(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない工程数で、簡便かつ高精度に、シリコン系半導体基板の表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成し、そのシリコン系半導体基板を用いて、太陽光の反射率を低減した発電効率に優れた太陽電池を歩留まりよく、かつ低コストで製造することのできる太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、このシリコン系半導体基板１００の表面にシリサイド層１０２を形成するステップと、このシリサイド層の形成された前記シリコン系半導体基板の表面を異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップと、を備える、太陽電池の製造方法。【選択図】        図２
2004281758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、
前記シリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、
前記シリサイド層の形成された前記シリコン系半導体基板の表面を異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップと、
を備える、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記シリサイド層を形成するステップは、
前記シリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、前記シリコン系半導体基板および前記シリサイド材料層を加熱して前記シリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記シリサイド層を形成するステップは、
前記シリコン系半導体基板の表面の一部にマスク層を形成するステップと、
前記マスク層が一部に形成された前記シリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、
前記シリコン系半導体基板および前記シリサイド材料層を加熱して前記シリコン系半導体基板の表面の前記マスク層が形成されていない部分にシリサイド層を形成するステップと、
を含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記マスク層を形成するステップは、前記シリコン系半導体基板の表面の一部にシリコン酸化物および／またはシリコン窒化物を含むマスク層を形成するステップを含む、請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記シリサイド材料層を形成するステップは、ＩＶ−Ａ族、Ｖ−Ａ族およびＶＩ−Ａ族の高融点金属、およびＶＩＩＩ−Ａの金属からなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、前記シリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含む、請求項２または３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記シリサイド材料層を形成するステップは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、前記シリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含む、請求項２または３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記テクスチャ表面を形成するステップは、前記シリサイド層の形成された前記シリコン系半導体基板の表面を、アルカリ性溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップを含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側の前記テクスチャ表面に、前記シリコン系半導体基板がｐ型である場合にはｎ＋層を形成し、前記シリコン系半導体基板がｎ型である場合にはｐ＋層を形成するステップと、
前記テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側に表面電極を形成するステップと、
前記テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側と反対側の裏面側に裏面電極を形成するステップと、
をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池の製造方法により得られる、太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、微細かつ均一な凹凸からなるテクスチャ表面を有し、テクスチャ表面における太陽光の反射を効率的に低減する機能を有する、シリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、上記の太陽電池の製造方法により得られる、太陽光の反射を効率的に低減する機能を有し、発電効率に優れる太陽電池に関する。
【０００３】
【従来の技術】
＜従来の太陽電池の光閉込め構造＞
一般に、単結晶シリコン太陽電池では、発電効率を向上させるために、光閉込め構造およびキャリア閉込め構造を形成する場合が多い。
【０００４】
ここで、光閉込め構造の代表例としては、表面反射防止膜、テクスチャ構造、裏面反射膜などが挙げられる。単結晶シリコンは、波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍ領域で６．００〜３．５０の大きな屈折率を持つので、短波長領域で約５４％、長波長領域で約３４％の反射損失がある。この反射損失を減ずるために、屈折率の異なる透明材料で表面反射防止膜を形成することが多い。反射防止膜の最適の屈折率ｎと厚みｄは、入射光の波長をλとすると、λ＝４ｎｄ、ｎ２＝ｎＳｉｎ０の関係で与えられる。ここに、ｎＳｉはＳｉの屈折率、ｎ０はまわりの屈折率である。そして、空気の場合はｎ０＝１なので、ｎ＝（ｎＳｉ）１／２の材料を表面反射防止膜に用いることが好ましい。
【０００５】
ここで、かかる表面反射防止膜の厚みを均一にして、後述するシリコン基板表面のテクスチャ構造と併せて、太陽光の反射率を低減しようという試みもなされている（たとえば、特許文献１参照。）。しかし、かかる表面反射防止膜の厚みを均一にしたとしても、微細かつ均一なテクスチャ構造を形成できなければ、さらなる太陽光の反射率の低減は実現できないという問題がある。
【０００６】
また、裏面反射膜を形成する場合には、半導体基板の裏面にアルミニウムなどの金属からなる反射膜を形成して、光閉込め構造を形成することが多い。裏面での光の反射を活用することにより、入射光路でＳｉに十分吸収されなかった光が反射光路で吸収されて光電流が増加する利点がある。
【０００７】
上記の表面反射防止膜および裏面反射膜の形成により、ある程度の光閉込め効果は得ることができる。しかし、太陽電池の受光面が平坦な鏡面である場合には、表面反射防止膜を形成しても、幾分かの反射は避けることができない。そこで、一般に、単結晶シリコン太陽電池では、単結晶シリコン基板の受光面側においてアルカリ溶液などを用いた異方性エッチングを行い、単結晶シリコン基板の表面に微細なピラミッドまたは逆ピラミッド構造を形成して、単結晶シリコン基板表面における太陽光の反射を低減している。上記の異方性エッチングでは、単結晶シリコンのエッチング速度が、Ｓｉ（１００）結晶方位面とＳｉ（１１１）結晶方位面とで異なることを利用している。
【０００８】
上記テクスチャ構造を形成した場合、あるピラミッドの面で下方に反射した光が他のピラミッドに入っていく多重反射が活用できるので、全体として反射が低減する。さらに、シリコン内に入射する光は屈折を受け、長い距離を進むので、等価的に、吸収係数が増加（拡散距離の増加に相当）する利点もある。なお、受光面側だけでなく、受光面と反対の裏面側にもテクスチャ構造を形成することにより、より一層優れた光閉込め効果を得ることができる。
【０００９】
＜従来の単結晶シリコン基板のテクスチャ形成方法＞
ここで、単結晶シリコン基板における一般的なテクスチャ形成の方法として、たとえば図１６〜図２０の製造工程順の単結晶シリコン基板の断面図に示すようなテクスチャ形成の方法が挙げられる（たとえば、特許文献２参照。）。
【００１０】
図１６は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図１６は、図１６（ａ）と図１６（ｂ）とを含む。
【００１１】
まず、図１６（ａ）に示すように、たとえば単結晶のｐ型シリコン基板３００を用いる。この場合の結晶方位は、Ｓｉ（１００）とする。この単結晶のｐ型シリコン基板３００を、イソプロピルアルコールを含有し、水酸化カリウムを数％含有する、水酸化カリウム水溶液に浸漬して、８０℃〜９０℃の範囲の温度で、２０分〜３０分程度処理する。このようにして、図１６（ｂ）に示すように単結晶のｐ型シリコン基板３００の両面に比較的微細なピラミッド状の凹凸構造、すなわちテクスチャ構造を形成する。
【００１２】
