させることができる。【選択図】図３
2008300440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記受光面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、
前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、
前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域に跨って形成された絶縁層と、
前記第１半導体層上に形成されたキャリア収集用電極と、
前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、
前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、
前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記半導体基板と絶縁されていることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、
前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、
前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域上の前記第１半導体層上に跨って形成された絶縁層と、
前記半導体基板の受光面上に形成されたキャリア収集用電極と、
前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、
前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、
前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記第１半導体層と絶縁されていることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項３】
受光面側保護材と、裏面側保護材と、前記受光面側保護材と前記裏面側保護材との間において配線材によって互いに接続された複数の太陽電池セルとを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルは、
受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記受光面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、
前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、
前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域に跨って形成された絶縁層と、
前記第１半導体層上に形成されたキャリア収集用電極と、
前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、
前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、
前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記半導体基板と絶縁されており、
前記配線材は、
前記太陽電池セルの前記電極に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
受光面側保護材と、裏面側保護材と、前記受光面側保護材と前記裏面側保護材との間において配線材によって互いに接続された複数の太陽電池セルとを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルは、
受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記裏面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、
前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、
前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域上の前記第１半導体層上に跨って形成された絶縁層と、
前記半導体基板の受光面上に形成されたキャリア収集用電極と、
前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、
前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、
前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記第１半導体層と絶縁されており、
前記配線材は、
前記太陽電池セルの前記電極に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光面の反対側に設けられた裏面側にｐ、ｎ両電極の取出構造を有する太陽電池セル、この太陽電池セルを用いて製造される太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。このような太陽電池は、太陽電池市場の拡大による低コスト化の必要性、及びシリコン原材料の減量という両目的から薄型化が課題になっている。また、太陽電池は、薄型化とともに高効率化が要求されている。
【０００３】
結晶系シリコン太陽電池の多くは、一導電型を有する単結晶或いは多結晶シリコン基板の表面（光を受光する受光面）、裏面（受光面の反対に設けられる面）のいずれか一方の面にｐ型領域が形成されており、他方の面にｎ型領域が形成されている。表裏面上には、それぞれの面で生成した電流を集電するための集電極（バスバー電極、フィンガー電極）が形成されている。集電極は、集電極の導電性を高め、集電極の抵抗損失を少なくするために、集電極の断面積を拡大することが重要である。しかし、この集電極の存在によって入射光が遮られる、いわゆるシャドウロスを減少させることも重要である。
