(57)【要約】【課題】電極の構造及びその製造方法によって、電極幅を低減して電極占有面積を縮小しながら、電極断面積を確保して、光電変換効率を向上させるとともに、電極周辺の表面再結合を低減することができ、さらに、簡便かつ容易な方法により安価に製造することができる光電変換装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】受光面に２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層３、７を有する第１導電型の半導体基板２と、受光面電極６と、裏面電極９とから構成される光電変換装置であって、半導体基板２の受光面に窪みが形成され、窪み内面にドーパント濃度が高い第２導電型層７が配置しており、受光面電極６が、ドーパント濃度が高い第２導電型層７に接触して形成されている光電変換装置。【選択図】    図１
2004273826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層を有する第１導電型の半導体基板と、受光面電極と、裏面電極とから構成される光電変換装置であって、
前記半導体基板の受光面に窪みが形成され、該窪み内面にドーパント濃度が高い第２導電型層が配置しており、前記受光面電極が、前記ドーパント濃度が高い第２導電型層に接触して形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
受光面電極が形成されていない２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層が反射防止膜により被覆されてなる請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
半導体基板上に、反射防止膜を形成し、受光面電極を形成する領域における前記反射防止膜を除去し、得られた反射防止膜をマスクとして用いて、半導体基板表面に窪みを形成するとともにドーパント濃度が高い第２導電型層を形成することからなる光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
電極ペーストを用いたスクリーン印刷により、半導体基板表面の窪みに受光面電極を形成することからなる請求項３に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関し、より詳細には、半導体基板表面に形成された窪みに受光面電極が形成された高性能の光電変換装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、単結晶シリコンや多結晶シリコン基板を用いてｐｎ接合を有する太陽電池セル３１は、図６に示すように、キャスト法により作製したシリコンインゴットをマルチワイヤー法でスライスして得たｐ型シリコン基板３２に対し、受光面全面を化学的に加工して、微細凹凸（最大高さ１０μｍ程度）が形成された後、熱拡散法でｎ型層３３が形成される。一方、裏面にはアルミニウム拡散などにより裏面電界層（ＢＳＦ）効果のあるｐ＋高濃度層３４が形成されている（例えば、特許文献１）。なお、ｎ型層３３の表面には反射防止膜３５が形成されている。反射防止膜３５としては、ＴｉＯ２又はＳｉＮが、例えば、７００Å程度の膜厚で形成される。この反射防止膜３５は、反射防止の光学的効果とともにシリコン表面近傍で発生するキャリアの再結合速度低減にも有効である。
【０００３】
受光面電極４０は、通常、シリコン基板３２の平坦な表面に、導電性ペーストを用いた印刷法により形成される。この際、受光面電極４０の形状としては、幅２００μｍ程度の細線部分（以下、グリッド電極３６）と幅２ｍｍ程度の太線部分（以下、メイングリッド電極３８）を組合せたパターンを用いて、受光面のシリコン基板３２表面をできるだけ広くするように電極を配置する工夫がされている。一方、裏面電極３９は、アルミニウムを主成分とする材料を略全面にわたり印刷、焼成することで形成される。
【０００４】
上記のような太陽電池セル３１は、図７に示すように、ｎ型層３３の表面、つまり光入射側のシリコン基板３２の表面全体が、反射低減のため、微視的には高さ１〜１０μｍオーダーの凹凸形状となっているが、シリコン基板３２全体にわたりほぼ平坦な平面３７から構成されている。そして、この平面３７の一部にグリッド電極３６が形成されている。それ以外の平面３７の表面には、上述したように、極めて薄い透明な膜が反射防止膜３５として形成されている。なお、受光面電極、つまりグリッド電極３６の断面は、電極材料としてペースト状の材料を用いて印刷焼成することにより、おおよそ台形に近い形状に形成されている。
