(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および該第１面の裏側に位置する第２面を有する半導体基板と、
該半導体基板の前記第２面の上に位置しているパッシベーション層と、
該パッシベーション層の上に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している状態で位置している電極と、
前記パッシベーション層の上に位置している保護層と、を備えており、
前記電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに、前記半導体基板の周縁部に沿って位置し、前記パッシベーション層を厚さ方向に貫通している状態で位置している線状電極部を有し、
前記保護層は、前記パッシベーション層と前記電極との間に位置している部分を有しており、
前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに、前記保護層の周縁部に切り欠き状の間隙領域が位置している、太陽電池素子。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池素子であって、
前記保護層の前記間隙領域は、前記保護層の外縁に近づくにつれて拡がっている、太陽電池素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子であって、
前記線状電極部は、複数の線状電極部分を含み、
前記半導体基板は、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で位置する側面を有し、
前記半導体基板を前記側面側から平面透視したときに、前記複数の線状電極部分のうちの互いに隣り合う線状電極部分が、互いに一部が重なっている状態で位置している、太陽電池素子。
【請求項４】
第１面および該第１面の裏側に位置する第２面を有する半導体基板と、
該半導体基板の前記第２面の上に位置しているパッシベーション層と、
該パッシベーション層の上に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している状態で位置している電極と、
前記パッシベーション層の上に位置している保護層と、を備えており、
前記電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに前記半導体基板の周縁部に沿って環状に位置しているとともに前記保護層の全領域を包囲しており、前記パッシベーション層を厚さ方向に貫通している状態で位置している線状電極部を有し、
前記保護層は、前記パッシベーション層と前記電極との間に位置している部分を有する、太陽電池素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記線状電極部は前記半導体基板に接している、太陽電池素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに、前記線状電極部と前記半導体基板の周縁部との間にも位置している、太陽電池素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記電極は、前記パッシベーション層および前記保護層の側面側にも位置している、太陽電池素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記電極は、前記線状電極部である第１電極と、第２電極と、第３電極と、を含み、
前記第２電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに前記半導体基板の前記第２面上のうちの前記第１電極で囲まれた領域に位置し、前記保護層および前記パッシベーション層を貫通しており且つ前記第２面に接している状態で位置しており、
前記第３電極は、前記保護層の上において、前記第１電極および前記第２電極のそれぞれに電気的に接続している状態で位置し、
前記保護層は、前記パッシベーション層と前記第３電極との間に位置している、太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換効率の高い結晶シリコン系の太陽電池素子として、ＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell）構造の太陽電池素子が知られている。このような太陽電池素子は、シリコン基板上において、パッシベーション層と、このパッシベーション層を保護する保護層と、この保護層の上に位置している電極と、を備えている（例えば、特開２０１２−２５３３５６号公報の記載を参照）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
太陽電池素子および太陽電池素子が開示される。【０００４】
太陽電池素子の一態様は、半導体基板と、パッシベーション層と、電極と、保護層と、を備えている。前記半導体基板は、第１面および該第１面の裏側に位置する第２面を有する。前記パッシベーション層は、前記半導体基板の前記第２面の上に位置している。前記電極は、前記パッシベーション層の上に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している状態で位置している。前記保護層は、前記パッシベーション層の上に位置している。前記電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに、前記半導体基板の周縁部に沿って位置し、前記パッシベーション層を厚さ方向に貫通している状態で位置している線状電極部、を有する。前記保護層は、前記パッシベーション層と前記電極との間に位置している部分を有する。前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに、前記保護層の周縁部に切り欠き状の間隙領域が位置している。
太陽電池素子の一態様は、半導体基板と、パッシベーション層と、電極と、保護層と、を備えている。前記半導体基板は、第１面および該第１面の裏側に位置する第２面を有する。前記パッシベーション層は、前記半導体基板の前記第２面の上に位置している。前記電極は、前記パッシベーション層の上に位置し、前記半導体基板に電気的に接続している状態で位置している。前記保護層は、前記パッシベーション層の上に位置している。前記電極は、前記半導体基板を前記第２面側から平面透視したときに前記半導体基板の周縁部に沿って環状に位置しているとともに前記保護層の全領域を包囲しており、前記パッシベーション層を厚さ方向に貫通している状態で位置している線状電極部、を有する。前記保護層は、前記パッシベーション層と前記電極との間に位置している部分を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態から第５実施形態に係る太陽電池素子の一例の第１面側の外観を示す平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る太陽電池素子の一例の第２面側の外観を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のIII部の一例の外観を示す拡大平面図である。
【図４】図４は、図１および図２のIV−IV線に沿って太陽電池素子を切断した際の端面を示す端面図である。
【図５】図５は、図４のＶ部の一例の端面を示す拡大端面図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｆ）は、それぞれ第１実施形態に係る太陽電池素子の図４の端面に対応する部分の製造途中の状態を例示する端面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る太陽電池素子の一例の第２面側の外観を示す平面図である。
【図８】図８は、図７のVIII部の一例の外観を示す拡大平面図である。