【０００４】
集電極の低抵抗化と太陽電池セルの有効受光面積を増加させるという相反する要求を両立する解決手法として、貫通孔（スルーホール）を基板に設けて受光面側の集電をスルーホールを介して裏面側で行うことにより、電荷の取出構造を全て裏面側に形成した、いわゆるバックコンタクト型の太陽電池セルが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６４−８２５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、結晶系シリコン太陽電池の多くは、光を受光する受光面（又は受光面と裏面の両方）に、光の反射による変換効率の低下（反射損失という）を低減するための表面加工が施されている（以下、テクスチャという）。
【０００６】
特許文献１に記載されている太陽電池素子（太陽電池セル）では、スルーホールの内壁及びスルーホール近傍における半導体基板の表裏面に、反射防止膜兼絶縁膜となるＳｉＮ膜が形成されている。
【０００７】
そのため、例えば、単結晶シリコン基板上にテクスチャが形成されているとき、絶縁膜を製膜すると、製膜時にテクスチャの影響を受けて、絶縁膜の膜厚が不均一になる箇所ができる。裏面側のスルーホールの開口部の周囲に絶縁膜の不均一箇所が存在すると、絶縁膜の膜厚が薄い部分に電流が集中し、リーク電流が増加する虞があった。リーク電流の増加は、太陽電池セルの特性に悪影響を及ぼす。
【０００８】
そこで本発明は、受光面の反対側に設けられた裏面側にｐ、ｎ両電極の取出構造を有する太陽電池セルにおいて、受光面で生成された電流を裏面上に導通するために設けられる導電体が充填された貫通孔（スルーホール）周囲で発生するリーク電流を低下させ、変換効率を向上することができる太陽電池セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一の特徴は、受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記受光面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域に跨って形成された絶縁層と、前記第１半導体層上に形成されたキャリア収集用電極と、前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記半導体基板と絶縁されていることを要旨とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、半導体基板の裏面における貫通孔の周囲にあるテクスチャが平坦化された平坦化領域に絶縁層が形成されるので、絶縁層の層厚を実質的に均一にすることができる。したがって、テクスチャの影響による絶縁層の不均一さにより生じるリーク電流を低下させることができる。これにより、太陽電池セルの変換効率を向上することができる。
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一の特徴は、受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記裏面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域上の前記第１半導体層上に跨って形成された絶縁層と、前記半導体基板の受光面上に形成されたキャリア収集用電極と、前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記第１半導体層と絶縁されていることを要旨とする。
【００１２】
かかる特徴によれば、半導体基板の裏面における貫通孔の周囲にあるテクスチャが平坦化された平坦化領域に絶縁層が形成されるので、絶縁層の層厚を実質的に均一にすることができる。したがって、テクスチャの影響による絶縁層の不均一さにより生じるリーク電流を低下させることができる。これにより、太陽電池セルの変換効率を向上することができる。
【００１３】
また、上述した目的を達成するために、本発明の一の特徴は、受光面側保護材と、裏面側保護材と、前記受光面側保護材と前記裏面側保護材との間において配線材によって互いに接続された複数の太陽電池セルとを備える太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルは、受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記受光面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域に跨って形成された絶縁層と、前記第１半導体層上に形成されたキャリア収集用電極と、前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記半導体基板と絶縁されており、前記配線材は、前記太陽電池セルの前記電極に接続されていることを要旨とする。
【００１４】
かかる特徴によれば、太陽電池セルでは、半導体基板の裏面における貫通孔の周囲にあるテクスチャが平坦化された平坦化領域に絶縁層が形成されるので、絶縁層の層厚を実質的に均一にすることができる。したがって、テクスチャの影響による絶縁層の不均一さにより生じるリーク電流を低下させることができる。これにより、太陽電池セルの変換効率を向上することができる。
【００１５】
上述した目的を達成するために、本発明の一の特徴は、受光面側保護材と、裏面側保護材と、前記受光面側保護材と前記裏面側保護材との間において配線材によって互いに接続された複数の太陽電池セルとを備える太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルは、受光面と前記受光面の反対に設けられた裏面とを有しており前記受光面上及び前記裏面上にテクスチャが形成されている第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記裏面上に形成される第２導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層と前記半導体基板とを貫通する複数の貫通孔と、前記半導体基板の裏面における前記複数の貫通孔の各々の周囲にある前記テクスチャを平坦化する処理が施された平坦化領域と、前記複数の貫通孔の各々の内壁面及び前記平坦化領域上の前記第１半導体層上に跨って形成された絶縁層と、前記半導体基板の受光面上に形成されたキャリア収集用電極と、前記複数の貫通孔の各々の内部に前記絶縁層を介して充填されており、前記キャリア収集用電極と電気的に接続される導電体と、前記平坦化領域上に形成されており前記導電体と電気的に接続される電極とを有し、前記電極は、前記平坦化領域上に形成された前記絶縁層により前記第１半導体層と絶縁されており、前記配線材は、前記太陽電池セルの前記電極に接続されていることを要旨とする。