図１７は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図１７は、図１７（ａ）と図１７（ｂ）とを含む。
【００１３】
次に、図１７（ａ）に示すように、たとえばＰ２Ｏ５などのｎ型の拡散源（ドーパント）を含むドーパント液を含む反射防止膜３０１の材質をスピンフローなどの方法によって単結晶のｐ型シリコン基板３００の受光面側の表面に塗布する。そして、図１７（ｂ）において、上記のドーパント液を含む反射防止膜３０１の材質を塗布した単結晶のｐ型シリコン基板３００を、たとえば拡散炉において９００℃の温度で２０分程度の加熱処理を行い、単結晶のｐ型シリコン基板３００の受光面側にｎ型ドーパントを拡散させて、ｎ＋層３０２を形成することによりｐｎ接合を形成する。また、このドーパント液を含む反射防止膜３０１の材質から加熱処理により得られる層を反射防止膜３０１とする。
【００１４】
図１８は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図１８は、図１８（ａ）と図１８（ｂ）とを含む。
【００１５】
続いて、図１８（ａ）において、単結晶のｐ型シリコン基板３００の受光面側と反対側、すなわち裏面側に銀を材質として含む裏面電極３０３を印刷する。そして、図１８（ｂ）に示すように、単結晶のｐ型シリコン基板３００の裏面側にアルミニウムを材質として含む裏面反射膜３０４を印刷して乾燥させる。
【００１６】
図１９は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図１９は、図１９（ａ）と図１９（ｂ）とを含む。
【００１７】
次に、図１９（ａ）に示すように、単結晶のｐ型シリコン基板３００を７００℃〜８００℃程度の温度で加熱処理を施して、銀を材質として含む裏面電極３０３をｐ型シリコン基板３００のｐ型部分に接続する。その際に、加熱処理によりアルミニウムを材質として含む裏面反射膜３０４に含まれるアルミニウム原子を単結晶のｐ型シリコン基板３００のｐ型部分にドーパントとして拡散させて合金化させ、単結晶のｐ型シリコン基板３００のｐ型部分のｐ型ドーパント濃度よりｐ型ドーパント濃度の高いｐ＋層３０５を形成する。これにより、ｐ型シリコン基板３００のｐ型部分とｐ＋層３０５にポテンシャルバリアを設けるＢＳＦ（Ｂａｃｋ−Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｆｉｅｌｄ）構造とし、太陽電池のキャリア閉込め効果を高めて、太陽電池の発電性能を向上させる。
【００１８】
次に、図１９（ｂ）に示すように、上記ｐ型シリコン基板３００の受光面側の表面反射防止膜３０１上に銀を材質として含む表面電極３０６を印刷により形成し乾燥させた後、６００℃〜７００℃程度の加熱処理により、表面電極３０６をｎ＋層３０２に接続させる。
【００１９】
図２０は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【００２０】
さらに、図２０に示すように、上記の銀を材質として含む表面電極３０６と銀を材質として含む裏面電極３０３を、半田３０７により被覆して、ｐ型単結晶シリコン基板３００から、ｐｎ型の太陽電池を形成する。
【００２１】
＜従来の単結晶シリコン基板のテクスチャ形成方法の問題点＞
上記に示した従来の単結晶シリコン基板のテクスチャ形成方法では、水酸化カリウム溶液などのアルカリ性のエッチング溶液に浸漬することにより、単結晶シリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成している。しかし、従来の単結晶シリコン基板のテクスチャ形成方法では、テクスチャ構造（すなわち、ピラミッド構造）の大きさがランダムになってしまうという問題がある。
【００２２】
また、単結晶シリコン基板に比べて各結晶粒の結晶方位がランダムである多結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板、非晶質（アモルファス）シリコン基板などにおいては、単にアルカリ溶液などを含むエッチング溶液によるエッチング処理のみでは、良好なテクスチャ構造が得られないという問題はさらに著しい。
【００２３】
しかしながら、入射した光をできるだけ長時間（長光路長）閉じ込めるためには、テクスチャ構造はできるだけ凹凸の大きさを揃えるほうが好ましいため、上記の通常のエッチング処理により得られるテクスチャ構造での太陽光の反射率低減には限界がある。そこで、単結晶シリコン基板において通常よりもさらに良好なテクスチャ表面を実現したい場合、あるいは多結晶シリコン基板、微結晶シリコン基板、非晶質（アモルファス）シリコン基板などにおいて、良好なテクスチャ構造を実現したい場合には、機械的なカッティング（たとえば、特許文献３参照。）や、図２１〜図２２に示すようなフォトリソグラフィーを用いて逆ピラミッド構造による均一なテクスチャを形成する方法がある（たとえば、特許文献４参照。）。
【００２４】
図２１は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の別の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図２１は、図２１（ａ）と図２１（ｂ）とを含む。
【００２５】
この場合、図２１（ａ）に示すように、たとえば単結晶のｐ型シリコン基板３００の表面にシリコン酸化膜からなるマスク層３０８を形成する。次に、図２１（ｂ）に示すようにレジスト層３０９を堆積して、フォトリソグラフィーにより所望のテクスチャ構造に対応する形状のレジスト層３０９をパターニングする。
【００２６】
図２２は、従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の別の一例の１ステップを表わす概要断面図である。図２２は、図２２（ａ）と図２２（ｂ）とを含む。
【００２７】
続いて、図２２（ａ）で示すように、たとえば弗化水素水によりシリコン酸化膜からなるマスク層３０８のうちレジスト層３０９で保護されていない部分をエッチング処理により除去し、次いでレジスト層３０９を別のエッチング溶液でエッチング処理により除去する。その後、図２２（ｂ）に示すように、単結晶のｐ型シリコン基板３００を、イソプロピルアルコールを含有し、水酸化カリウムを数％（ｗ／ｗ）の濃度で含有する、水酸化カリウム水溶液に浸漬して、テクスチャパターンを均一に形成する。
【００２８】
上記に示したように、フォトリソグラフィーを用いて逆ピラミッド構造による均一なテクスチャを形成する場合には、工程が非常に増加して複雑になるため、太陽電池の製造歩留まりが低下し、製造コストが著しく上昇するという問題がある。
【００２９】
また、機械的なカッティングを用いて均一なテクスチャを形成する場合、装置が大掛かりになり、設備投資額も莫大となる。さらにウエハ１枚あたりの処理時間がかかる上、処理後に機械的ストレスを除去する必要があるため、スループットが著しく低下するという問題がある。
【００３０】
さらに、従来の一般的なテクスチャ形成方法では、シリコン基板の表面のうち電極を形成する領域にもテクスチャを形成するため、電極とシリコン基板のテクスチャ表面との接触する領域が増え、実質的に電極の長さが長くなって直列抵抗が増大する。そのため、太陽電池のＦ．Ｆ．（Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ）が減少し、太陽電池の発電性能が劣化するという問題もある。
【００３１】
【特許文献１】
特開平８−８５８７４号公報
【００３２】
【特許文献２】
特開昭６２−３５５８２号公報
【００３３】
【特許文献３】
特開平４−１５９６２号公報
【００３４】
【特許文献４】
特開平５−２３５３８５号公報
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の現状に基づき、本発明の他の課題は、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、シリコン系半導体基板の表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成し、そのシリコン系半導体基板を用いて、太陽光の反射率を低減した発電効率に優れた太陽電池を歩留まりよく、かつ低コストで製造することのできる太陽電池の製造方法を提供することである。
【００３６】
さらに、本発明の別の課題は、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成されたシリコン系半導体基板を用いて、歩留まりよく、かつ低コストで製造することのできる、太陽光の反射率を低減した発電効率に優れた太陽電池を提供することである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するためには、通常のアルカリ性のエッチング溶液によるエッチング処理により、表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成することのできる材質からなるシリコン系半導体基板を用いればよいとの着想を得、このような材質を見出すために、多くの実験を重ねた。
【００３８】
その結果、本発明者は、シリサイドを含む材質からなるシリコン系半導体基板を、通常のアルカリ性のエッチング溶液によりエッチング処理することにより、表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成することができることを見出した。