【図９】図９は、図７のIX−IX線に沿って太陽電池素子を切断した際の端面を示す端面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ部の一例の端面を示す拡大端面図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る太陽電池素子の一例の第２面側の外観を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のXII部の一例の外観を示す拡大平面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る太陽電池素子のうちの図９のＸ部に対応する部分の一例の端面を示す拡大端面図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係る太陽電池素子の一例の第２面側の外観を示す平面図である。
【図１５】図１５は、第５実施形態に係る太陽電池素子の一例の第２面側の外観を示す平面図である。
【図１６】図１６は、参考例に係る太陽電池素子のうちの図９のＸ部に対応する部分の一例の端面を示す拡大端面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
発電効率が高い結晶シリコン系の太陽電池素子として、例えば、ＰＥＲＣ構造を有する太陽電池素子がある。この太陽電池素子は、例えば、シリコン基板上において、パッシベーション層と、このパッシベーション層を保護する保護層と、この保護層の上に位置している電極と、を備えている。この電極は、例えば、保護層上において、電極を形成するための材料（電極形成用材料ともいう）を加熱することで形成され得る。
【０００８】
しかしながら、例えば、電極形成用材料を加熱することで電極を形成する際に、保護層のうち、電極形成用材料に覆われていない周縁部は、電極形成用材料で覆われている他の部分よりも温度が上昇しやすい。このため、半導体基板の周縁部に沿った保護層の周縁部では、例えば、加熱時の膨張量および冷却時の収縮量が大きく、温度変化による変形が大きくなる。このため、例えば、保護層の周縁部において、パッシベーション層と保護層との間、および保護層と電極との間の少なくとも一方で剥がれが生じやすい。そして、例えば、シリコン基板の周縁部から中央部側に向かって保護層または電極が剥がれると、太陽電池素子の電気特性が低下するおそれがある。また、例えば、パッシベーション層あるいは保護層の上では、電極がシリコン基板上に直接形成された構造と比較して電極の密着力が低下する。そのため、実使用環境下において、加熱および冷却による電極の膨張および収縮により、シリコン基板の周縁部から中央部側に向かって電極の剥がれが生じやすい。
【０００９】
そこで、本願発明者らは、電気特性が低下しにくい太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法を提供する技術を創出した。これについて、以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図１から図１６には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、例えば、後述する太陽電池素子１０の受光面である第１面１０ａ上の表第１電極６ａの長手方向が＋Ｙ方向とされ、この表第１電極６ａの短手方向が＋Ｘ方向とされ、第１面１０ａの法線方向が＋Ｚ方向とされている。
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．太陽電池素子の基本的構成＞
図１から図５に示すように、太陽電池素子１０は、表（おもて）面側に位置する第１面１０ａおよびこの第１面１０ａの反対側に位置する第２面１０ｂを有している。また、太陽電池素子１０は、半導体基板１と、パッシベーション層４と、保護層１１と、反射防止層５と、表面電極６と、裏面電極８と、を備えている。
【００１２】
半導体基板１は、太陽電池素子１０と同様に、表（おもて）面側に位置する第１面１ａおよびこの第１面１ａの反対側に位置する第２面１ｂを有している。
【００１３】
半導体基板１の少なくとも第２面１ｂの上には、パッシベーション層４が位置している。このパッシベーション層４の上には、保護層１１が位置している。半導体基板１の第１面１ａ側には、表面電極６が位置している。表面電極６には、表第１電極６ａ、表第２電極６ｂおよび表第３電極６ｃが含まれている。半導体基板１の第２面１ｂ側には、裏面電極８が位置している。裏面電極８には、裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂ、裏第３電極８ｃおよび裏第４電極８ｄが含まれている。
【００１４】
そして、裏第１電極（第１金属部ともいう）８ａは、例えば、太陽電池素子１０を第２面１０ｂ側から平面透視したときに、半導体基板１の周縁部に沿って位置している線状の電極部（線状電極部ともいう）である。ここで、半導体基板１の周縁部は、太陽電池素子１０を第２面１０ｂ側から平面透視したときに、半導体基板１の外周の縁部を成している部分である。さらに、この裏第１電極８ａは、例えば、パッシベーション層４を厚さ方向に貫通している状態で位置している。この明細書では、太陽電池素子１０を第２面１０ｂ側から平面透視することと、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視することとを、同義なものとして用いている。このため、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときには、裏第１電極８ａは、半導体基板１の周縁部に沿ったパッシベーション層４の周縁部に沿って位置している。例えば、半導体基板１が平面視して多角形状であれば、裏第１電極８ａは、半導体基板１の各辺部に対して１以上の電極領域を有していればよい。図２から図５の例では、裏第１電極８ａは、半導体基板１の周縁部に沿って環状に位置している。別の観点から言えば、裏第１電極８ａは、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、この裏第１電極８ａよりも外側に位置しているパッシベーション層４と、この裏第１電極８ａよりも内側に位置しているパッシベーション層４とで挟まれている。また、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときには、裏第１電極８ａは、保護層１１のうちの全領域または外周部を除く領域を囲んでいる。
【００１５】
線状または点状の多数の裏第２電極（第２金属部ともいう）８ｂが、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、半導体基板１の第２面１ｂ上の領域のうちの裏第１電極８ａで囲まれた領域（第１領域ともいう）Ａ１内に位置している。裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂは双方とも半導体基板１の第２面１ｂに接している。
【００１６】
裏第３電極８ｃは、例えば、保護層１１の上において、裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂのそれぞれに電気的に接続している状態で位置している。別の観点から言えば、保護層１１は、例えば、パッシベーション層４と第３電極８ｃとの間に位置している部分である。
【００１７】
ここで、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、保護層１１の周縁部が裏面電極８の周縁部よりも外側に位置してもよい。別の観点から言えば、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、保護層１１は、半導体基板１の第２面１ｂ上の領域のうちの裏第１電極８ａよりも外側の領域（第２領域Ａ２ともいう）にも位置していてもよい。
【００１８】
＜１−２．太陽電池素子の具体的構成＞
次に、太陽電池素子１０の具体的構成について説明する。半導体基板１は、第１半導体領域２および第２半導体領域３を有している。第１半導体領域２と第２半導体領域３とはｐｎ接合を形成している。半導体基板１には、例えば第１導電型を有する単結晶または多結晶のシリコン基板が用いられる。例えば、第１導電型がｐ型である場合には、シリコン基板が含有する所定のドーパント元素として、ボロンあるいはガリウムなどが採用される。半導体基板１の厚みは、例えば、２５０μｍ以下とされ、さらに薄い１５０μｍ以下とされてもよい。半導体基板１の形状は、特に限定されないが、例えば、平面視した状態で四角形状であれば、半導体基板１の製作が容易である。第１実施形態では、半導体基板１は、主として第１半導体領域２を含む。