【００１６】
かかる特徴によれば、太陽電池セルでは、半導体基板の裏面における貫通孔の周囲にあるテクスチャが平坦化された平坦化領域に絶縁層が形成されるので、絶縁層の層厚を実質的に均一にすることができる。したがって、テクスチャの影響による絶縁層の不均一さにより生じるリーク電流を低下させることができる。これにより、太陽電池セルの変換効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、受光面で生成された電流と裏面で生成された電流とを、裏面側で取り出す電極構造を有する太陽電池セルにおいて、受光面で生成された電流を裏面上に導通するためのスルーホール周囲において発生するリーク電流を抑制し、変換効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
（太陽電池セル）
本発明の一実施形態として示す太陽電池セルの構成について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００２０】
図１は、太陽電池セル１を受光面からみた平面図である。図２は、太陽電池セルを裏面からみた平面図である。図３は、図１，図２のＡ−Ａ’断面を示す断面図であり、図４は、図１，図２のＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
【００２１】
太陽電池セル１は、ｎ型単結晶シリコン基板１１と、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面上に形成されるｐ型アモルファスシリコン層１２と、裏面上に形成されるｎ型アモルファスシリコン層１３とが積層された光電変換部１０を有する。
【００２２】
太陽電池セル１は、ｎ型単結晶シリコン基板とｎ型或いはｐ型非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した構造、いわゆるＨＩＴ構造を有していてもよい。
【００２３】
ｎ型単結晶シリコン基板１１は、受光面と受光面の反対に設けられた裏面とを有しており、受光面上及び裏面上には、アルカリ水溶液で異方性エッチング加工して表面に微細凹凸（テクスチャ１０ａ，１０ｂ）が形成されている。なお、ｎ型単結晶シリコン基板１１は、多結晶シリコンを主体として形成されていてもよい。
【００２４】
ｐ型アモルファスシリコン層１２は、光電変換部１０の受光面にＣＶＤにより形成されている。ｐ型アモルファスシリコン層１２とｎ型単結晶シリコン基板１１との間にｐｎ接合が形成されている。
【００２５】
ｐ型アモルファスシリコン層１２は、光電変換部１０の表面（以下において、「受光面」という）を形成している。ｐ型アモルファスシリコン層１２は、ｐ型アモルファスシリコン層単独、又はｐ型アモルファスシリコン層とｉ型アモルファスシリコン層とを積層したもの、又はｐ型アモルファスシリコン層とｉ型アモルファスシリコン層とを複数積層したものを含む。
【００２６】
ｎ型アモルファスシリコン層１３は、光電変換部１０の裏面にＣＶＤにより形成されている。ｎ型アモルファスシリコン層１３は、光電変換部１０の裏面を形成している。ｎ型アモルファスシリコン層１３には、ｎ型アモルファスシリコン層単独、又はｎ型アモルファスシリコン層とｉ型アモルファスシリコン層とを積層したもの、又はｎ型アモルファスシリコン層とｉ型アモルファスシリコン層とを複数積層したものを含む。
【００２７】
ｎ型単結晶シリコン基板１１とｐ型アモルファスシリコン層１２との界面部分でｐｎ接合が形成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１１とｎ型アモルファスシリコン層１３との界面部分でＢＳＦ接合が形成されている。
【００２８】
光電変換部１０には、ｐ型アモルファスシリコン層１２と基板１１とｎ型アモルファスシリコン層１３とを貫通する複数の貫通孔（以下、スルーホールという）１４が設けられている。スルーホールの形成には、フッ硝酸、アルカリ溶液を用いたウェットエッチング法、Ｃｌ２，ＣＦ４，ＢＣｌ３等のガスを用いたドライエッチング法、レーザアブレーション加工を適用することができる。レーザアブレーション加工は、シリコン基板上へのレジストパターン形成が不要であるため、好適に用いることができる。レーザアブレーション加工に際しては、１Ｊ／ｃｍ２を超える出力を有するレーザであれば使用可能である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（基本波、２倍波、３倍波）、及びＸｅＣｌエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等のレーザを用いることができる。
【００２９】
ｎ型アモルファスシリコン層１３上における複数のスルーホール１４の各々の周囲には、平坦化領域１７が形成されている。平坦化領域１７は、裏面側のスルーホール１４の周辺部のほか、後述する受光面用バスバー電極が形成される裏面上にも形成されることが好ましい。図４は、図２のＢ−Ｂ’断面を示す。平坦化領域１８は、光電変化部１０の裏面の受光面バスバー電極２３，２５が形成される予定の位置に形成される。
【００３０】
平坦化処理としては、レーザ照射によるシリコン表面部分の溶融（レーザアブレーション法）、サンドブラスト法等の研磨剤衝突による平坦化、アルカリエッチング等の処理を用いることができる。平坦化処理の詳細は、太陽電池セルの製造方法の説明で述べる。
【００３１】
