(57)【要約】  【課題】  ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置する。  【解決手段】  半導体基板１の裏面１ａに、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を互いに接近させて同時に形成し、この半導体基板１の裏面１ａからｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝１ｂを形成して、これらｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の外側端部同士を分離させることにより、この凹溝１ｂを挟んでｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が互いに接近して配置される。  【選択図】      図１
2008066316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１）の裏面（１ａ）に、線状のｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を夫々交互に形成し、これら両拡散層（２，３）に正負の裏面電極（４，５）を別々に接続する裏面接合型太陽電池において、
前記半導体基板（１）の裏面（１ａ）に、ｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を互いに接近させて同時に形成し、この半導体基板（１）の裏面（１ａ）からｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝（１ｂ）を形成して、これらｐ＋型拡散層（２）及びｎ＋型拡散層（３）の外側端部同士を分離させたことを特徴とする裏面接合型太陽電池。
【請求項２】
半導体基板（１）の裏面（１ａ）に、線状のｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を夫々交互に形成し、これら両拡散層（２，３）に正負の裏面電極（４，５）を別々に接続する裏面接合型太陽電池の製造方法において、
前記半導体基板（１）の裏面（１ａ）にｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を互いに接近させて同時に形成する工程と、この半導体基板（１）の裏面（１ａ）からｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝（１ｂ）を形成して両拡散層（２，３）の外側端部同士を分離させる工程と、この溝形成工程により分離したｐ＋型拡散層（２）の露出面（２ａ）とｎ＋型拡散層（３）の露出面（３ａ）に正負の裏面電極（４，５）を別々に接続する工程からなることを特徴とする裏面接合型太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記凹溝（１ｂ）を半導体基板（１）の裏面（１ａ）の全長に亘って形成し、この凹溝（１ｂ）の上に交差させて裏面電極（４，５）同士を連結した請求項２記載の裏面接合型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、受光面と反対の裏面に正負の電極が配置される裏面接合型（バックコンタクト型）太陽電池の構造及びその製造方法に関する。
詳しくは、半導体基板の裏面に、線状のｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々交互に形成し、これら両拡散層に正負の裏面電極を別々に接続する裏面接合型太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の裏面接合型太陽電池及び製造方法として、シリコン基板の裏面側に不純物拡散のマスクとして酸化シリコン膜を形成し、その所定部分をエッチング除去してから、ｎ型拡散層（ｎ+領域）を形成し、次に不純物拡散のマスクとしての酸化シリコン膜を除去してから、ｐ型拡散層（ｐ+領域）を形成し、その上には、ｎ型拡散層と点状に接触する裏面電極と、ｐ型拡散層と点状に接触する電極が夫々形成され、これら両拡散層と両電極とを、シリコン基板の裏面側の対向部で夫々合流するように櫛歯状に形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、半導体基板の裏面にライン状のｎ＋型拡散層とｐ＋型拡散層とが、夫々交互に同一の間隔（ピッチ）で形成されたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６４５５６号公報（第２−３頁、図１，４）
【特許文献２】特開２００４−７１８２８号公報（第２頁、図１（ａ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来の裏面接合型太陽電池及び製造方法では、光電変換効率の向上を図る目的から、線状のｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて配置することが望ましいが、半導体基板の裏面側にｐ型及びｎ型の不純物を互いに接近させて配置した状態で熱拡散させると、熱の伝わり難い基板内部よりも熱の伝わり易い基板外側の方が広く拡散成長するため、これらｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層の外側端部同士が基板外側において接触してしまい、正負の電極から電流を取り出せないという問題があった。
この問題を解決するには、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない距離まで離さなければならず、このような配置では、光の入射により発生した電子と正孔がｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層まで移動する距離が長くなるため、電子が移動途中で消滅することもあって、光電変換効率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明のうち請求項１、２記載の発明は、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置することを目的としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明の目的に加えて、凹溝の形成位置に関係なく裏面電極を配線連絡することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、半導体基板の裏面に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、この半導体基板の裏面からｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝を形成して、これらｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層の外側端部同士を分離させたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、半導体基板の裏面にｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