【００１９】
第２半導体領域３は、例えば、半導体基板１の第１面１ａ側に位置している。第２半導体領域３は、例えば、第１導電型とは異なる第２導電型を有する半導体領域である。例えば、第１導電型がｐ型である場合には、第２導電型としてはｎ型が採用される。例えば、第２導電型がｎ型である場合には、半導体基板１の第１面１ａ側の表層部にリンなどのドーパント元素を拡散させることで、第２半導体領域３を形成することができる。このとき、例えば、半導体基板１における第２導電型の第２半導体領域３以外の領域が第１導電型の第１半導体領域２となり得る。
【００２０】
図４に示すように、半導体基板１の第１面１ａは、例えば、凹凸部７を有していてもよい。凹凸部７における凸部の高さは、例えば、０．１μｍから１０μｍ程度とされる。凹凸部７の凸部の幅は、例えば、１μｍから２０μｍ程度とされる。凹凸部７の凹部の面形状には、例えば、球面状または逆ピラミッド形状などの面形状が適用され得る。
【００２１】
パッシベーション層４は、例えば、少なくとも半導体基板１の第２面１ｂに接触している。換言すれば、パッシベーション層４は、例えば、第１半導体領域２の第２面１ｂ側に位置している。パッシベーション層４の素材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンなどから選択される１種以上の素材が採用される。パッシベーション層４は、例えば、内蔵電界による電界パッシベーション効果と、界面のダングリングボンドを終端することによるパッシベーション効果（ケミカルパッシベーションともいう）と、を含むパッシベーション効果を発揮し得る。内蔵電界による電界パッシベーション効果は、例えば、パッシベーション層４の存在によって、半導体基板１の第２面１ｂとパッシベーション層４との界面付近に電界が形成されることで生じ得る。
【００２２】
ここで、例えば、パッシベーション層４の固定電荷密度が大きいほど、より大きな電界パッシベーション効果が実現される。例えば、第１半導体領域２がｐ型のシリコンであれば、パッシベーション層４が負の固定電荷を有していれば、より大きな電界パッシベーション効果が実現され得る。ケミカルパッシベーションについては、例えば、界面準位密度が小さくなるほど、より大きなパッシベーション効果が実現され得る。ここで、パッシベーション層４が存在していれば、上記パッシベーション効果によって、半導体基板１の第２面１ｂにおける少数キャリアの再結合が低減される。これにより、例えば、太陽電池素子１０の開放電圧および短絡電流が高まる。その結果、太陽電池素子１０の出力特性が向上する。パッシベーション層４の厚さの平均値は、例えば、３ｎｍから２００ｎｍ程度とされる。パッシベーション層４は、例えば、半導体基板１の第１面１ａ側にも位置していてもよい。
【００２３】
半導体基板１の第２面１ｂにおいて、例えば、パッシベーション層４が位置していない多数の領域は、非パッシベーション部である。非パッシベーション部は、パッシベーション層４上に位置している裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂと、半導体基板１との間における電気的接触を得るためのコンタクト部として機能する。換言すれば、例えば、裏面電極８の一部が、非パッシベーション部上に存在している。半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、裏第２電極８ｂの径（または幅）は、例えば、１０μｍから１５０μｍ程度とされる。また、複数の裏第２電極８ｂがならんでいるピッチは、例えば、０．０５ｍｍから２．０ｍｍ程度とされる。また、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、裏第１電極８ａの幅は、例えば、３０μｍから２００μｍ程度とされる。ここで、裏第１電極８ａは、例えば、環状にならんでいる複数の線状電極部分によって構成されていてもよい。この場合には、各線状電極の長さは、例えば、１０ｍｍから４０ｍｍ程度とされる。
【００２４】
保護層１１は、例えば、パッシベーション層４の上に位置している。この保護層１１は、例えば、パッシベーション層４を保護することができる。保護層１１の厚さは、例えば、５０ｎｍから１０μｍ程度とされる。保護層１１の素材には、例えば、パッシベーション層４とは異なる素材として、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンなどのうちの１種以上の素材が採用され得る。保護層１１の素材には、例えば、パッシベーション層４と同様な素材が採用されてもよい。
【００２５】
反射防止層５は、例えば、太陽電池素子１０における光の反射を低減させる役割を有している。反射防止層５は、例えば、半導体基板１の第１面１ａ側に位置している。反射防止層５の素材には、例えば、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどが適用される。反射防止層５の厚さは、例えば、半導体基板１および反射防止層５の素材に応じて適宜設定され得る。これにより、太陽電池素子１０において、例えば、特定波長領域の光が反射し難い条件が実現される。上記の「特定波長領域の光」は、例えば、太陽電池素子１０が光電変換可能な波長範囲の光を指す。ここで、例えば、「特定波長領域の光」が、太陽光の照射強度がピークを示す波長（ピーク波長ともいう）およびこのピーク波長の前後の波長を含む波長領域の光を指すものであれば、太陽電池素子１０の光電変換効率が高まり得る。半導体基板１が結晶シリコン基板である場合には、反射防止層５の屈折率は、例えば、１．８から２．３程度とされる。反射防止層５の厚さの平均は、例えば、２０ｎｍから１２０ｎｍ程度とされる。反射防止層５は、例えば、半導体基板１の側面１ｃ側に位置していてもよい。側面１ｃは、例えば、半導体基板１において第１面１ａと第２面１ｂとを接続している面である。
【００２６】
第３半導体領域９は、例えば、半導体基板１のうちの第２面１ｂ側に位置している。第３半導体領域９の導電型には、例えば、第１半導体領域２と同一の導電型が適用される。例えば、第１半導体領域２の第１導電型がｐ型であれば、第３半導体領域９の導電型としてｐ型が採用される。ここで、例えば、第３半導体領域９が含有するドーパントの濃度は、第１半導体領域２が含有するドーパントの濃度よりも高い。第３半導体領域９は、例えば、半導体基板１の第２面１ｂ側において内部電界を形成する。これにより、例えば、半導体基板１の第２面１ｂの表面近傍では、少数キャリアの再結合による光電変換効率の低下が生じにくい。第３半導体領域９は、例えば、半導体基板１の第２面１ｂ側の表層部に、ボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることで形成され得る。ここで、第１半導体領域２が含有するドーパント元素の濃度は、例えば、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。第３半導体領域９が含有するドーパント元素の濃度は、例えば、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。第３半導体領域９は、例えば、裏第２電極８ｂと半導体基板１との接触部分に存在する。また、第３半導体領域９は、例えば、裏第１電極８ａと半導体基板１との接触部分に存在してもよい。
【００２７】
表面電極６は、例えば、半導体基板１の第１面１ａ側に位置している。図１に示すように、表面電極６には、例えば、複数の表面バスバー電極としての表第１電極６ａと、多数の線状の表面フィンガー電極としての表第２電極６ｂとが含まれる。表第１電極６ａのうちの少なくとも一部は、複数の表第２電極６ｂと交差している。これにより、表第１電極６ａは、複数の表第２電極６ｂと電気的に接続している。表第２電極６ｂの短手方向における幅は、例えば、５０μｍから２００μｍ程度とされる。表第１電極６ａの短手方向における幅は、例えば、１．３ｍｍから２．５ｍｍ程度とされる。換言すれば、表第２電極６ｂの短手方向の幅は、表第１電極６ａの短手方向の幅よりも小さい。複数の表第２電極６ｂのうちの隣り合う表第２電極６ｂ同士の間隔は、例えば、１ｍｍから３ｍｍ程度とされる。表面電極６の厚さは、例えば、１０μｍから４０μｍ程度とされる。表第２電極６ｂと同様な形状を有する表面補助電極としての表第３電極６ｃは、例えば、半導体基板１の周縁部に沿って位置し、表第２電極６ｂ同士を電気的に接続してもよい。また、例えば、表面電極６の素材には、主に銀または銅などが適用される。