【００３９】
また、本発明者は、シリコン系半導体表面に金属を含む材質からなるシリサイド材料層を形成し、加熱処理することにより、容易にかかるシリサイドを含む材質からなるシリサイド層を形成でき、このシリサイド層を、通常のアルカリ性のエッチング溶液によりエッチング処理することにより、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成することができることを見出した。
【００４０】
すなわち、本発明の太陽電池の製造方法は、テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、シリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップと、を備える、太陽電池の製造方法である。
【００４１】
ここで、このシリサイド層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００４２】
また、このシリサイド層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面の一部にマスク層を形成するステップと、このマスク層が一部に形成されたこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面のこのマスク層が形成されていない部分にシリサイド層を形成するステップと、を含むことが望ましい。
【００４３】
さらに、このマスク層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面の一部にシリコン酸化物および／またはシリコン窒化物を含むマスク層を形成するステップを含むことが好ましい。
【００４４】
そして、このシリサイド材料層を形成するステップは、ＩＶ−Ａ族、Ｖ−Ａ族およびＶＩ−Ａ族の高融点金属、およびＶＩＩＩ−Ａの金属からなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、このシリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含むことが望ましい。
【００４５】
また、このシリサイド材料層を形成するステップは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、このシリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含むことが好ましい。
【００４６】
さらに、このテクスチャ表面を形成するステップは、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を、アルカリ性溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップを含むことが望ましい。
【００４７】
そして、本発明の太陽電池の製造方法は、このテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面に、このシリコン系半導体基板がｐ型である場合にはｎ＋層を形成し、このシリコン系半導体基板がｎ型である場合にはｐ＋層を形成するステップと、このテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側に表面電極を形成するステップと、このテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側と反対側の裏面側に裏面電極を形成するステップと、をさらに備えることが好ましい。
【００４８】
また、本発明の太陽電池は、上記の太陽電池の製造方法により得られる、太陽電池である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。
【００５０】
＜テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板＞
本発明の太陽電池の製造方法は、テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備える太陽電池の製造方法であって、シリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップと、を備える、太陽電池の製造方法である。
【００５１】
このように、シリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成して、シリサイド層を形成した領域に異方性エッチング処理を行うことにより、シリサイド層を形成しなかった場合に比べ、フォトリソグラフィーなどの複雑な工程を用いることなく均一かつ微細なテクスチャ構造が形成でき、シリコン系半導体基板の入射光に対する反射率を低減することが可能となる。
【００５２】
本明細書において、シリコン系半導体基板とは、Ｓｉ元素を主要な構成元素として含む半導体基板を意味するものとする。よって、Ｓｉ元素以外の元素（たとえば、Ａｌ、Ｂ、Ｐなどのドーパント元素など）を含んでいてもよい。
【００５３】
本明細書において、シリコン系半導体基板とは、単結晶シリコン系半導体基板、多結晶シリコン系半導体基板、微結晶シリコン系半導体基板、非晶質（アモルファス）シリコン系半導体基板などを含む概念を意味するものとする。これらの中では、単結晶シリコン系半導体基板を用いた場合に最も優れたテクスチャ構造を形成できる傾向があるが、他の多結晶シリコン系半導体基板、微結晶シリコン系半導体基板、非晶質（アモルファス）シリコン系半導体基板などを用いた場合にも、本発明の太陽電池の製造方法を用いることにより、通常のエッチング処理のみを行なう場合よりも均一かつ微細なテクスチャ構造を形成することができる傾向がある。
【００５４】
本明細書において、シリコン系半導体基板の形状は、平板状に限られず、円盤状、球状、棒状、角柱状など、どのような形状であってもよい。もっとも、太陽電池用のシリコン系半導体基板として用いる場合には、これらの形状の中でも平板状であることが好ましい。
【００５５】
＜シリサイド層を形成するステップ＞
本発明の太陽電池の製造方法において、このシリサイド層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００５６】
このように、シリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成し、その後このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成することにより、シリコン系半導体基板の表面に、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、微細かつ均一なテクスチャ構造を形成することができる。
【００５７】
また、このシリサイド材料層を形成するステップは、ＩＶ−Ａ族、Ｖ−Ａ族およびＶＩ−Ａ族の高融点金属、およびＶＩＩＩ−Ａの金属からなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、このシリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含むことが好ましい。
【００５８】
このような金属を含むシリサイド材料層を用いることにより、シリコン系半導体基板に大きな影響を与えることなく、低温で短時間にシリサイド材料層に含まれる金属元素とシリコン元素との反応を起こすことができるため、簡単で汎用的な製造プロセスでシリサイド層を形成することができる。そのため、太陽電池の製造方法に用いられるシリコン系半導体基板の性能を損なうことなく、その表面に良好なテクスチャ構造を形成することが可能となる。
【００５９】
さらに、このシリサイド材料層を形成するステップは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選ばれる一種以上の金属を含むシリサイド材料層を、このシリコン系半導体基板の表面に形成するステップを含むことが望ましい。
【００６０】
上記の金属の中でも、このような汎用的な金属を含むシリサイド材料層を用いることにより、シリサイド層の形成プロセスを複雑にすることなく、簡単にしかも均一かつ微細で良好なテクスチャ構造を形成することが可能となる。
【００６１】
本発明の太陽電池の製造方法において、シリサイド材料層を形成するステップは、シリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層に含まれる金属を、スパッタ法あるいは蒸着法などの一般的な金属層の形成方法により形成するステップを含むことが好ましい。
【００６２】
このような一般的な形成方法を採用することにより、シリサイド材料層の形成プロセスを複雑にすることなく、簡単に均一な厚みを有するシリサイド材料層を形成することが可能となる。
【００６３】
本発明の太陽電池の製造方法において、このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成するステップは、シリサイド材料層に含まれる金属の種類に応じて、窒素ガスなどの不活性雰囲気中で熱処理を行なうステップを含むことが望ましい。
【００６４】
このような金属の種類に応じた加熱方法を採用することにより、シリコン系半導体基板に不要な損傷を与えることなく、また金属の酸化を防いだ状態で、簡単に均一な厚みを有する良好なシリサイド層を形成することが可能となる。