複数のスルーホール１４の各々の内壁面及び平坦化領域１７，１８には、絶縁層１５が形成されている。絶縁層１５の製膜方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などが適用できる。これらの製膜方法を適用する場合には、絶縁層１５として、ｉ型アモルファスシリコン、ＳｉＯ、ＳｉＮなどを使用できる。このほか、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＭｇＦｘなど絶縁性を示す材料であれば使用することができる。なかでも、ｉ型アモルファスシリコン、ＳｉＯ、ＳｉＮｘは、単結晶シリコン基板１１に対するパッシベート性能が高い。特に、ｉ型アモルファスシリコン層は、良好なパッシベート性を有する。ｉ型アモルファスシリコン層は、絶縁層としてだけでなくパッシベーション層として機能することができる。
【００３２】
また、絶縁層１５の製膜方法としては、コーティング法、ディップ法を使用することができる。コーティング法を適用する場合には、塗布材として、ポリイミド、ポリシラザン等の絶縁性を示す材料であれば使用することができる。また、これらの材料を複数種類組合せて、複数層積層したものでもよい。また、コーティング法の場合、形成時又はキュアー時に、基板を２００℃以下に保持することができる材料であることが好ましい。形成時又はキュアー時における、本実施形態として示す太陽電池セルの電池特性低下が小さくて済むからである。
【００３３】
上述した方法によると、図３に断面を示すように、絶縁層１５が複数のスルーホール１４の各々の内壁面、及び平坦化領域１７に亘って形成される。
【００３４】
スルーホール１４には、絶縁層１５を介して導電体１６が充填されている。スルーホール１４内部に絶縁層１５を介して充填された導電体１６は、光電変換部１０の受光面で生成された電流を裏面側へ流す役割を担っている。そのため、光電変換部１０の裏面側において、導電体１６が直線的に接続可能なように、図２に示すように、受光面用フィンガー電極２１の延長方向に略直交する方向に形成されている。
【００３５】
光電変換部１０の受光面には、集電効率を向上するために、キャリア収集用の集電極として受光面用フィンガー電極２１が形成されている。本実施形態では、受光面にバスバー電極は無く、受光面用フィンガー電極２１により集められた電流は、内壁面が絶縁されたスルーホール１４に充填された導電体１６によって光電変換部１０の裏面側に導通される。
【００３６】
図１では、簡略化のため、受光面用フィンガー電極２１は、５本のみ示されているが、通常は、太陽電池セル１の表面全域に亘って多数本が形成されている。この受光面用フィンガー電極２１は、例えば、銀ペーストをスクリーン印刷して百数十度の温度で硬化させて形成したものである。
【００３７】
また、光電変換部１０の裏面に形成されるｎ型アモルファスシリコン層１３表面（以下において、「裏面」という。）にも集電極が設けられている。裏面側の集電極には、裏面用フィンガー電極２２と、裏面用フィンガー電極２２を接続する裏面用バスバー電極２４，２６とがある。また、受光面側の集電極としての受光面用バスバー電極２３，２５が設けられている。
【００３８】
受光面用バスバー電極２３，２５及び裏面用バスバー電極２４，２６は、図２において点線で示される。本来は、裏面からみた平面図では、受光面用バスバー電極２３，２５及び裏面用バスバー電極２４，２６は、裏面の最上位に設けられているが（正しい配置は、図３，図４参照）、平坦化領域１７，１８、絶縁層１５，導電体１６を説明する上で点線で描いている。なお、太陽電池セル１の裏面側は、受光面積の減少を考慮しなくてもよいことから、受光面よりも多くのフィンガー電極を形成することもできる。受光面用フィンガー電極２１（又は裏面用フィンガー電極２２）は、１つの導電体１６に対して複数本が集約されるようなパターンが形成されていてもよい。
【００３９】
本実施形態の太陽電池セル１は、上述した構成を有するので、受光面から裏面に導通された導電体１６を受光面用バスバー電極２３，２５によって互いに接続すれば、光電変換部１０の受光面で生成された電流を光電変換部１０の裏面で集めることができる。これにより、太陽電池セル１を用いて太陽電池モジュールを製造するとき、太陽電池セル同士を接続するための配線材を、裏面のみに設けることができる。
【００４０】
太陽電池セル１は、光電変換部１０の裏面におけるスルーホール１４の開口部周辺に平坦化領域１７，１８が形成される。絶縁層１５は、テクスチャ１０ｂが平坦化された平坦化領域１７，１８に形成されるので、絶縁層１５の層厚を、実質的に均一に形成することができる。したがって、太陽電池セル１によれば、テクスチャ１０ｂの影響によって生じる絶縁層１５の不均一さを低減することができる。これにより、光電変換部１０の裏面形状による、絶縁層の層厚の不均一さから生じるリーク電流を低下させることができる。また、光電変換部１０の受光面で生成された電流が流れる導電体１６と、極性の異なる裏面（ｎ型アモルファスシリコン層１３）とが確実に絶縁されている。これにより、太陽電池セル１は、変換効率が向上される。
【００４１】
また、絶縁層１５を実質的に均一にすることができるので、絶縁層１５の層厚を薄くできる。これにより、太陽電池セル１の製造時間を短縮するとともに、絶縁層１５にかかるコストを削減することができる。
【００４２】
（太陽電池セルの製造方法）
次に、太陽電池セルの製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態にかかる太陽電池セル１を製造するにあたっては、平坦化処理として、レーザ照射によるシリコン表面部分の溶融（レーザアブレーション法）、サンドブラスト法等の研磨剤衝突による平坦化、アルカリエッチング等の処理を用いることができる。
【００４３】
図５（ａ）乃至図５（ｆ）は、レーザアブレーション法又はサンドブラスト法を用いた平坦化処理を説明する模式図である。
【００４４】
この処理では、はじめに、ｎ型単結晶シリコンのインゴットをスライスしてウエハを作製する。シリコンウエハの両面にテクスチャを形成する（凹凸化）するため、アルカリ溶液で異方性エッチング処理を行う（図５（ａ））。
【００４５】
ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面に、ＣＶＤ法により、ｐ型アモルファスシリコン層１２を積層する。続いて、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面にｎ型アモルファスシリコン層１３を積層する（図５（ｂ））。
【００４６】
その後、ｐ型アモルファスシリコン層１２及びｎ型アモルファスシリコン層１３の表面に、スパッタ法を用いてＩＴＯ等の透明導電膜（図示せず）を形成する。
【００４７】
次に、ｐ型アモルファスシリコン層１２、ｎ型単結晶シリコン基板１１、及びｎ型アモルファスシリコン層１３を貫通する複数の貫通孔（スルーホール１４）を形成する（図５（ｃ））。
【００４８】
次に、ｎ型アモルファスシリコン層１３の裏面におけるスルーホール１４の周囲に形成されたテクスチャ１０ｂをレーザアブレーション法又はサンドブラスト法により平坦化して、平坦化領域１７を形成する。サンドブラスト法を用いる場合に使用する研磨剤としては、シリコン基板よりも硬い、ＳｉＣ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ等の研磨剤を使用することができる。粒径は、１０μｍ≦であることが好ましい。また、このとき、受光面用バスバー電極２３が形成される予定の領域に、平坦化領域１８を形成する（図５（ｄ））。
【００４９】
続いて、スルーホール１４の各々の内壁面及び平坦化領域１７，１８に亘って、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などにより、絶縁層１５を形成する（図５（ｅ））。そして、スルーホール１４の各々の内部に導電体１６を充填する（図５（ｆ））。
【００５０】
平坦化処理として、物理的手法（レーザアブレーション法又はサンドブラスト法）による平坦化処理を経て作製された太陽電池セルの構造を図７に示す。図７に示す太陽電池セルは、平坦化された面（平坦化領域１７，１８）がｎ型単結晶シリコン基板１１（裏面）にまで到達している。
【００５１】
図５を用いて説明した太陽電池セルの製造方法では、スルーホール１４を形成した後、光電変換部１０の裏面におけるスルーホール１４の開口部周辺を平坦化処理して平坦化領域１７，１８を形成する。絶縁層１５は、テクスチャ１０ｂが平坦化された平坦化領域１７，１８に形成されるので、絶縁層１５の層厚を、実質的に均一に形成することができる。
【００５２】
レーザアブレーション法は、スルーホール１４を形成する工程でも使用することができ、製造コスト及び製造時間を節約することができる。また、レーザアブレーション法は、位置決め精度が高いので、平坦化領域を形成する位置と、例えば、表面粗さ等で定義される平坦化の度合いを厳密に調整することができる。また、サンドブラスト法は、処理装置が低価格で処理速度も速いため、生産にかかるコストを節約することができる。
【００５３】
図６（ａ）乃至図６（ｆ）は、エッチングによる平坦化処理を説明する模式図である。ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野では、アルカリ溶液によりシリコン基板をエッチングするとき、エッチングレートがシリコン基板のボロン（硼素）濃度に依存することが知られている（図１２参照）。
【００５４】
そこで、ｐ型アモルファスシリコン層１２及びｎ型アモルファスシリコン層１３をＣＶＤにより積層形成する前に、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面上の、ｎ型アモルファスシリコン層１３の反対面上（光電変換部１０の裏面）の平坦化領域１７，１８が形成される予定の領域に、ｎ型単結晶シリコン基板１１のエッチング耐性よりもエッチング耐性が高いシリコン層を形成する。本実施形態では、エッチング耐性が高いアモルファスシリコン３１層を形成する。アモルファスシリコン層３１のエッチングレートは、ボロン濃度により調整する（図６（ａ））。
【００５５】
次に、裏面の平坦化領域１７，１８の予定領域のアモルファスシリコン層３１を含むｎ型単結晶シリコン基板１１にアルカリ性溶液を用いて異方性エッチング処理を施し（図６（ｂ））、ｎ型単結晶シリコン基板１１の両面にテクスチャを形成する（凹凸化）。このアルカリエッチングにより、エッチングレートが低い（エッチング耐性が高い）アモルファスシリコン層３１は、ｎ型単結晶シリコン基板１１の他の領域よりもエッチングが遅く、平坦化領域が形成される。
【００５６】
次に、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面に、ＣＶＤ法により、ｐ型アモルファスシリコン層１２を積層する。続いて、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面にｎ型アモルファスシリコン層１３を積層する（図６（ｃ））。その後、ｐ型アモルファスシリコン層１２及びｎ型アモルファスシリコン層１３の表面に、スパッタ法を用いてＩＴＯ等の透明導電膜（図示せず）を形成する。
【００５７】
次に、ｐ型アモルファスシリコン層１２、ｎ型単結晶シリコン基板１１、及びｎ型アモルファスシリコン層１３を貫通する複数の貫通孔（スルーホール１４）を形成する（図６（ｄ））。
【００５８】
続いて、スルーホール１４の各々の内壁面及び平坦化領域１７，１８に亘って、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などにより、絶縁層１５を形成する（図６（ｅ））。そして、スルーホール１４の各々の内部に導電体１６を充填する（図６（ｆ））。
【００５９】
図６を用いて説明した太陽電池セルの製造方法では、光電変換部１０の裏面におけるスルーホール１４の開口部周辺に平坦化領域１７が形成される。絶縁層１５は、テクスチャ１０ｂが平坦化された平坦化領域１７，１８に形成されるので、絶縁層１５の層厚が、実質的に均一に形成される。
【００６０】