【００２８】
図２から図４に示すように、裏面電極８には、例えば、上述した裏第1電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃならびに複数の裏面バスバー電極としての裏第４電極８ｄが含まれている。裏第４電極８ｄの短手方向における幅は、例えば、１．３ｍｍから３ｍｍ程度とされる。裏第３電極８ｃの厚さは、例えば、１０μｍから４０μｍ程度とされる。裏第４電極８ｄの素材には、例えば、主に銀または銅などが適用される。裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃの素材には、例えば、主にアルミニウムが適用される。
【００２９】
図３から図５に示すように、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときには、保護層１１の周縁部の近傍において、裏第１電極８ａが、パッシベーション層４の周縁部に沿って、パッシベーション層４の周縁部よりも内側に位置している。図３から図５の例では、裏第１電極８ａは、パッシベーション層４を貫通している状態で、環状の１本の線状電極部で構成されている。
【００３０】
図５に示すように、ここでは、例えば、第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４および保護層１１は、裏第１電極８ａによって側方から包囲され、裏第３電極８ｃによって第２面１０ｂ側から覆われている。このため、例えば、表面電極６および裏面電極８の形成工程における加熱時に保護層１１の温度が上昇しにくくなり、温度変化に応じた保護層１１の膨張および収縮による影響が低減される。これにより、保護層１１の膨張および収縮による応力が低減してパッシベーション層４から剥がれにくい。また、例えば、裏面電極８も、半導体基板１の周縁部に沿った裏第１電極８ａにおいて半導体基板１に密着することで、裏面電極８が半導体基板１から剥がれにくい。その結果、例えば、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性が低下しにくい。また、第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４および保護層１１の側面が裏第１電極８ａによって包囲されている。これにより、例えば、太陽電池素子１０の周縁部からパッシベーション層４および保護層１１に向けた水分の浸入が低減され得る。このため、例えば、第１領域Ａ１におけるパッシベーション層４の劣化が低減され得る。その結果、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性が低下しにくい。したがって、太陽電池素子１０における実使用環境下での長期信頼性が向上し得る。
【００３１】
＜１−３．太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１０の製造方法の一例について、図６（ａ）から図６（ｆ）を参照しながら説明する。
【００３２】
まず、図６（ａ）に示すように、ｐ型の第１半導体領域２を有する半導体基板１を準備する。半導体基板１は、例えば、既存の鋳造法などで形成される。以下では、半導体基板１として、ｐ型の導電型を有する多結晶シリコン基板を用いた例について説明するが、半導体基板１は、ｎ型の導電型を有していてもよいし、単結晶シリコン基板などのその他の半導体基板であってもよい。ここでは、最初に、例えば、鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを、例えば、２５０μｍ以下の厚みにスライスして半導体基板１を得る。その後、例えば、半導体基板１の切断面の機械的なダメージ層および汚染層を洗浄するために、半導体基板１の側面１ｃを含む表面をＮａＯＨ、ＫＯＨ、フッ酸またはフッ硝酸などの溶液でごく微量エッチングしてもよい。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体基板１の第１面１ａに凹凸部７を形成する。凹凸部７の形成方法としては、例えば、ＮａＯＨなどのアルカリ溶液またはフッ硝酸などの酸溶液を使用したウエットエッチング法または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などを使用したドライエッチング法を用いることができる。ウエットエッチング法を用いる場合には、例えば、半導体基板１の第２面１ｂ側に形成された凹凸部を、必要に応じて除去してもよい。
【００３４】
次に、図６（ｃ）に示すように、上記工程で形成された凹凸部７を有する半導体基板１の第１面１ａ側の表層部に第２半導体領域３を形成する。
【００３５】
第２半導体領域３は、例えば、ペースト状態にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）を半導体基板１の表面に塗布してリンを熱拡散させる塗布熱拡散法、またはガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）をリンの拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。第２半導体領域３は、例えば、０．２μｍから２μｍ程度の深さと、４０Ω／□から２００Ω／□程度のシート抵抗とを有するように形成される。例えば、気相熱拡散法では、ＰＯＣｌ３などの拡散ガスを含む雰囲気中で６００℃から８００℃程度の温度において１５分間から３０分間程度の時間、半導体基板１に熱処理を施すことで、燐ガラスを半導体基板１の表面に形成する。その後、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスの雰囲気中で８００℃から９００℃程度の高い温度において１０分間から４０分間程度の時間、半導体基板１に熱処理を施すことで、燐ガラスから半導体基板１の表層部にリンが拡散して、半導体基板１の第１面１ａ側の表層部に第２半導体領域３が形成される。
【００３６】
ここで、例えば、上記第２半導体領域３の形成工程において第２面１ｂ側にも第２半導体領域３が形成された場合には、第２面１ｂ側に形成された第２半導体領域３をエッチングして除去する。これにより、半導体基板１のうちの第２面１ｂにｐ型の第１半導体領域２を露出させる。ここでは、例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板１の第２面１ｂ側を浸すことで、半導体基板１の第２面１ｂ側に形成された第２半導体領域３を除去することができる。その後に、第２半導体領域３を形成する際に半導体基板１の第１面１ａ側に付着した燐ガラスをエッチングで除去する。ここで、例えば、側面１ｃ側に形成された第２半導体領域３をエッチングで除去してもよい。このように、半導体基板１の第１面１ａ側に燐ガラスを残存させた状態で半導体基板１の第２面１ｂ側に形成された第２半導体領域３を除去すれば、半導体基板１の第１面１ａ側の第２半導体領域３が、除去されにくく、ダメージを受けにくい。
【００３７】
ここで、例えば、第２半導体領域３の形成工程において、半導体基板１の第２面１ｂ側に予め拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法などによって半導体基板１の第１面１ａ側に第２半導体領域３を形成した後に、拡散マスクを除去してもよい。このようなプロセスによっても、図６（ｃ）に示す構造を形成することができる。この場合には、半導体基板１の第２面１ｂ側には第２半導体領域３が形成されず、半導体基板１の第２面１ｂ側の第２半導体領域３を除去する工程が不要となる。
【００３８】