【００６５】
＜マスク層を形成するステップを備える場合＞
また、本発明の太陽電池の製造方法において、このシリサイド層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面の一部にマスク層を形成するステップと、このマスク層が一部に形成されたこのシリコン系半導体基板の表面にシリサイド材料層を形成するステップと、このシリコン系半導体基板およびこのシリサイド材料層を加熱してこのシリコン系半導体基板の表面のこのマスク層が形成されていない部分にシリサイド層を形成するステップと、を含んでいてもよい。
【００６６】
このように、シリコン系半導体基板の表面の電極を形成する予定の領域にマスク層を形成し、それ以外の領域にシリサイド層を形成して、異方性エッチング処理を行うことにより、マスク層が形成された部分については、テクスチャ構造が形成されない非テクスチャ表面を得ることができる。こうして得られた非テクスチャ表面に電極を形成して、太陽電池を製造した場合、電極とシリコン系半導体基板の非テクスチャ表面との接触面積が低減するため、直列抵抗も同様に低減し、Ｆ．Ｆ．が向上した高性能な太陽電池を得ることができる。
【００６７】
さらに、本発明の太陽電池の製造方法において、このマスク層を形成するステップは、このシリコン系半導体基板の表面の一部にシリコン酸化物および／またはシリコン窒化物を含むマスク層を形成するステップを含むことが好ましい。
【００６８】
このように、シリコン酸化物および／またはシリコン窒化物を含むマスク層を用いることにより、通常のアルカリ性のエッチング溶液を用いた場合、マスク層に覆われた部分についてはテクスチャ構造が形成されないため、シリコン系半導体基板の表面の一部に、容易に良好な非テクスチャ表面を得ることができる。
【００６９】
そして、本発明の太陽電池の製造方法は、このテクスチャ表面を形成するステップの後に、このマスク層を除去することにより、シリコン系半導体基板の非テクスチャ表面を露出するステップを備えることが望ましい。
【００７０】
このように、この非テクスチャ表面を露出するステップを備えることにより、シリコン系半導体基板の非テクスチャ表面を、太陽電池の電極形成部位として活用することができるようになる。こうして得られた非テクスチャ表面に電極を形成して、太陽電池を製造した場合、電極とシリコン系半導体基板の非テクスチャ表面との接触面積が低減するため、直列抵抗も同様に低減し、Ｆ．Ｆ．が向上した高性能な太陽電池を得ることができる。
【００７１】
ここで、本発明の太陽電池の製造方法において、この非テクスチャ表面を露出するステップは、このマスク層をフッ化水素溶液などの等方性エッチング溶液に浸漬してこのマスク層を除去するステップを含むことが好ましい。
【００７２】
このように、等方性エッチング溶液を用いてこのマスク層を除去することにより、良好な非テクスチャ表面を露出させることができる。その結果、簡単で汎用的なプロセスを用いて、電極を形成する予定の非テクスチャ表面以外の領域に選択的に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成することが可能となり、電極における抵抗を低減することができる。また、テクスチャ表面とする予定の領域にはシリサイド層を形成しているために、テクスチャ表面に均一で良好なテクスチャ構造を形成することが可能となる。
【００７３】
＜テクスチャ表面を形成するステップ＞
本発明の太陽電池の製造方法において、このテクスチャ表面を形成するステップは、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を、アルカリ性溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップを含むことが好ましい。
【００７４】
このように、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を、アルカリ性溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理することにより、アルカリ性溶液による、シリコン系半導体基板のＳｉ（１００）面とＳｉ（１１１）面とにおけるエッチング速度の違いを利用して、均一かつ微細なエッチング構造を形成することができる。
【００７５】
また、本発明の太陽電池の製造方法において、このテクスチャ表面を形成するステップは、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を、水酸化カリウム溶液および／または水酸化ナトリウム溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理してテクスチャ表面を形成するステップを含むことが望ましい。
【００７６】
このように、このシリサイド層の形成されたこのシリコン系半導体基板の表面を、水酸化カリウム溶液および／または水酸化ナトリウム溶液を含む異方性エッチング溶液を用いて異方性エッチング処理することにより、簡単かつ汎用的なプロセスで、均一かつ良好なテクスチャ構造を形成することが可能となる。
【００７７】
＜その他のステップ＞
本発明の太陽電池の製造方法は、テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側の前記テクスチャ表面に、このシリコン系半導体基板がｐ型である場合にはｎ＋層を形成し、このシリコン系半導体基板がｎ型である場合にはｐ＋層を形成するステップと、このテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側に表面電極を形成するステップと、このテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側と反対側の裏面側に裏面電極を形成するステップと、をさらに備えることが好ましい。
【００７８】
ここで、上記のテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面に、このシリコン系半導体基板がｐ型である場合にはｎ＋層を形成し、このシリコン系半導体基板がｎ型である場合にはｐ＋層を形成するステップは、ｐ型シリコン系半導体基板の受光面側の前記テクスチャ表面にｎ＋層を形成するステップであることが望ましい。
【００７９】
このように、本発明の太陽電池の製造方法により得られる、テクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面にｎ＋層を形成することにより、光吸収が最も効率よく起こる部分にｐｎ接合を形成することができる。そのため、光吸収による太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【００８０】
また、このテクスチャ表面は、本発明の太陽電池の製造方法により得られたことにより、均一かつ微細なテクスチャ構造を有している。そのため、優れた光閉込め効果を発揮し、さらに太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【００８１】
ここで、上記のｐ型シリコン系半導体基板としては、ｐ型ドーパントとして、たとえばＢ（ボロン）、Ｉｎ（インジウム）などを含有するｐ型シリコン系半導体基板であることが好ましい。
【００８２】
また、ｎ＋層を形成するためのｎ型ドーパントとしては、たとえばＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含む材質を用いることが好ましい。そして、これらのｎ型ドーパントを含有するドーパント液、あるいはこれらｎ型ドーパントを含有するシリコン酸化膜などをｐ型シリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面に塗布あるいは堆積し、拡散炉において熱処理を施すか、あるいはこれらｎ型イオンをイオン注入法により、シリコン系半導体基板中に打込み、拡散炉において熱処理を施すことにより、ｎ＋層を形成することが望ましい。
【００８３】
そして、本発明の太陽電池の製造方法は、テクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の、受光面側のこのテクスチャ表面およびこの非テクスチャ表面にｎ＋層を形成するステップと、このｎ＋層が形成されたこの非テクスチャ表面に、表面電極を形成するステップと、をさらに備える、太陽電池の製造方法であってもよい。
【００８４】
このように、本発明の太陽電池の製造方法において、テクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面およびこの非テクスチャ表面にｎ＋層を形成することにより、非テクスチャ表面にｎ＋層に接続した表面電極を設けることが可能となる。
【００８５】
また、このｎ＋層が形成されたこの非テクスチャ表面に、表面電極を形成することにより、表面電極とｎ＋層との接触面積が低減するため、直列抵抗も同様に低減し、Ｆ．Ｆ．が向上した高性能な太陽電池を得ることができる。
【００８６】
ここで、上記の表面電極は、たとえば銀、あるいはアルミニウムなどを含む材質からなる電極であることが好ましい。
【００８７】