また、図６を用いて説明した太陽電池セルの製造方法では、アルカリエッチングによりテクスチャ１０ａ，１０ｂを形成する工程において、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面の所定領域に導入したエッチング耐性の高いシリコン層でエッチングが遅く進行するので、平坦化領域が形成される。したがって、平坦化領域を形成する工程で、物理的な手法による他の平坦化の方法に比べ、ダメージが少なくて済む。これにより、太陽電池セルの変換効率を一層高めることができる。
【００６１】
平坦化処理として、化学的手法（アルカリエッチング）による平坦化処理を経て作製された太陽電池セルの構造は、図７に示すものである。図７に示す太陽電池セルは、エッチングレートの差によって、ｎ型単結晶シリコン基板１１上に平坦化された面（平坦化領域１７，１８の予定の領域）が形成される。そして、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面の平坦化された領域に、ｎ型アモルファスシリコン層１３が積層されているので、スルーホール１４の裏面における開口部周辺にｎ型単結晶シリコン基板１１とｎ型アモルファスシリコン層１３との間の半導体結合を残すことができる。したがって、絶縁層と基板との接合面の不均一さから生じるリーク電流を低下させることができるとともに、平坦化処理が招く太陽電池セルの特性損失を低減することができ、太陽電池セルの変換効率を一層高めることができる。
【００６２】
（太陽電池モジュール）
本発明の実施形態として示す太陽電池セル１を用いて製造される太陽電池モジュール１００の構成について、図１０及び図１１を参照して説明する。平坦化領域は、上述した物理的手法或いは化学的手法のどちらを用いてもよい。
【００６３】
図１０は、太陽電池モジュールの構成を説明する分解斜視図である。また、図１１は、太陽電池モジュール１００の断面を示す。太陽電池モジュール１００は、受光面部材１０１と、第１樹脂層１０２と、複数の太陽電池セルが電気的に接続された太陽電池セル群１０３と、第２樹脂層１０４と、裏面部材１０５とを有し、光の入射方向からこの順番に積層されている。太陽電池セル１０３は、配線材（後述する）により太陽電池セルの裏面において、互いに電気的に接続される。
【００６４】
受光面部材１０１は、ガラス、プラスチック等の絶縁性と透光性とを兼ね揃えた材料である。また、紫外領域〜赤外領域の光を透過することができる材料である。具体的には、各種ガラス、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、フッ素系フィルム、ＰＥＴ系フィルム等があげられる。
【００６５】
第１樹脂層１０２，第２樹脂層１０４の樹脂としては、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、熱可塑性シリコーン樹脂、熱可塑性フッ素樹脂、熱可塑性オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、これら樹脂の組合せであってもよい。また、第１樹脂層１０２，第２樹脂層１０４は、同一の樹脂であってもよいし、互いに異なる樹脂であってもよい。また、第１樹脂層１０２，第２樹脂層１０４は、これら樹脂がフィルム状に加工されたものである。
【００６６】
太陽電池セル群１０３を構成する個々の太陽電池セル１は、光電変換部１０の受光面の反対側に設けられた裏面側においてｐ、ｎ電極の取出構造を有している。そのため、太陽電池セル１は、モジュール化する際、裏面側のみに配線材を設けて互いに接続することができる。
【００６７】
図８，図９は、図１に示す太陽電池セル１を接続した様子を説明する図である。図８は、隣接する太陽電池セルを受光面方向からみた平面図である。図８に示す太陽電池セル１’は、図１乃至図４を用いて説明した太陽電池セル１’と同一の層構造を有する。太陽電池セル１’は、平面上で太陽電池セル１を回転させたものである。すなわち、隣接する太陽電池セルの裏面側に形成された、極性の異なるバスバー電極を直線的に接続するための最適な位置関係になっている。図８では、接続関係を説明するために、図１のスルーホール１４に充填された導電体１６を、導電体１６ａ−１，１６ａ−２，…、導電体１６ｂ−１，１６ｂ−２、…と区別して示している。
【００６８】
図９は、隣接する太陽電池セルを裏面方向からみた平面図である。太陽電池セル１は、図９では、配線材に隠れて示されていない受光面用バスバー電極と裏面用バスバー電極とが配線材４１，４４で接続されることにより、太陽電池セル１’と電気的に接続されている。配線材４２，４３は、太陽電池セル１と隣接する図示しない太陽電池セルとを電気的に接続している。また、配線材４５，４６は、太陽電池セル１’と、隣接する図示しない太陽電池セルとを電気的に接続している。
【００６９】
配線材４１乃至配線材４６を含む配線材は、導電性接着剤を介して太陽電池セルの裏面上に接着されている。導電性接着剤としては、鉛フリー半田、導電性粒子を含んだ樹脂を用いることができる。導電性接着剤の幅は、入射光の遮蔽を考慮して、配線材と同等か、狭いことが好ましい。また、導電性接着剤は、帯状フィルムシートに成形されたものを用いてもよい。導電性接着剤には、微粒子が含まれていてもよい。微粒子は、ニッケル、金コート付きニッケル、或いはプラスチックに導電性金属、例えば金などをコートした粒子を混ぜ合わせたものも用いることができる。
【００７０】
裏面部材１０５は、ガラス、プラスチック等の絶縁性材料を用いることができる。具体的には、各種ガラス、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、フッ素系フィルム、ＰＥＴ系フィルム、或いは、受光側表面に絶縁処理を施した金属基板を用いることができる。
【００７１】
以上の構成を有する太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル群１０３が、受光面部材１０１と、裏面部材１０５との間に第１樹脂層１０２と第２樹脂層１０４によって封止されている。そして、シリコーン等の緩衝材１０７を介して、アルミニウムフレーム１０６によって把持される。
【００７２】
（作用及び効果）