第２半導体領域３の形成方法は、上記方法に限定されるものでもなく、例えば、薄膜技術を用いて、ｎ型の水素化アモルファスシリコン膜または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。
【００３９】
以上により、半導体基板１の第１面１ａ側にｎ型の第２半導体領域３が位置し、且つ、表面に凹凸部７が形成された、ｐ型の第１半導体領域２を含む半導体基板１を準備することができる。
【００４０】
次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１の少なくとも第２面１ｂ側にパッシベーション層４を形成する。パッシベーション層４の形成方法としては、例えば、原子層堆積(ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition)法またはプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法などが用いられる。ここでは、例えば、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１における第２面１ｂ側だけでなく第１面１ａ側および側面１ｃ側にもパッシベーション層４が形成されてもよい。
【００４１】
ここで、例えば、ＡＬＤ法を採用する場合には、まず、成膜装置のチャンバー内に第２半導体領域３が形成された半導体基板１を載置する。次に、この半導体基板１が１００℃から２５０℃の温度域で加熱された状態で、アルミニウム原料の供給、アルミニウム原料の排気による除去、酸化剤の供給および酸化剤の排気による除去の４工程を複数回繰り返す。これにより、酸化アルミニウムを主として含む所望の厚さを有するパッシベーション層４を形成することができる。アルミニウム原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などを用いることができる。酸化剤としては、例えば、水またはオゾンガスなどを用いることができる。
【００４２】
次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１の少なくとも第１面１ａ側に反射防止層５を形成する。反射防止層５の形成方法としては、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＡＬＤ法、蒸着法またはスパッタリング法などが採用される。ここで、例えば、ＰＥＣＶＤ法が採用される場合には、まず、成膜装置のチャンバー内にパッシベーション層４が形成された半導体基板１を載置する。次に、窒素ガスで希釈された、シランガスとアンモニアガスとの混合ガスが、チャンバー内でのグロー放電分解でプラズマ化され、半導体基板１の第１面１ａ側のパッシベーション層４上に窒化シリコンの形態で堆積される。これにより、窒化シリコンを含む反射防止層５が形成される。窒化シリコンの堆積時におけるチャンバー内の温度は、例えば、５００℃程度とされる。例えば、反射防止層５がＡＬＤ法以外のＰＥＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法などで形成されれば、所望の厚さの反射防止層５が短時間で形成され得る。これにより、太陽電池素子１０の生産性が向上する。
【００４３】
次に、図６（ｅ）に示すように、半導体基板１の第２面１ｂ側に形成されたパッシベーション層４上に、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどを主に含む保護層１１を、真空プロセスまたは塗布法などで形成する。真空プロセスには、例えば、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタリング法などが含まれる。塗布法には、例えば、スクリーン印刷法またはスプレー法などが含まれる。これにより、パッシベーション層４が有するパッシベーション効果を生じる機能と、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどが有する保護層としての機能と、を併せ持つ積層構造を形成することができる。
【００４４】
また、保護層１１は塗布法を用いて所望のパターンに形成されてもよい。ここでは、半導体基板１の第２面１ｂ側のうち、裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂが形成される領域を除く領域に絶縁性ペーストが塗布されることによって、後述するコンタクトホール１２の形成工程が不要となる。この場合、裏面電極８の形成工程において、裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂの形成領域のパッシベーション層４がファイヤースルーされる。
【００４５】
また、例えば、保護層１１は半導体基板１の端部から所定の距離を有する領域に形成されれば、保護層１１が裏第１電極８ａに側方から包囲されている構造の太陽電池素子１０の作製が容易となる。
【００４６】
保護層１１には、例えば、裏面電極８のうちの裏第１電極８ａおよび裏第２電極８ｂによる半導体基板１に対する電気的な接続を得るためのコンタクトホール１２が位置している。コンタクトホール１２は、パッシベーション層４に非パッシベーション部を形成するための空所部である。コンタクトホール１２は、例えば、レーザービームの照射、またはパターン化されたエッチングマスクを形成した後のエッチングなどの方法で形成される。例えば、レーザービームの照射によってコンタクトホール１２を形成する場合には、互いに隣り合うコンタクトホール１２同士の平均間隔はレーザービームの照射位置によって調整される。例えば、パターン化されたエッチングマスクを用いてコンタクトホール１２を形成する場合には、互いに隣り合うコンタクトホール１２同士の平均間隔および平均平面積は、エッチングマスクの開口部の形状を変更することで、所望の値にすることができる。以上の方法によって、コンタクトホール１２を簡易に形成することができる。
【００４７】
次に、図６（ｆ）に示すように、表面電極６および裏面電極８を形成する。
【００４８】
表面電極６は、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第１金属ペーストともいう）を用いて作製される。ここでは、まず、第１金属ペーストを、半導体基板１の第１面１ａ側に塗布する。この塗布後に、所定の温度で第１金属ペーストの溶剤を蒸発させて乾燥させてもよい。その後、塗布した第１金属ペーストを、最高温度が６００℃から８００℃で数十秒間から数十分間程度の時間加熱する。これにより、第１金属ペーストが焼成されて表面電極６が形成される。第１金属ペーストの塗布は、例えば、スクリーン印刷法などで実現され得る。例えば、スクリーン印刷法を用いれば、例えば、表第１電極６ａ、表第２電極６ｂおよび表第３電極６ｃを有する表面電極６を、１つの工程で形成することができる。
【００４９】
裏第４電極８ｄは、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第２金属ペーストともいう）を用いて作製される。ここでは、まず、第２金属ペーストを、半導体基板１の第２面１ｂ側のパッシベーション層４の上に塗布する。第２金属ペーストの塗布は、例えば、スクリーン印刷法などで実現され得る。その後、塗布した第２金属ペーストを、最高温度が６００℃から８００℃で数十秒間から数十分間程度の時間加熱する。これにより、第２金属ペーストが焼成されて裏第４電極８ｄが形成される。
【００５０】
裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃは、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第３金属ペーストともいう）を用いて作製される。ここでは、まず、第３金属ペーストを、半導体基板１の第２面１ｂ側に塗布する。このとき、例えば、第３金属ペーストを、上記のように作製された裏第４電極８ｄの一部に重なって接触するように塗布してもよい。また、このとき、例えば、半導体基板１の第２面１ｂ側のうち、裏第４電極８ｄが形成されている部分を除くほぼ全面に第３金属ペーストを塗布してもよい。そして、例えば、第３金属ペーストの塗布により、パッシベーション層４の上のうちの保護層１１のコンタクトホール１２内の部分にも第３金属ペーストが塗布される。第３金属ペーストの塗布は、例えば、スクリーン印刷法などで実現され得る。この第３金属ペーストの塗布後、例えば、所定の温度で第３金属ペーストの溶剤を蒸発させて乾燥させてもよい。その後、第３金属ペーストが塗布された半導体基板１を、最高温度が６００℃から８００℃で数十秒間から数十分間程度の時間加熱する。これにより、第３金属ペーストが焼成されて裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃが同時に形成される。このとき、例えば、裏第２電極８ｂの形成に伴い、第３半導体領域９も形成される。また、例えば、裏第１電極８ａの形成に伴い、第３半導体領域９が形成されてもよい。ここでは、例えば、裏第４電極８ｄを、裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃと同時に形成してもよい。
【００５１】
以上の工程によって、太陽電池素子１０を作製することができる。
【００５２】
本開示は第１実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示す他の実施形態のように、種々の変更、改良などが可能である。
【００５３】
＜２．他の実施形態＞
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態に係る太陽電池素子１０において、例えば、第２領域Ａ２にも裏面電極８が位置していてもよい。
【００５４】
第２実施形態は、図７から図１０に示すように、例えば、保護層１１および裏第３電極８ｃの双方が第２領域Ａ２にも延出している状態で位置し、第２領域Ａ２のパッシベーション層４が保護層１１に覆われている点で、第１実施形態と相違する。第２実施形態の他の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５５】
第２実施形態では、例えば、パッシベーション層４の周縁部上まで保護層１１が位置している。換言すれば、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、裏第１電極８ａと半導体基板１の周縁部との間に、保護層１１が位置している。このため、例えば、保護層１１によってパッシベーション層４をより確実に保護することができる。ここで、例えば、パッシベーション層４の周縁部の近傍に位置している保護層１１のうち、一部が裏第３電極８ｃで覆われていてもよいし、全部が裏第３電極８ｃで覆われていてもよいし、全部が裏第３電極８ｃで覆われていなくてもよい。換言すれば、例えば、保護層１１の少なくとも一部が裏面電極８で覆われていてもよい。さらに別の観点から言えば、保護層１１は、例えば、パッシベーション層４と第３電極８ｃとの間に位置している部分を有していればよい。図８から図１０の例では、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、裏第１電極８ａと半導体基板１の周縁部との間に、裏第３電極８ｃが位置している。また、ここでは、例えば、裏第１電極８ａが第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４および保護層１１を太陽電池素子１０の外周側から包囲している。このため、例えば、仮に裏面電極８の形成時などの温度変化によって保護層１１の周縁部または裏第３電極８ｃの周縁部が剥離しても、裏第１電極８ａの存在によって、保護層１１および裏第３電極８ｃの剥離が太陽電池素子１０の中央に向かって進展しにくい。その結果、例えば、保護層１１がパッシベーション層４から剥がれにくい。また、例えば、裏面電極８も、裏第１電極８ａにおいて半導体基板１に密着しており、裏面電極８が半導体基板１から剥がれにくい。
【００５６】
また、第２実施形態では、裏第１電極８ａはパッシベーション層４および保護層１１の側面側にも位置している。例えば、第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４および保護層１１の側面が、裏第１電極８ａによって囲われている。これにより、太陽電池素子１０の周縁部側から第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４に向けた水分の浸入が低減され得る。その結果、例えば、第１領域Ａ１におけるパッシベーション層４の劣化が低減され、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性が低下しにくい。したがって、実使用環境下における太陽電池素子１０の長期信頼性が向上し得る。
【００５７】
＜２−２．第３実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０において、例えば、裏第１電極８ａが、複数の線状電極部分８ａ１，８ａ２を含んでいてもよい。この場合には、各線状電極部分８ａ１，８ａ２の長さは、例えば、１０ｍｍから４０ｍｍ程度とされる。ここでは、例えば、太陽電池素子１０を半導体基板１の第２面１ｂ側から平面透視したときに、半導体基板１の周縁部から内側へ向かう直線方向に対して交差する方向に沿って、複数の線状電極部分８ａ１，８ａ２が交互にならんでいてもよい。そして、隣り合う線状電極部分８ａ１，８ａ２は、例えば、これらの隣り合う線状電極部分８ａ１，８ａ２の一部分同士が交互に重なるようにならんでいてもよい。このとき、例えば、複数の線状電極部分８ａ１，８ａ２が全体として環状にならんでいる。
【００５８】
第３実施形態は、図１１から図１３に示すように、例えば、裏第１電極８ａが、複数の線状電極部分としての第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２で構成されている点で、第２実施形態と相違する。第３実施形態の他の構成については第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
例えば、第３実施形態の裏第１電極８ａは、半導体基板１の周縁部側に位置している１以上の第１線状電極部分８ａ１と、この１以上の第１線状電極部分８ａ１よりも半導体基板１の中央部側に位置している１以上の第２線状電極部分８ａ２と、で構成されている。また、図１２に示すように、例えば、矢印Ｐで示される方向に半導体基板１を側面１ｃ側から透視したときを想定する。このとき、例えば、隣り合う第１線状電極部分８ａ１と第２線状電極部分８ａ２とは、第１線状電極部分８ａ１の一部と第２線状電極部分８ａ２の一部とが互いに重なり合っている領域１４を有している。この領域１４の長さが、例えば、２ｍｍから１５ｍｍとされれば、太陽電池素子１０の周縁部側から中央部側に向かう裏第３電極８ｃの剥離が低減され得る。また、第１線状電極部分８ａ１と第２線状電極部分８ａ２との間隔が、例えば１００μｍから５００μｍとされれば、太陽電池素子１０の周縁部側から中央部側に向かう裏第３電極８ｃの剥離が低減され得る。
【００６０】
ここで、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したとき、各線状電極部分は、これらの第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２の近傍に位置する半導体基板１の１辺に対して傾斜していてもよい。また、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２のそれぞれは、円弧状に位置していてもよい。
【００６１】
第３実施形態に係る太陽電池素子１０においても、第２実施形態に係る太陽電池素子１０と同様な作用効果を奏し得る。さらに、第３実施形態に係る太陽電池素子１０では、例えば、半導体基板１の第２面１ｂと裏第1電極８ａとの接触面積を増やすことができる。これにより、例えば、半導体基板１と裏面電極８との密着性を向上させることができる。その結果、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性がさらに低下しにくい。
【００６２】
＜２−３．第４実施形態＞