そして、この表面電極を形成するステップは、このｎ＋層が形成されたこの非テクスチャ表面に、銀などを含む材質からなる表面電極の材質層を印刷などの方法により形成し、加熱処理を行なうことにより表面電極の材質層をｎ＋層と接続させて表面電極を形成するステップを含むことが望ましい。
【００８８】
さらに、本発明の太陽電池の製造方法は、上記のステップに加えて、このｎ＋層よりも受光面側に、表面反射防止膜を形成するステップをさらに備えることが好ましい。
【００８９】
このように、このｎ＋層よりも受光面側に、表面反射防止膜を形成することにより、さらに入射光の反射率を低減させることができる。そのため、さらに優れた光閉込め効果を発揮し、より一層太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【００９０】
ここで、この表面反射防止膜を形成するステップは、ｎ型ドーパントを含有するドーパント液をｐ型シリコン系半導体基板の受光面側のこのテクスチャ表面に塗布し、拡散炉において加熱処理することにより、ｎ＋層を形成する際に付随的に得られる、ドーパント液由来の層を表面反射防止膜として形成するステップを含むことが好ましい。
【００９１】
このように、ドーパント液由来の層を表面反射防止膜として活用することにより、必要な工程数を削減することができ、太陽電池の製造方法を簡略化することができるためである。
【００９２】
そして、本発明の太陽電池の製造方法は、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のｐ型ドーパント濃度よりも高濃度のｐ型ドーパントを含むｐ＋層を形成するステップをさらに備えることが望ましい。
【００９３】
このように、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のｐ型ドーパント濃度よりも高濃度のｐ型ドーパントを含むｐ＋層を形成することにより、ポテンシャルバリアによるキャリア閉込め効果を有するＢＳＦ構造を形成することができる。そのため、ＢＳＦ効果によって少数キャリアの再結合を抑制し、少数キャリアを効率よく電極部分に集めることができるので、太陽電池の発電効率をさらに向上させることができる。
【００９４】
ここで、上記のｐ＋層を形成するためのｐ型ドーパントとしては、たとえばＡｌ、Ｂ（ボロン）、Ｉｎ（インジウム）などを含む材質が好ましい。
【００９５】
また、上記のｐ＋層を形成するステップは、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、Ａｌなどのｐ型ドーパントを含む材質からなる層を印刷などにより形成するステップと、このＡｌなどのｐ型ドーパントを含む材質からなる層を拡散炉などで加熱処理してｐ＋層を形成するステップと、を含むことが好ましい。そして、これらのステップにより付随的に形成される、たとえばＡｌを含む材質からなる層はそのまま裏面反射防止膜として用いることが好ましい。
【００９６】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、裏面電極を形成するステップをさらに備えることが好ましい。
【００９７】
ここで、上記の裏面電極は、たとえば銀、あるいは／およびアルミニウムなどを含む材質からなる電極であることが好ましい。
【００９８】
そして、この裏面電極を形成するステップは、このｎ＋層が形成されたこの非テクスチャ表面に、銀などを含む材質からなる電極材質層を印刷などの方法により形成し、加熱処理を行なうことにより電極材質層をｎ＋層と接続させて裏面電極を形成するステップを含むことが望ましい。
【００９９】
なお、本発明の太陽電池の製造方法に用いる、テクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の、裏面側はテクスチャ表面であってもよく、非テクスチャ表面であってもよい。もっとも、入射光を散乱させて光路長を伸ばして太陽電池の発電効率を向上させるためには、テクスチャ表面であることが好ましい。さらに、テクスチャ表面は、本発明のテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の製造方法により形成される、シリサイド層由来の均一かつ微細なテクスチャ表面であることが、より望ましい。入射光の散乱が良好であり、より太陽電池の発電効率が向上するからである。
【０１００】
また、本発明の太陽電池の製造方法に用いる、テクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の裏面側は、一部に非テクスチャ表面の領域を含んでおり、その他の領域においてはテクスチャ表面を有することが好ましい。このような構造を有する裏面は、受光面の場合と同様に、上記のテクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板の製造方法において、裏面側の一部にマスク層を形成することにより形成可能である。
【０１０１】
そして、このｐ＋層が形成される前のこの裏面の非テクスチャ表面に、裏面電極を形成することにより、裏面電極とｎ＋層との接触面積が低減するため、直列抵抗も同様に低減し、Ｆ．Ｆ．が向上した高性能な太陽電池を得ることができる。
【０１０２】
さらに、本発明の太陽電池の製造方法は、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、裏面反射膜を形成するステップをさらに備えることが望ましい。
【０１０３】
そして、この裏面反射膜を形成するステップは、裏面電極を形成するステップの後、このテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板のこのｎ＋層を形成した表面と反対の裏面側に、裏面電極を形成した領域以外の領域に、Ａｌなどを含む材質の層を形成するステップと、その後拡散炉などでこのＡｌなどを含む材質の層を加熱して、Ａｌなどを含む材質からなる裏面反射防止膜を形成するステップを含むことが好ましい。
【０１０４】
このようにすることにより、付随的にＡｌなどのｐ型ドーパントがこのテクスチャ表面を有するｐ型シリコン系半導体基板の裏面側に拡散され、ｐ＋層が形成されて、ＢＳＦ構造が形成されることとなる。よって、このようにすることにより、裏面反射膜による光閉込め効果とＢＳＦ構造によるキャリア閉込め効果をともに得ることができる。また、裏面反射膜とｐ＋層とを同時に形成することができるため、必要な工程数を削減することができ、太陽電池の製造方法を簡略化することができる。
【０１０５】
＜太陽電池＞
本発明の太陽電池は、本発明の太陽電池の製造方法により得られる、太陽電池である。
【０１０６】
本発明の太陽電池の製造方法により得られる太陽電池は、テクスチャ表面を有するシリコン系半導体基板を備えるため、入射光の反射率を低減し、かつ入射光を散乱させて光路長を伸ばすことができるので、良好な光閉込め構造を備える太陽電池であるといえる。
【０１０７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０８】
＜実施例１＞
図１は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１は、図１（ａ）と図１（ｂ）とを含む。
【０１０９】
実施例１においては、まず、図１（ａ）に示すように、たとえば結晶方位がＳｉ（１００）のｐ型シリコン系半導体基板１００を用いる。
【０１１０】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板１００上に、たとえばＴｉ（チタン）金属をスパッタ法あるいは蒸着法などにより３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みで堆積させてシリサイド材料層１０１を形成する。
【０１１１】
この場合において、シリサイド材料層１０１に用いる金属は、加熱処理によりｐ型シリコン系半導体基板１００と反応してシリサイド層を形成できればよいため、ＩＶ−Ａ族、Ｖ−Ａ族、ＶＩ−Ａ族の高融点金属およびＶＩＩＩ−Ａ族金属からなる群より選ばれる一種以上の金属であれば問題なく、たとえばチタン以外の金属でも、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｒ（ジルコニウム）などを好適に用いることができる。
【０１１２】
図２は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図２は、図２（ａ）と図２（ｂ）とを含む。
【０１１３】
さらに図２（ａ）に示すように、たとえばＮ２（窒素）雰囲気中で６００℃〜６５０℃、１０秒〜３０秒程度のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ−Ｔｈｅｒｍａｌ−Ａｎｎｅａｌ）加熱処理により、シリサイド材料層１０１に含まれるチタンとｐ型シリコン系半導体基板１００とを反応させ、ＴｉＳｉ２（チタンシリサイド）を含むシリサイド層１０２を５０ｎｍ〜７０ｎｍ程度の厚みで形成する。この場合、シリサイド材料層１０１に含まれる金属として選択する金属の種類により適切な加熱処理の条件を選択して、シリサイド層１０２を形成するほうが望ましい。また、必要であれば、さらに加熱処理を加え、たとえばシリサイド材料層１０１に含まれる金属としてＴｉを用いるのであれば、たとえばＮ２雰囲気中で８００℃〜１０００℃の温度範囲のＲＴＡ加熱処理を１０秒〜３０秒行うことが望ましい。
【０１１４】