以上説明したように、本発明の一実施形態として示す太陽電池モジュール１００では、太陽電池セル１は、スルーホールの開口部周辺のテクスチャが平坦化されている。太陽電池セル１は、この平坦化された領域に、層厚が実質的に均一な絶縁層が形成されている。太陽電池セル１の裏面であって、受光面用バスバー電極が形成される位置にも同様の絶縁層を形成することができる。したがって、受光面で生成された電流を裏面において取り出すスルーホールの周辺部におけるｎ型アモルファスシリコン層、絶縁層、導電体層の各接合面を平坦にすることができる。
【００７３】
また、平坦化された平坦化領域１７，１８に絶縁層が形成されるので、受光面で生成された電流が流れる導電体１６及び受光面用バスバー電極と、極性の異なる太陽電池セル１の裏面（ｎ型アモルファスシリコン層１３）との絶縁を確実に行うことができる。これにより、太陽電池セル１のリーク電流が抑制される。したがって、太陽電池モジュール１００の変換効率が向上する。
【００７４】
また、光電変換部１０の受光面で生成された電流が流れる導電体１６と、極性の異なる裏面（ｎ型アモルファスシリコン層１３）とを確実に絶縁することができる。また、絶縁層１５を実質的に均一にすることができるので、絶縁層１５の層厚を薄くできる。これにより、太陽電池セル１の製造時間を短縮するとともに、絶縁層１５にかかるコストを削減することができる。
【００７５】
絶縁層１５の層厚を薄く均一に形成することができるので、太陽電池セルの裏面、絶縁層、受光面用バスバー電極、配線材の互いの接合性が高められる。これにより、太陽電池セル１に対する配線材の接着強度を高めることができる。また、これにより、太陽電池のモジュール化の際における、配線材の剥がれを防ぎ、製造における歩留まりの低下を改善することができる。
【００７６】
本発明は、上述した本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものではない。
【００７７】
例えば、上述した実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面にｐ型アモルファスシリコン層を備え、基板の裏面にｎ型アモルファスシリコン層を備えた太陽電池セルについて説明したが、これに限らず、ｐ型単結晶シリコン基板の受光面にｎ型アモルファスシリコン層を備え、基板の裏面にｐ型アモルファスシリコン層を備えた太陽電池セルであってもよい。また、アモルファスシリコン層は、少なくともシリコン基板と逆導電型を有するアモルファスシリコン層が形成されていればよい。このようにすることで、少なくともｐｎ接合が構成されるので、太陽電池として機能する。
【００７８】
また、シリコン基板と逆導電型を有するアモルファスシリコン層は、シリコン基板の裏面に形成されていてもよい。例えば、基板としてｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合、受光面にはｎ型単結晶シリコン基板或いはｎ型アモルファスシリコン層が露出しており、裏面にｐ型アモルファスシリコン層が形成された太陽電池セルにも本発明は適用することができる。また、太陽電池の製造方法では、貫通孔形成後に、アモルファスシリコン層を形成してもよい。
【実施例】
【００７９】
本発明の実施例に係る太陽電池セルを作成し、スルーホールの開口部周辺のテクスチャの平坦化の度合いの違いによるリーク電流の値の違いを測定した。平坦化の度合いを表す指標として、ＪＩＳに規定されている「算術平均粗さ（Ｒａ）」（ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４）を用いた。
【００８０】
（平坦化処理）
・レーザアブレーション法により平坦化領域を形成した。
レーザアブレーション法により平坦化領域を形成した太陽電池セルを実施例１とする。この処理では、はじめに、シリコンのインゴットをスライスしてウエハを作製し、このウエハ（ｎ型単結晶シリコン基板）を５％ＮａＯＨ溶液で、温度条件８５℃、３０分間の異方性エッチングを行い、ｎ型単結晶シリコン基板の両面にピラミッド状のテクスチャを形成し、その後、洗浄処理した。その後、図５の工程に基づいて、ウエハの一面にｐ型アモルファスシリコン層を形成し、他の面にｎ型アモルファスシリコン層を形成した。次いで、ｎ型及びｐ型のアモルファスシリコン層の表面にＩＴＯ膜を形成した。
【００８１】
次に、スルーホールを形成した。太陽電池セル裏面側におけるスルーホールの開口部周辺にレーザアブレーションによる平坦化処理を行ってテクスチャを除去した。続いて、スルーホールの内壁面及び裏面における開口部周辺の平坦化領域に亘って、絶縁性とパッシベート性を有するｉ型アモルファスシリコン層をＣＶＤ法により形成した。そして、スルーホール内部にｉ型アモルファスシリコン層を介して導電体としてＡｇペーストを充填し、更に太陽電池セルの受光面と裏面に、集電極及びバスバー電極等を形成した。
【００８２】
レーザアブレーション法では、レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）を使用した。また、出力又は照射時間等を変化させて、算術平均粗さ（Ｒａ）の異なる太陽電池セルを作製した。Ｒａ＝０．５μｍ（実施例１−１）、Ｒａ＝９．８μｍ（実施例１−２）とした。各粗さに対するリーク電流を測定した。結果を表１に示す。
【００８３】
・サンドブラスト法により平坦化領域を形成した。
サンドブラスト法により平坦化領域を形成した太陽電池セルを実施例２とする。テクスチャを除去する処理では、研磨剤として、ＳｉＣ（粒径５μｍ〜１０μｍ）を使用した。研磨後は、基板を水洗し、実施例１と同様に、ｉ型アモルファスシリコン層をＣＶＤ法で、またＩＴＯ膜をスパッタ法で形成し、導電体としてＡｇペーストを充填し、太陽電池セルの受光面と裏面に、集電極及びバスバー電極等を形成した。サンドブラスト法では、算術平均粗さＲａ＝１５μｍとした。粗さ（Ｒａ）に対するリーク電流を測定した。結果を表１に示す。
【００８４】
・アルカリエッチング法により平坦化領域を形成した。
アルカリエッチング法により平坦化領域を形成した太陽電池セルを実施例３する。図１２によれば、アルカリ溶液に対する結晶性シリコンのエッチングレートは、ボロン濃度３×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超えた辺りから急激に低下し、濃度１０％のＫＯＨ溶液を用いた場合には、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３では、１／１００の選択比が得られる。