上記各実施形態に係る太陽電池素子１０において、例えば、保護層１１における一部のコンタクトホール１２が保護層１１の周縁部まで延びるように位置している切り欠き状の間隙領域１２Ｄとされてもよい。ここで、間隙領域１２Ｄは、例えば、長手方向において保護層１１の周縁部まで延びるように位置している。
【００６３】
第４実施形態は、図１４に示すように、例えば、複数のコンタクトホール１２のうち、コンタクトホール１２の長手方向において保護層１１の周縁部の近くに位置している一部のコンタクトホール１２が、間隙領域１２Ｄとされている点で、第１実施形態と相違する。ここで、例えば、複数のコンタクトホール１２のうち、コンタクトホール１２の長手方向において保護層１１の周縁部の近くに位置している一部のコンタクトホール１２あるいは全てのコンタクトホール１２が、切り欠き状の間隙領域１２Ｄとされてもよい。
【００６４】
ここでは、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したとき、保護層１１の中央部から離れる程、保護層１１は温度変化に応じた膨張および収縮による影響で変形が生じやすい。ここで、例えば、絶縁性ペーストの塗布および加熱によって保護層１１が形成される場合を想定する。絶縁性ペーストが、例えば、保護層１１の原料となるシロキサン樹脂と有機溶剤と複数のフィラーとを含んでいれば、絶縁性ペーストの加熱時に、シロキサン樹脂の縮合重合が生じ、保護層１１には保護層１１の周縁部から中央部に向けて収縮する応力が生じ得る。
【００６５】
これに対して、第４実施形態では、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、保護層１１の周縁部には切り欠き状の間隙領域１２Ｄが位置している。このため、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したとき、切り欠き状の間隙領域１２Ｄが存在している部分では、保護層１１における中央部から周縁部までの距離が短い。これにより、例えば、保護層１１において温度変化による膨張と収縮の影響あるいは縮合重合による収縮に応じて生じる応力が低減され得る。その結果、例えば、保護層１１がパッシベーション層４から剥離しにくくなる。したがって、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性がさらに低下しにくい。
【００６６】
＜２−４．第５実施形態＞
上記第４実施形態に係る太陽電池素子１０において、例えば、図１５で示されるように、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、切り欠き状の間隙領域１２Ｄの幅が、保護層１１の外縁（または半導体基板１の周縁部）に近づくにつれて拡がっていてもよい。このような構成が採用されれば、例えば、保護層１１のうちの切り欠き状の間隙領域１２Ｄが存在している部分では、保護層１１の外縁部において生じる応力が緩和されやすい。これにより、例えば、保護層１１がパッシベーション層４から剥離しにくくなる。したがって、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性がさらに低下しにくい。
【００６７】
＜３．その他＞
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示すような種々の変更、改良などが可能である。
【００６８】
また、例えば、裏第２電極８ｂが位置している保護層１１のコンタクトホール１２の形状は、孔状（またはドット状）であってもよいし、溝状（またはライン状）であってもよい。ここで、例えば、裏第２電極８ｂが位置しているコンタクトホール１２が、１０μｍから１５０μｍの径（または幅）を有し、０．０５ｍｍから２．０ｍｍ程度の裏第２電極８ｂ同士のピッチを有していてもよい。また、コンタクトホール１２および裏第２電極８ｂのそれぞれは、例えば、格子状または千鳥状に位置していてもよい。
【００６９】
また、例えば、表面電極７および裏面電極８については、各電極を形成するための金属ペーストの塗布後に、これらの金属ペーストを同時に焼成することで形成してもよい。これにより、例えば、太陽電池素子１０の生産性が向上するとともに、半導体基板１などにかかる熱履歴を低減して、太陽電池素子１０の出力特性を向上させることができる。
【００７０】
また、例えば、パッシベーション層４が反射防止層５の上に形成されてもよい。これにより、例えば、正の固定電荷を有する窒化シリコンを含有する反射防止層５を形成した場合に、パッシベーション効果により半導体基板１のうちの第１面１ａの近傍の領域における電子と正孔との再結合を減少させることができる。
【００７１】
また、例えば、半導体基板１を第２面１ｂ側から平面透視したときに、裏第１電極８ａ、第１線状電極部分８ａ１または第２線状電極部分８ａ２よりも、半導体基板１の周縁部の近くに裏第２電極８ｂが位置していてもよい。
【００７２】
また、例えば、裏第１電極８ａは、裏第２電極８ｂ、裏第３電極８ｃおよび裏第４電極８ｄのいずれに対しても異なる金属で構成されていてもよい。
【００７３】
また、例えば、パッシベーション層４の上に、保護層１１が位置しておらず、裏面電極８が位置していてもよい。この場合には、例えば、パッシベーション層４の上に裏面電極８を形成すればよい。このような構成が採用されても、例えば、裏面電極８は、半導体基板１の周縁部に沿った裏第１電極８ａにおいて半導体基板１に密着しており、半導体基板１から剥がれにくい。これにより、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性が低下しにくい。また、例えば、第１領域Ａ１に位置しているパッシベーション層４の側面が裏第１電極８ａによって包囲されており、太陽電池素子１０の周縁部からパッシベーション層４に向けた水分の浸入が低減され得る。このため、例えば、第１領域Ａ１におけるパッシベーション層４の劣化が低減され得る。これにより、実使用環境下において、太陽電池素子１０における電気特性が低下しにくい。したがって、太陽電池素子１０における実使用環境下での長期信頼性が向上し得る。
【実施例】
【００７４】
次に、実施例について説明する。【００７５】
代表的な構成の太陽電池素子を２０個ずつ、以下のように作製した。【００７６】
まず、図６（ａ）に示すように、ｐ型の導電型を有する多結晶シリコンのインゴットを鋳造法によって作製した。次いで、そのインゴットを、１５０μｍ程度の厚みにスライスして半導体基板１を得た。【００７７】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体基板１の第１面１ａに対するフッ硝酸を使用したウエットエッチングによって、半導体基板１の切断面の機械的なダメージ層および汚染層を除去して凹凸部７を形成した。【００７８】
次に、図６（ｃ）に示すように、凹凸部７を有する半導体基板１の第１面１ａにｎ型の第２半導体領域３を形成した。ここでは、ペースト状態にした五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）を半導体基板１の第１面１ａ上に塗布し、加熱によって塗布したペーストから半導体基板１の表層部にリンを熱拡散させることで第２半導体領域３を形成した。その後、半導体基板１の第１面１ａ側に付着した燐ガラスをエッチングで除去した。【００７９】
次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１の少なくとも第２面１ｂ側にパッシベーション層４を形成した。パッシベーション層４は、ＡＬＤ法によって、半導体基板１の第２面１ｂ側だけでなく第１面１ａ側および側面１ｃ側にも形成した。ここでは、まず、成膜装置のチャンバー内に第２半導体領域３が形成された半導体基板１を載置した。次に、半導体基板１の表面温度が１５０℃程度になるように半導体基板１を加熱した状態で、アルミニウム原料の供給、アルミニウム原料の排気による除去、酸化剤の供給および酸化剤の排気による除去の４工程を複数回繰り返した。これにより、厚さが約３０ｎｍである、酸化アルミニウムのパッシベーション層４を形成した。【００８０】