成する工程と、この半導体基板の裏面からｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝を形成して両拡散層の外側端部同士を分離させる工程と、この溝形成工程により分離したｐ＋型拡散層の露出面とｎ＋型拡散層の露出面に正負の裏面電極を別々に接続する工程からなることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に、前記凹溝を半導体基板の裏面の全長に亘って形成し、この凹溝の上に交差させて裏面電極同士を連結した構成を加えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のうち請求項１、２記載の発明は、半導体基板の裏面に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、この半導体基板の裏面からｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する境界部分へ向け凹溝を形成して、これらｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層の外側端部同士を分離させることにより、この凹溝を挟んでｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層が互いに接近して配置される。
従って、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置することができる。
その結果、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない距離まで離す必要がある従来のものに比べ、光の入射により発生した電子と正孔がｐ型拡散層及びｎ型拡散層まで移動する距離が格段に短くなるため、光電変換効率を向上できる。
更に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を同時に形成するので、これら両拡散層を別々に形成する従来のものに比べ、簡単に短時間でしかも安価で製造できる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明の効果に加えて、凹溝を半導体基板の裏面の全長に亘って形成し、この凹溝の上に交差させて裏面電極同士を連結することにより、凹溝の形成が裏面電極の配線連絡と邪魔にならない。
従って、凹溝の形成位置に関係なく裏面電極を配線連絡することができる。
その結果、凹溝の位置制御を詳細に行う必要がないから、マルチブレードマシンなどの切断機により機械的に形成することが可能となって、溝形成時間を大幅に短縮化できて生産性が向上するばかりでなく、製造コストの更なる低減も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の裏面接合型太陽電池Ａは、図１〜図４に示す如く、ｐ−型（又はｎ−型）の半導体基板１の裏面１ａに、線状のｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を夫々交互に接近させて同時に形成し、この半導体基板１の裏面１ａからｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う境界部分へ向け凹溝１ｂを形成して、これらｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の外側端部同士を分離させると共に、この分離したｐ＋型拡散層２の露出面２ａとｎ＋型拡散層３の露出面３ａに正負の裏面電極４，５を夫々接続することで、受光面１ｄと反対側から通電可能にしている。
【００１０】
上記ｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３は、シリコン単結晶や多結晶シリコンからなるの半導体基板１の裏面１ａに、ｐ型の不純物として例えばボロンなどのペースト２′と、ｎ型の不純物として例えばリンなどのペースト３′を、パターン印刷するなどの手法で夫々所望形状に塗布する。
【００１１】
これらｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′は、ほぼ平行な線状に夫々接近して配置され、それを含め半導体基板１全体を焼成するなどして所定温度まで加熱することにより、これらｐ型不純物２′及びｎ型不純物３′が半導体基板１の内部に夫々同時に熱拡散して、ｐ＋型拡散層２の領域とｎ＋型拡散層３の領域が夫々交互に接近したままで同時形成される。
【００１２】
そして、上記熱拡散工程では、熱の伝わり難い半導体基板１の内部よりも熱の伝わり易い半導体基板１の外側である裏面１ａ近くの方が広く拡散成長するため、この半導体基板１の裏面１ａ側において、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触してしまう。
【００１３】
そこで、この半導体基板１の裏面１ａから上記ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う境界部分へ向け、その境界線に沿って凹溝１ｂを部分的に形成することにより、これらｐ＋型拡散層２の外側端部とｎ＋型拡散層３の外側端部とを完全に分離して、該凹溝１ｂの底部に半導体基板１のシリコンからなる基板部分１ｃが露出するようにしている。
【００１４】
この凹溝１ｂの形成方法としては、例えばマルチブレードマシンなどの切断機により機械的に切断加工して直線状に凹設するか、又はレーザー光線などの照射により切断加工して直線状に凹設する方法が一般的であるが、それ以外にエッチング液などによる化学的な方法で部分的に凹設することも可能である。
【００１５】
更に、上記溝形成工程によって分離したｐ＋型拡散層２の露出面２ａとｎ＋型拡散層３の露出面３ａには、これら露出面２ａ，３ａと同じ線状に形成された正負の裏面電極４，５を夫々接続している。
【００１６】
なお、図示例の場合には、上記ｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′とが櫛歯形状にパターン印刷され、これらを熱拡散させることにより、ｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の領域が櫛歯形状に同時形成され、これら櫛歯状に噛み合うｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３に、同じ櫛歯形状の裏面電極４，５を形成している。
【００１７】
また、上記半導体基板１の受光面１ｄ側には、この半導体基板１がｐ−型である場合にはｎ＋型の受光側拡散層６を形成し、半導体基板１がｎ−型の場合にはｐ＋型の受光側拡散層６を形成しており、その表面側には必要に応じて図示せる如く、反射防止膜７を形成することも可能である。
【００１８】
次に、本発明の裏面接合型太陽電池Ａの製造方法について、特に半導体基板１の裏面１ａ側を中心に工程順に従って説明する。
先ず、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す如く、半導体基板１の裏面１ａに、ｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′を線状に夫々交互に接近させて、パターン印刷するなどの手法により、ほぼ平行に塗布するか、又は図示せる如く櫛歯状に塗布する。