【００８５】
実施例３では、ｐ型アモルファスシリコン層及びｎ型アモルファスシリコン層をＣＶＤにより積層形成する前に、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上の平坦化領域１７，１８が形成される予定の領域に、ボロン濃度、約１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のアモルファスシリコン層をＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced ＣＶＤ）で形成した。
【００８６】
次に、アルカリエッチングにより、ｎ型単結晶シリコン基板を５％ＫＯＨ溶液で、温度条件８５℃、３０分間の異方性エッチングを行い、ｎ型単結晶シリコン基板の両面にピラミッド状のテクスチャを形成し、その後、洗浄処理した。洗浄工程では、フッ酸：硝酸＝１：２０のフッ硝酸で約１分間、洗浄処理し、ボロン濃度、約１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の高濃度硼素層を除去した。その後、図６の工程に基づいて、ｐ型アモルファスシリコン層、ｎ型アモルファスシリコン層及びＩＴＯ層を形成し、スルーホールを形成した。また、スルーホールの内壁面及び裏面における開口部周辺の平坦化領域に亘って絶縁層を形成した。そして、スルーホール内部に絶縁層を介して導電体を形成し、集電極、バスバー電極等を形成した。
【００８７】
アルカリエッチング法では、算術平均粗さ（Ｒａ）の異なる太陽電池セルを作製した。Ｒａ＝３．２μｍ（実施例３−１）、Ｒａ＝１．１μｍ（実施例３−２）。各粗さに対するリーク電流を測定した。結果を表１に示す。
【００８８】
以上、実施例１〜３の平坦化処理により作製された太陽電池セルの算術平均粗さＲａに対するリーク電流を測定した。また、比較例として、平坦化処理を施さない太陽電池セルを作製し、リーク電流を測定した。
【００８９】
【表１】
2008300440.tif 000003
【００９０】
表１によれば、平坦化処理の手法の違いはあっても、粗さ（Ｒａ）の値が小さくすることによりリーク電流を抑制することができることがわかる。特に、実施例３−２（アルカリエッチングによる平坦化処理）の太陽電池セルが良好なリーク電流の抑制効果を示すことがわかった。
【００９１】
以上、実施例から、本発明の実施形態として示す太陽電池セルは、太陽電池セル（例えば、ｎ型単結晶シリコン基板１１）の裏面側におけるスルーホール開口部周囲に形成されるテクスチャを平坦化したことにより、スルーホールの開口部周辺に形成される絶縁層がストラクチャの影響を受けておらず、層厚が実質的に均一になっている。この平坦化の度合い（平坦化度合い）は、平均算術粗さ等で表すことができ、アルカリエッチング、研磨等、処理により適宜変化させることができる。
【００９２】
平坦化領域に絶縁層を形成することにより、リーク電流を抑制できることがわかる。また、太陽電池セルの裏面、絶縁層、受光面用バスバー電極、配線材の互いの接合性を高めることができていると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態として示す太陽電池セルを受光面側からみた平面図である。
【図２】本発明の実施形態として示す太陽電池セルを裏面側からみた平面図である。
【図３】図１，図２に示すＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図４】図１，図２に示すＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態として示す太陽電池セルの製造方法における平坦化処理（レーザアブレーション法又はサンドブラスト法）を説明する模式図である。
【図６】本発明の実施形態として示す太陽電池セルの製造方法における平坦化処理（アルカリエッチング）を説明する模式図である。
【図７】物理的手法による平坦化処理を経て作製された太陽電池セルの層構造を説明する断面図である。
【図８】太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの配列で、隣接する太陽電池セルを受光面方向からみた平面図である。
【図９】太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの配列で、隣接する太陽電池セルを裏面方向からみた平面図である。
【図１０】本発明の実施形態として示す太陽電池モジュールの構成を説明する分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態として示す太陽電池モジュールの要部の断面を示す要部断面図である。
【図１２】アルカリ濃度（ＫＯＨ）に対する結晶性シリコンのエッチングレートのボロン依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…太陽電池モジュール、１０…光電変換部、１１…ｎ型単結晶シリコン基板、１２…ｐ型アモルファスシリコン層、１３…ｎ型アモルファスシリコン層、１４…スルーホール、１５…絶縁層、１６…導電体、１７，１８…平坦化領域、２１，２２…フィンガー電極
【図１】
2008300440.tif 000004
【図２】
2008300440.tif 000005
【図３】
2008300440.tif 000006
【図４】
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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】
2008300440.tif 000012
【図１０】
2008300440.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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