また、別の太陽電池として、受光面の平坦なシリコン表面の殆どを低濃度ｎ型層として、電極下となる部分だけを高濃度ｎ型層とすることで、直列抵抗を小さくして、曲線因子の大きい、かつ、低濃度ｎ型層での高い短絡電流密度化を図った太陽電池が提案されている（例えば、特許文献２）。この太陽電池では、シリコン表面全体に微細な凹凸形状が形成されているが、電極部分のシリコン面とそれ以外の受光面の表面は同一で、全体としては平坦である。
【０００５】
さらに、別の太陽電池として、レーザー加工などで表面にスリット状の溝を形成して、その溝の中にメッキ法で電極金属を埋め込むように形成する構成が提案されている（例えば、特許文献３）。これにより、電極幅を従来の数分の１の５０μｍ程度以下に低減して、同じ面積の半導体シリコン基板を用いても、光入射面積を拡大して、より高い光電変換が得られる。また、電極幅（溝幅に相当）を５０μｍ程度以下としながら、溝深さを大きくとることで、電極細線方向の断面面積の確保を行い、セル直列抵抗の増加を防止している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７６１８６号公報
【特許文献２】特開平６−２５２４２８号公報
【特許文献３】特開平８−１９１１５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、平坦なシリコン基板の表面に印刷法で電極を形成した場合、グリッド電極の線方向の抵抗値確保上、電極幅の大幅な低減は困難である。また、印刷法では、電極材料の流動特性などから、電極細線の幅に対する高さの比を大きくすることには限界があり、図７に示すように台形形状にならざるを得ない。
また、電極下に高濃度ｎ型層を形成する場合、電極細線化の際には、電極下の高濃度化はシリコン基板との接触抵抗を低減するのに有効であるが、電極細線化を図ることは示されていない。
【０００８】
さらに、溝にメッキ法で電極金属を埋め込む方法では、溝を、シリコン基板表面から深く、かつ微細に加工することが必要である。よって、溝を形成するために、高エネルギーの微細ビームのレーザー光をシリコン基板表面に照射してシリコンを蒸発させる方法や、高速回転の薄刃での高精度加工が必要となり、製造コストの増大を招く。さらに、スリット状の溝中への電極金属の埋め込みは、低コストな印刷法や、蒸着のリフトオフ法を利用して行うことはできず、湿式めっき法等の煩雑かつ形成時間の長い電極形成方法が必要となる。よって、工業的に製造コストを減少して、高速に太陽電池を大量生産することは困難である。
【０００９】
本発明の上記課題を鑑みなされたものであり、電極の構造及びその製造方法によって、電極幅を低減して電極占有面積を縮小しながら、電極断面積を確保して、光電変換効率を向上させるとともに、電極周辺の表面再結合を低減することができ、さらに、簡便かつ容易な方法により安価に製造することができる光電変換装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、受光面に２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層を有する第１導電型の半導体基板と、受光面電極と、裏面電極とから構成される光電変換装置であって、前記半導体基板の受光面に窪みが形成され、該窪み内面にドーパント濃度が高い第２導電型層が配置しており、前記受光面電極が、前記ドーパント濃度が高い第２導電型層に接触して形成されてなる光電変換装置が提供される。
また、本発明によれば、半導体基板上に、反射防止膜を形成し、受光面電極を形成する領域における前記反射防止膜を除去し、得られた反射防止膜をマスクとして用いて、半導体基板表面に窪みを形成するとともにドーパント濃度が高い第２導電型層を形成することからなる光電変換装置の製造方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光電変換装置は、主として、第１導電型の半導体基板と、この基板の受光面に形成された２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層（以下、高濃度第２導電型層と低濃度第２導電型層と記す）と、受光面電極と、裏面電極とから構成される。なお、受光面と反対側の面である裏面には、高濃度の第１導電型がほぼ全面に形成されていることが好ましい。