続いて、図２（ｂ）に示すように、シリサイド層１０２を有するｐ型シリコン系半導体基板１００を、イソプロピルアルコールを１〜１０％（ｗ／ｖ）の範囲で含有する、２〜１０％（ｗ／ｖ）の水酸化カリウム水溶液に、８０℃〜９０℃の温度条件下、２０分〜４０分の間浸漬して、異方性エッチング処理を行ってテクスチャ構造を形成する。
【０１１５】
この場合、テクスチャ構造が最適にできるよう、シリサイド層１０２およびｐ型シリコン系半導体基板１００の材質や形状に合わせて、水酸化カリウム水溶液の濃度、温度、時間などの条件を選択する。また、水酸化カリウムだけでなく、たとえば水酸化ナトリウムなどを含有するアルカリ水溶液をエッチング溶液として用いてもかまわない。
【０１１６】
図３は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図３は、図３（ａ）と図３（ｂ）とを含む。
【０１１７】
次いで、図３（ａ）に示すように、Ｐ２Ｏ５などのｎ型の拡散源およびシリコン酸化物やシリコン窒化物などを含むドーパント材料層１０３をスピンフローなどの方法によってｐ型シリコン系半導体基板１００の表面に塗布する。
【０１１８】
そして、図３（ｂ）において、上記ドーパント材料層１０３が塗布されたｐ型シリコン系半導体基板１００を拡散炉で、たとえば９００℃付近の温度で約２０分程度加熱処理を行い、ｐ型シリコン系半導体基板１００の受光面側にｎ＋層１０４を形成し、ｐｎ接合を形成する。また、このドーパント材料層１０３を加熱処理することにより、付随的に得られるシリコン酸化物やシリコン窒化物などを含む表面反射防止膜１１３をそのまま除去せずに用いることができる。
【０１１９】
この後、必要であれば表面反射防止膜１１３を除去して、表面反射防止膜として、たとえばシリコン酸化物やシリコン窒化物などの絶縁物を含む表面反射防止膜を、あらためて反射率が低減できる膜厚で形成してもよい。
【０１２０】
図４は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図４は、図４（ａ）と図４（ｂ）とを含む。
【０１２１】
次いで、図４（ａ）において、ｐ型シリコン系半導体基板１００の受光面側と反対側、すなわち裏面側に銀などを材質とする裏面電極材料層１０５を印刷などの方法により形成する。
【０１２２】
さらに、図４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板１００の裏面の裏面電極材料層１０５が形成されていない部分にアルミニウムなどを材質とする裏面反射膜材料層１０６を印刷などの方法により形成して乾燥させる。
【０１２３】
図５は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図５は、図５（ａ）と図５（ｂ）とを含む。
【０１２４】
しかる後に、図５（ａ）に示すように、７００℃〜８００℃の温度範囲で加熱処理を施して裏面電極材料層１０５から裏面電極１１５を形成する。
【０１２５】
その際に、加熱処理によりアルミニウムを含有する裏面反射膜材料層１０６から、ｐ型ドーパントとしての機能を有するアルミニウム元素を拡散させてｐ型シリコン系半導体基板１００と合金化させ、ｐ型シリコン系半導体基板１００のｐ型不純物より濃度の高いｐ＋層１０７を形成する。これによりｐ型不純物とｐ＋層１０７によりポテンシャルバリアを設けるＢＳＦ構造を形成し、太陽電池のキャリア閉込め効果に関する性能を向上させる。
【０１２６】
なお、この際、加熱処理により裏面反射膜材料層１０６から裏面反射膜１１６が形成されるので、除去せずにそのまま用いる。この裏面反射膜１１６により、太陽電池の光閉込め効果に関する性能を向上させる。
【０１２７】
次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板１００の受光面側の表面反射防止膜１１３上に、銀を含む材質からなる表面電極材料層を印刷などにより形成し乾燥させた後、６００℃〜７００℃の加熱処理により表面電極材料層から表面電極１０８を形成する。
【０１２８】
図６は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【０１２９】
さらに、図６において、上記の銀を含む材質からなる表面電極１０８と銀を含む材質からなる裏面電極１１５とを、半田１０９により被覆して、太陽電池を形成する。
【０１３０】
図７は、本発明の実施例１を用いて形成したテクスチャ表面と、従来の方法を用いて形成したテクスチャ表面とを撮影したＳＥＭ写真、およびＳＥＭ写真における本発明の実施例１を用いて形成したテクスチャ表面と従来の方法を用いて形成したテクスチャ表面の位置を示す概略図である。図７は、図７（ａ）と図７（ｂ）とを含む。
【０１３１】
上記の本発明の太陽電池の製造方法の実施例１を用いて形成した、太陽電池に用いられたテクスチャ表面を有する半導体基板の、受光面側の表面のテクスチャ構造のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を図７（ａ）に示す。
【０１３２】
ここで、図７（ａ）には、シリサイド層を形成せずテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域１１１も併せて載せている。１１０がシリサイド層を形成してテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域、１１１がシリサイド層を形成せずテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域、１１２はその境界である。
【０１３３】
図７（ｂ）は、図７（ａ）における、シリサイド層を形成してテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域１１０、シリサイド層を形成せずテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域１１１の位置を示す概略図である。
【０１３４】
図７から明らかなように、シリサイド層を形成してテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域１１０におけるテクスチャ構造は、シリサイド層を形成せずテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域１１１におけるテクスチャ構造に比べて、きわめて細かくテクスチャ構造の凹凸が形成されている。そのため、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１を用いて形成した太陽電池においては、入射光の反射率を低減することが可能となり、さらなる高効率、高性能の太陽電池を製造することが可能となる。
【０１３５】
なお、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、Ｔｉを含むシリサイド材料層の形成後にＲＴＡ加熱処理を用いてシリサイド層を形成したが、本発明の太陽電池の製造方法においては、上記の加熱処理方法を特にＲＴＡ加熱処理に限定するものではなく、たとえば炉アニールを用いて約６００℃、約５分間の条件による加熱処理でシリサイド層を形成した場合にも、テクスチャ構造が図７（ａ）に示すように、Ｔｉを含むシリサイド層を形成しない場合に比べて、微細かつ均一に形成できる場合には問題なく加熱処理をすることができる。
【０１３６】
なお、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、ｎ型のドーパント材料層として、Ｐ２Ｏ５を含む材質を拡散源に用いたが、本発明の太陽電池の製造方法においては、Ｖ族の元素を含むものであれば、どのようなドーパント材料層であってもよい。たとえば、Ｖ族の元素を含むドーパント液でも固相源でもかまわない。
【０１３７】
また、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、ｐ型のシリコン系半導体基板に、Ｖ族の元素を含むドーパント材料層を形成したが、本発明の太陽電池の製造方法においては、たとえばｎ型のシリコン系半導体基板に、ＩＩＩ族の元素を含むドーパント材料層を形成して、太陽電池を製造することもできる。
【０１３８】
また、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、あらかじめｐ型シリコン系半導体基板を用いたが、本発明の太陽電池の製造方法においては、ｐ型ではないシリコン系半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成後に、イオン注入などの手法を用いてＰなどのＶ族の元素を注入してｐ型シリコン系半導体基板を作製してもよい。その場合には、イオン注入の後は、拡散炉などでたとえば約９００℃で、５分〜１０分間の加熱処理を行うことが好ましい。
【０１３９】
＜実施例２＞
図８は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図８は、図８（ａ）と図８（ｂ）とを含む。
【０１４０】
実施例２においては、まず、図８（ａ）に示すように、たとえば結晶方位がＳｉ（１００）のｐ型シリコン系半導体基板２００を用いる。
【０１４１】