また、この際、半導体基板１の受光面１ｄには、受光側拡散層６を形成するためのｎ型又はｐ型の不純物ペースト６′を塗布する。
【００１９】
その後、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す如く、少なくともｐ型不純物のペースト２′及びｎ型不純物のペースト３′を加熱して同時に熱拡散させると、半導体基板１の内部にｐ＋型拡散層２の領域とｎ＋型拡散層３の領域が同時に形成される。
【００２０】
この際、半導体基板１の内外に発生する加熱温度差で、半導体基板１の内部よりも外側である裏面１ａ近くの方が広く拡散成長するため、半導体基板１の裏面１ａ側で、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する。
【００２１】
この状態で、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示す如く、この半導体基板１の裏面１ａから上記ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う境界部分へ向け、その境界線に沿って凹溝１ｂを、マルチブレードマシンなどの切断機やレーザー光線の照射などによって部分的に形成する。
それにより、これらｐ＋型拡散層２の外側端部とｎ＋型拡散層３の外側端部とを完全に分離して、該凹溝１ｂの底部に半導体基板１のシリコンからなる基板部分１ｃが露出する。
【００２２】
それ以降は、上記溝形成工程によって分離したｐ＋型拡散層２の露出面２ａとｎ＋型拡散層３の露出面３ａに、同じ線状に形成された正負の裏面電極４，５を夫々接続して、裏面１ａ側の製造工程が完了する。
【００２３】
従って、本発明の裏面接合型太陽電池Ａ及び製造方法は、上記凹溝１ｂを挟んでｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が互いに接近して細かく配置されるため、光の入射により発生した電子と正孔がｐ型拡散層２及びｎ型拡散層３まで移動する距離が格段に短くなって、光電変換効率が向上する。
【００２４】
更に、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を同時に形成するため、これら両拡散層２，３を簡単に短時間で製造できるという利点がある。
【００２５】
また特に図示例の如く、ｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の領域と裏面電極４，５が夫々櫛歯形状などのように折れ曲がって形成される場合には、半導体基板１の裏面１ａの幅方向全長に亘って凹溝１ｂを形成しても、その後工程で該凹溝１ｂの上に交差させて裏面電極４，５同士を連結すれば、凹溝１ｂの形成が裏面電極４，５の配線連絡と邪魔にならないため、凹溝１ｂの形成位置に関係なく裏面電極４，５を配線連絡できるという利点がある。
【００２６】
尚、前示実施例では、半導体基板１の受光面１ｄ側にｎ＋型又はｐ＋型の受光側拡散層６を形成し、その表面側に反射防止膜７を形成したが、これに限定されず、受光面１ｄ側の構造はそれ以外の従来周知な他の構造であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の裏面接合型太陽電池の一実施例を示す縦断側面図で、その要部を部分拡大して示している。
【図２】同縮小底面図であり、その一部を切欠して示している。
【図３】本発明の裏面接合型太陽電池の製造方法の一実施例を示す縦断側面図で、その工程を（ａ）〜（ｃ）に順次示しており、要部を部分拡大して示している。
【図４】図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する縮小底面図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  裏面接合型太陽電池              １  半導体基板
１ａ  裏面                          １ｂ  凹溝
１ｃ  基板部分                      １ｄ  受光面
２  ｐ＋型拡散層                     ２′  ｐ型不純物（ペースト）
２ａ  露出面                        ３  ｎ＋型拡散層 
３′  ｎ型不純物（ペースト）        ３ａ  露出面
４  裏面電極                        ５  裏面電極
６  受光側拡散層                    ６′  ｎ型又はｐ型の不純物ペースト
７  反射防止膜
【図１】
2008066316.tif 000003
【図２】
2008066316.tif 000004
【図３】
2008066316.tif 000005
【図４】
2008066316.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月31日(2005.1.31)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来の裏面接合型太陽電池及び製造方法では、光電変換効率の向上を図る目的から、線状のｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて配置することが望ましいが、半導体基板の裏面側にｐ型及びｎ型の不純物を互いに接近させて配置した状態で熱拡散させると、拡散成長するため、これらｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層の外側端部同士が基板外側において接触してしまい、正負の電極から電流を取り出せないという問題があった。
この問題を解決するには、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない距離まで離さなければならず、このような配置では、光の入射により発生した電子と正孔がｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層まで移動する距離が長くなるため、光電変換効率が低下するという問題があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
そして、上記熱拡散工程では、拡散成長するため、この半導体基板１の裏面１ａ側において、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触してしまう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、上記半導体基板１の受光面１ｄ側には、この半導体基板１がｐ−型である場合にはｐ＋型の受光側拡散層６を形成し、半導体基板１がｎ−型の場合にはｎ＋型の受光側拡散層６を形成しており、その表面側には必要に応じて図示せる如く、反射防止膜７を形成することも可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この際、拡散成長するため、半導体基板１の裏面１ａ側で、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する。