次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板１の少なくとも第１面１ａ側に反射防止層５を形成した。ここでは、ＰＥＣＶＤ法によって、シラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとの混合ガスを、窒素（Ｎ２）ガスで希釈し、チャンバー内におけるグロー放電分解によってプラズマ化させて、パッシベーション層４の上に窒化シリコンの形態で堆積させた。これにより、厚さが約６５ｎｍである、反射防止層５を形成した。【００８１】
次に、図６（ｅ）に示すように、半導体基板１の第２面１ｂ側に形成されたパッシベーション層４の上に、スクリーン印刷法によって厚さが２μｍである酸化シリコンの保護層１１を形成した。【００８２】
保護層１１には、裏面電極８と半導体基板１との間で電気的な接続を得るためのコンタクトホール１２を設けた。裏第２電極８ｂを形成するためのコンタクトホール１２は、レーザービームの照射によって、５０μｍの幅と１ｍｍ長さとを有する形態となるように形成した。また、裏第１電極８ａを形成するためのコンタクトホール１２は、レーザービームの照射によって、２００μｍの幅を有する形態となるように形成した。【００８３】
次に、図６（ｆ）に示すように、表面電極６および裏面電極８を次のように形成した。【００８４】
表面電極６は、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第１金属ペースト）を用いて作製した。ここでは、まず、第１金属ペーストを、半導体基板１の第１面１ａ側に塗布した。【００８５】
裏第４電極８ｄは、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第２金属ペースト）を用いて作製した。ここでは、まず、第２金属ペーストを、半導体基板１の第２面１ｂ側のパッシベーション層４上に塗布した。【００８６】
裏第１電極８ａ、裏第２電極８ｂおよび裏第３電極８ｃは、主成分としてアルミニウムを含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する金属ペースト（第３金属ペースト）を用いて作製した。ここでは、裏第４電極８ｄを形成するために塗布された第２金属ペーストの一部に重なって接触するように、半導体基板１の第２面１ｂ側に第３金属ペーストを塗布した。このとき、半導体基板１の第２面１ｂ側において、裏第４電極８ｄを形成するための第２金属ペーストが塗布されていない部分のほぼ全面に、第３金属ペーストを塗布した。これにより、保護層１１のコンタクトホール１２内に位置するパッシベーション層４の上にも第３金属ペーストが塗布された。そして、第１金属ペースト、第２金属ペーストおよび第３金属ペーストが塗布された半導体基板１を、最高温度が７２０℃で１分間程度維持する条件で加熱した。このとき、第１金属ペースト、第２金属ペーストおよび第３金属ペーストが焼成されて表面電極６および裏面電極８が形成された。【００８７】
以上のようにして、実施例１の試料を作製した。ここで、実施例２の試料については、図１０に示すように、半導体基板１の第２面１ｂ上の中央部から外縁部に向けた方向において、第２領域Ａ２へ延出させた保護層１１の長さを４００μｍとし、第２領域Ａ２へ延出させた裏第３電極８ｃの長さを２００μｍとした。また、実施例２において裏第１電極８ａを形成するためのコンタクトホール１２は、レーザービームの照射によって、２００μｍの幅を有する形態となるように形成した。また、実施例３の試料については、第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２を形成するためのコンタクトホール１２は、レーザービームの照射によって、２００μｍの幅を有する形態となるように形成した。また、図１１に示すように、第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２の合計本数を、半導体基板１の第２面１ｂの１辺あたり５個とした。これにより、第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２の合計本数を全体として２０本とした。また、図１２に示すように、第１線状電極部分８ａ１の一部と第２線状電極部分８ａ２の一部とが重なり合っている領域１４の長さを、１５ｍｍとした。さらに、第１線状電極部分８ａ１と第２線状電極部分８ａ２との間隔を３００μｍとした。【００８８】
また、図１６に示すような構成を有する参考例の試料を２０個作製した。ここでは、裏第１電極８ａ用のコンタクトホール１２および裏第１電極８ａを形成しなかったことを除いて、第２実施形態と同様な工程で、参考例の試料を作製した。【００８９】
各試料について、太陽電池素子１０の第２面１０ｂのうち、裏第２電極８ｂおよび裏第４電極８ｄの長手方向に沿って、裏第３電極８ｃが形成されていない周縁部から裏第３電極８ｃが形成されている中央部まで、粘着テープを貼り付けてピール試験をおこなった。粘着テープは、２０ｍｍの幅と３．２７Ｎ／ｃｍの粘着力とを有するものを用いた。【００９０】
ピール試験の結果、実施例１から実施例３のいずれの試料においても、第２面１０ｂのうち、裏第１電極８ａ、第１線状電極部分８ａ１または第２線状電極部分８ａ２よりも中央部側において、裏第３電極８ｃの剥離は観察されなかった。また、保護層１１とパッシベーション層４との間の剥離も観察されなかった。一方、参考例の試料のうち、１５％の試料で、第２面１ｂにおける中央部までの範囲において裏第３電極８ｃの剥離が観察され、６５％の試料で、第２面１ｂにおける中央部までの範囲において保護層１１とパッシベーション層４との間の剥離が観察された。【００９１】
また、実施例１、実施例２、実施例３および参考例に係る試料のそれぞれについて、太陽電池素子を作製した。第２領域Ａ２の幅については、実施例１、実施例２、実施例３および参考例の何れの試料についても、０．８ｍｍとされた。裏第１電極８ａの幅については、実施例１の試料では２００μｍとされ、実施例２の試料では２００μｍとされ、参考例の試料では０μｍとされ、実施例３の試料では第１線状電極部分８ａ１および第２線状電極部分８ａ２のそれぞれの幅が２００μｍとされた。【００９２】
ここで作製された、実施例１、実施例２および実施例３の試料に係る太陽電池素子と、参考例の試料に係る太陽電池素子とを対象として、最大出力（Ｐｍａｘ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）およびフィルファクター（ＦＦ）を測定した。ここでは、最大出力、短絡電流、開放電圧およびフィルファクターを、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｃ８９１３に準拠した条件で測定した。具体的には、定常光ソーラシミュレーターを用いて、受光面に対する光の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ２であり且つＡＭ（エアマス）が１．５である条件下で測定した。【００９３】
ここでは、裏第１電極８ａの有無に拘わらず、最大出力、短絡電流、開放電圧およびフィルファクターを含む太陽電池素子の出力特性にほとんど変化が認められなかった。
【符号の説明】
【００９４】
１  半導体基板
１ａ  第１面
１ｂ  第２面
１ｃ  側面
２  第１半導体領域
３  第２半導体領域
４  パッシベーション層
５  反射防止層
６  表面電極
６ａ  表第１電極
６ｂ  表第２電極
６ｃ  表第３電極
７  凹凸部
８  裏面電極
８ａ  裏第１電極
８ａ１  第１線状電極部分
８ａ２  第２線状電極部分
８ｂ  裏第２電極
８ｃ  裏第３電極
８ｄ  裏第４電極
９  第３半導体領域
１０  太陽電池素子
１０ａ  第１面
１０ｂ  第２面
１１  保護層
１２  コンタクトホール
１２Ｄ  間隙領域
Ａ１  第１領域
Ａ２  第２領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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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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