次いで、図８（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板２００上に、シリコン酸化物を含む材質からなるマスク層２０１を１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の厚みで形成する。
【０１４２】
この場合のシリコン酸化膜を含む材質からなるマスク層２０１は、拡散炉などを用いたｐ型シリコン系半導体基板２００表面の酸化方法により形成してもよく、またＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いたシリコン酸化膜の堆積方法などを用いて形成してもよい。また、この場合マスク層２０１の材質としては、一般に絶縁膜として用いられる材質であり、後工程において形成する金属を含む材質からなるシリサイド材料層が反応しないような材質であればどのような材質でも問題なく、たとえばシリコン窒化物を含む材質でも問題なく好適に使用可能である。
【０１４３】
図９は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図９は、図９（ａ）と図９（ｂ）とを含む。
【０１４４】
続いて、図９（ａ）に示すように、フォトレジスト膜として用いられる材質からなるレジスト層２０２を形成して、フォトリソグラフィー法などにより、マスク層２０１上の将来表面電極を形成する予定の領域のみにレジスト層２０２を残すようパターニングを行う。
【０１４５】
そして、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）でパターニングにより残した部分のレジスト層２０２を活用して、レジスト層２０２により保護されない部分のシリコン酸化物を含む材質からなるマスク層２０１をエッチング処理により除去する。この場合のエッチング処理の方法は、たとえばフッ化水素溶液に浸漬してマスク層２０１を等方的に除去することによりエッチング処理を行ってもよく、また、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いてマスク層２０１に対して異方性エッチング処理を行なってもかまわない。
【０１４６】
その後、パターニングにより残した部分のレジスト層２０２を除去する。このレジスト層の除去は、酸化雰囲気中のプラズマ処理、あるいは熱硫酸に過酸化水素水を添加した溶液に浸漬するなどの方法により行なうことができる。
【０１４７】
図１０は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１０は、図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを含む。
【０１４８】
続けて、図１０（ａ）に示すように、たとえばＴｉ（チタン）を含む材質からなるシリサイド材料層２０３を、スパッタ法あるいは蒸着法などの手法により３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みで形成する。
【０１４９】
この場合、シリサイド材料層２０３に含まれる金属は、加熱処理によりｐ型シリコン系半導体基板と反応してシリサイド層を形成することができ、かつマスク層２０１上では反応を起こさない金属であれば問題ない。具体的には、ＩＶ−Ａ族、Ｖ−Ａ族、ＶＩ−Ａ族の高融点金属、およびＶＩＩＩ−Ａ族の金属であればよく、たとえばＣｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｒ（ジルコニウム）などでもよい。
【０１５０】
そして、図１０（ｂ）に示すように、たとえば６００℃〜６５０℃、１０秒〜３０秒間のＲＴＡ加熱処理などを施し、チタンを含む材質からなるシリサイド材料層２０３とｐ型シリコン系半導体基板２００とを反応させて、ＴｉＳｉ２を含む材質からなるシリサイド層２０４を５０ｎｍ〜７０ｎｍの厚みで形成する。この場合、シリサイド材料層２０３に含まれる金属として選択する金属によって適切な条件で加熱処理をしてシリサイド層２０４を形成することが好ましい。
【０１５１】
図１１は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１１は、図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを含む。
【０１５２】
さらに、図１１（ａ）に示すように、シリサイド層２０４を有するｐ型シリコン系半導体基板２００を、イソプロピルアルコールを１〜１０％（ｗ／ｖ）の範囲で含有する、２〜１０％（ｗ／ｖ）の水酸化カリウム水溶液に、８０℃〜９０℃の温度条件下、２０分〜４０分の間浸漬して、異方性エッチング処理を行ってテクスチャ構造を形成する。
【０１５３】
この場合、テクスチャ構造が最適にできるよう、シリサイド層２０４およびｐ型シリコン系半導体基板１００の材質や形状に合わせて、水酸化カリウム水溶液の濃度、温度、時間などの条件を選択する。また、水酸化カリウムだけでなく、たとえば水酸化ナトリウムなどを含有するアルカリ水溶液をエッチング溶液として用いてもかまわない。
【０１５４】
そして、図１１（ｂ）に示すように、マスク層２０１を有するｐ型シリコン系半導体基板２００を、たとえばフッ化水素溶液に浸漬してシリコン酸化物を含む材質からなるマスク層２０１を除去する。
【０１５５】
図１２は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１２は、図１２（ａ）と図１２（ｂ）とを含む。
【０１５６】
次に、図１２（ａ）に示すように、ドーパントとしてＰ２Ｏ５などのｎ型の拡散源およびシリコン酸化物やシリコン窒化物などを含むドーパント材料層２０５をスピンフローなどの方法によってｐ型シリコン系半導体基板２００の表面に塗布する。
【０１５７】
そして、図１２（ｂ）において、上記ドーパント材料層２０５が塗布されたｐ型シリコン系半導体基板２００を拡散炉で、たとえば約９００℃、約２０分間加熱処理を行い、ｐ型シリコン系半導体基板２００の受光面側にｎ＋層２０６を形成し、ｐｎ接合を形成する。また、このドーパント材料層２０５を加熱処理することにより、付随的に得られるシリコン酸化物やシリコン窒化物などを含む表面反射防止膜２１５をそのまま除去せずに用いることができる。
【０１５８】
この後、必要であれば表面反射防止膜２１５を除去して、表面反射防止膜として、たとえばシリコン酸化物やシリコン窒化物などの絶縁物を含む表面反射防止膜を、あらためて反射率が低減できる膜厚で形成してもよい。
【０１５９】
図１３は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１３は、図１３（ａ）と図１３（ｂ）とを含む。
【０１６０】
次いで、図１３（ａ）において、ｐ型シリコン系半導体基板２００の受光面側と反対側、すなわち裏面側に銀などを材質とする裏面電極材料層２０７を印刷などの方法により形成する。
【０１６１】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板２００の裏面の裏面電極材料層２０７が形成されていない部分にアルミニウムなどを材質とする裏面反射膜材料層２０８を印刷などの方法により形成して乾燥させる。
【０１６２】
図１４は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。ここで、図１４は、図１４（ａ）と図１４（ｂ）とを含む。
【０１６３】
しかる後に、図１４（ａ）に示すように、７００℃〜８００℃の温度範囲で加熱処理を施して裏面電極材料層２０７から裏面電極２１７を形成する。
【０１６４】
その際に、加熱処理によりアルミニウムを含有する裏面反射膜材料層２０８から、ｐ型ドーパントとしての機能を有するアルミニウム元素を拡散させてｐ型シリコン系半導体基板２００と合金化させ、ｐ型シリコン系半導体基板２００のｐ型不純物より濃度の高いｐ＋層２０９を形成する。これによりｐ型不純物とｐ＋層２０９によりポテンシャルバリアを設けるＢＳＦ構造を形成し、太陽電池のキャリア閉込め効果に関する性能を向上させる。
【０１６５】
なお、この際、加熱処理により裏面反射膜材料層２０８から裏面反射膜２１８が形成されるので、除去せずにそのまま用いる。この裏面反射膜２１８により、太陽電池の光閉込め効果に関する性能を向上させる。
【０１６６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン系半導体基板２００の受光面側の表面反射防止膜２１５上に、銀を含む材質からなる表面電極材料層を印刷などにより形成し乾燥させた後、６００℃〜７００℃の加熱処理により表面電極材料層から表面電極２１０を形成する。
【０１６７】
図１５は、本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【０１６８】
さらに、図１５において、上記の銀を含む材質からなる表面電極２１０と銀を含む材質からなる裏面電極２１７とを、半田２１１により被覆して、太陽電池を形成する。
【０１６９】
本発明の太陽電池の製造方法の実施例１のように、酸化物を含むマスク層の上ではチタンなどの金属を含むシリサイド材料層が反応しないことを利用するサリサイド（Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）法を用いることによって、ｐ型シリコン系半導体基板の表面の電極が形成される予定の領域にテクスチャ構造を形成せず、それ以外の領域により微細かつ均一なテクスチャ構造を設けることができる。
【０１７０】
そのため、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１においては、太陽電池における入射光の反射率を低減するとともに、テクスチャ構造を選択的に設けない非テクスチャ表面に電極を比較的簡易な工程で形成することができるために、電極とｐ型シリコン系半導体基板の表面との接触面積を低減して直列抵抗を低減することができる。その結果、太陽電池のＦ．Ｆ．を増加させることができ、太陽電池の発電効率の性能を向上させることが可能となる。
【０１７１】
なお、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、ｎ型のドーパント材料層として、Ｐ２Ｏ５を含む材質を拡散源に用いたが、本発明の太陽電池の製造方法においては、Ｖ族の元素を含むものであれば、どのようなドーパント材料層であってもよい。たとえば、Ｖ族の元素を含むドーパント液でも固相源でもかまわない。
【０１７２】
また、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、ｐ型のシリコン系半導体基板に、Ｖ族の元素を含むドーパント材料層を形成したが、本発明の太陽電池の製造方法においては、たとえばｎ型のシリコン系半導体基板に、ＩＩＩ族の元素を含むドーパント材料層を形成して、太陽電池を製造することもできる。
【０１７３】
また、本発明の太陽電池の製造方法の実施例１では、あらかじめｐ型シリコン系半導体基板を用いたが、本発明の太陽電池の製造方法においては、ｐ型ではないシリコン系半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成後に、イオン注入などの手法を用いてＰなどのＶ族の元素を注入してｐ型シリコン系半導体基板を作製してもよい。その場合には、イオン注入の後は、拡散炉などでたとえば約９００℃で、５分〜１０分間の加熱処理を行うことが好ましい。
【０１７４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１７５】
【発明の効果】
以上の結果より、本発明の太陽電池の製造方法を用いることにより、フォトリソグラフィー法などによる複雑な工程を用いることなく、シリコン系半導体基板に比較的簡単に均一かつ良好なテクスチャ構造を形成することが可能となる。
【０１７６】
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、Ｔｉ、Ｃｏなどの金属を用いることにより、これらの金属元素とシリコン元素とを比較的低温かつ短時間で反応させることができるので、シリコン系半導体基板に欠陥などの影響を与えずにシリサイド層を形成し、そのシリサイド層を異方性エッチング処理することにより、均一かつ微細なテクスチャ構造を形成することが可能となるため、良好な光閉込め構造を有する太陽電池を製造することが可能となる。
【０１７７】
さらに、本発明の太陽電池の製造方法においては、シリコン系半導体基板の表面の電極を形成する領域にマスク層を形成し、その後マスク層が形成されていないシリコン系半導体基板の表面にシリサイド層を形成して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン系半導体基板に比較的簡単に選択的にテクスチャ構造を形成することが可能となる。そのため、非テクスチャ表面に形成された電極の抵抗を低減することが可能となるとともに、均一かつ微細なテクスチャ構造を形成することができるため、良好な光閉込め構造および低い電極抵抗値を有する太陽電池を製造することが可能となる。
【０１７８】
したがって、本発明の太陽電池の製造方法により得られる太陽電池では、シリコン系半導体基板の表面の微細かつ均一なテクスチャ構造により、太陽電池に入射する太陽光に対してさらなる反射率の低減が可能となるため、太陽電池の高効率化が実現可能となる。
【０１７９】
すなわち、本発明の太陽電池の製造方法は、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、シリコン系半導体基板の表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成し、そのシリコン系半導体基板を用いて、太陽光の反射率を低減した発電効率に優れた太陽電池を歩留まりよく、かつ低コストで製造することのできる太陽電池の製造方法である。
【０１８０】
さらに、本発明の太陽電池は、少ない工程数で、簡便かつ高精度に、表面に微細かつ均一なテクスチャ構造を形成されたシリコン系半導体基板を用いて、歩留まりよく、かつ低コストで製造することのできる、太陽光の反射率を低減した発電効率に優れた太陽電池を備える、太陽電池である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図３】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図４】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図５】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図６】本発明の太陽電池の製造方法の実施例１における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図７】本発明の実施例１を用いて形成したテクスチャ表面と、従来の方法を用いて形成したテクスチャ表面とを撮影したＳＥＭ写真、およびＳＥＭ写真における本発明の実施例１を用いて形成したテクスチャ表面と従来の方法を用いて形成したテクスチャ表面の位置を示す概略図である。
【図８】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図９】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１０】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１１】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１２】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１３】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１４】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１５】本発明の太陽電池の製造方法の実施例２における各ステップを示すための太陽電池の概略断面図である。
【図１６】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図１７】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図１８】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図１９】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図２０】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図２１】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の別の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【図２２】従来の一般的なテクスチャ表面を有する半導体基板の製造方法の別の一例の１ステップを表わす概要断面図である。
【符号の説明】
１００  ｐ型シリコン系半導体基板、１０１  シリサイド材料層、１０２  シリサイド層、１０３  ドーパント材料層、１０４  ｎ＋層、１０５  裏面電極材料層、１０６  裏面反射膜材料層、１０７  ｐ＋層、１０８  表面電極、１０９半田、１１０  シリサイドを行ってテクスチャを行った領域、１１１  シリサイド層を形成せずテクスチャ構造形成のための異方性エッチング処理を行った領域、１１２  境界、１１３  表面反射防止膜、１１５  裏面電極、１１６  裏面反射膜、２００  ｐ型シリコン系半導体基板、２０１  マスク層、２０２  レジスト層、２０３  シリサイド材料層、２０４  シリサイド層、２０５  ドーパント材料層、２０６  ｎ＋層、２０７  裏面電極材料層、２０８  裏面反射膜材料層、２０９  ｐ＋層、２１０  表面電極、２１１  半田、２１５  表面反射防止膜、２１７  裏面電極、２１８  裏面反射膜、３００  ｐ型シリコン基板、３０１  表面反射防止膜、３０２  ｎ＋層、３０３  裏面電極、３０４  裏面反射膜、３０５  ｐ＋層、３０６  表面電極、３０７  半田、３０８  マスク層、３０９  レジスト層。
【図１】
2004281758.tif 000003
【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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【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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