半導体基板は、通常、光電変換素子に用いられる基板、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板等の元素半導体基板；シリコンゲルマニウム基板、ガリウム砒素基板等の化合物半導体基板；等の公知材料を使用することができる。なかでも、シリコン基板が好ましい。半導体基板は、主にキャスト法、ＣＺ法又はＦＺ法により形成されたインゴットを利用することができ、これを例えば、マルチワイヤー法でスライスして用いることができる。半導体基板は、例えば、０．１〜２０  Ωｃｍ程度の抵抗値に設定されていることが適当である。
【００１２】
半導体基板は、受光面に、凹凸及び窪みが形成されていることが好ましい。つまり、受光面のうち、実質的に受光を行う面は、平坦でもよいが、微細な凹凸、例えば、高低差が１〜１０μｍ程度の凹凸が形成されていてもよい。この凹凸は、実質的に受光を行う面に均一に形成されていることが好ましい。窪みは、実質的に受光を行う面（微細凹凸が形成されている場合には、凹凸の平均高さの面）に対して、３〜１００μｍ程度の深さを有することが適当である。窪みの幅は、例えば、１００μｍ〜５ｍｍ程度の範囲で、一定の幅又は太線及び細線を混在させてもよく、受光面電極よりも５〜５０μｍ程度幅狭に配置することが好ましい。窪みは、受光面の全面積に対して２〜８％程度の面積で、そのドーパント濃度、受光面電極の配置、光電変換効率等を考慮して、任意の位置に、ストライプ状、格子状、島状等に配置することができる。また、窪みの表面（つまり、受光面電極が形成される窪みの内面）は、平坦であってもよいが、微細な凹凸が形成されていてもよい。この微細な凹凸は、実質的に受光を行う面における微細な凹凸よりも、その高低差が小さいことが好ましい。なお、窪みは、半導体基板に対して、断面形状が正方形又は長方形の形状となるように急峻であってもよいが、台形形状、丘形状またはその側面が屈曲するように緩やかなものであってもよい。
半導体基板は、第１導電型の導電性を有している。第１導電型は、ｎ型又はｐ型のいずれでもよい。半導体基板には、受光面となる側に、受光面側接合層として、２種類の異なるドーパント濃度の第２導電型層が形成されている。ここで、第２導電型とは、第１導電型とは逆導電型であり、ｐ型又はｎ型のいずれであってもよい。つまり、半導体基板には、光入射側（受光面）からｎ型、ｐ型の層又は光入射側からｐ型、ｎ型の層のいずれの順序で配置していてもよい。各層のドーパント濃度は、特に限定されるものではなく、例えば、高濃度第２導電型層のドーパント濃度は、１０１８〜１０２１／ｃｍ３程度、低濃度第２導電型層のドーパント濃度は、１０１７〜１０２０／ｃｍ３程度が挙げられる。これらの受光面側接合層は、当該分野で公知の熱拡散法、イオンインプランテーション法により形成することができる。
【００１３】
高濃度第２導電型層及び低濃度第２導電型層は、それらのドーパント濃度、受光面電極の配置、光電変換効率等を考慮して、任意の領域に配置することができる。なかでも、高濃度第２導電型層は、受光面電極の配置に対応した領域、つまり、凹部の内面全面に配置されることが好ましい。具体的には、高濃度第２導電型層は、受光面の全面積に対して２〜８％程度の面積で、ストライプ状、格子状、島状等に配置することができる。その際の幅は、例えば、１００μｍ〜５ｍｍ程度の範囲で、一定の幅又は太線及び細線を混在させてもよく、後述する受光面電極よりも５〜５０μｍ程度幅広に配置することが好ましい。また、高濃度第２導電型層及び低濃度第２導電型層の接合深さは、半導体基板の厚み等によって、適宜調整することができるが、それぞれ、例えば、０．１〜５．０μｍ程度、０．１〜２．０μｍ程度が適当である。なかでも、高濃度第２導電型層は、低濃度第２導電型層より深く、高濃度第２導電型層の周辺が低濃度第２導電型層で取り囲まれるように配置することが好ましい。
【００１４】
なお、受光面と反対側の面（裏面）は、第１導電型の導電性を有しているため、特にドーパントをドーピングしなくてもよいが、光電変換効率、裏面電極とのオーミックコンタクト性等を考慮して、ドーパント濃度を、半導体基板のドーパント濃度よりも高く設定しておくことが好ましい。例えば、半導体基板の裏面における第１導電型層のドーパント濃度は、１０１７〜１０２０／ｃｍ３程度が挙げられる。また、裏面の高濃度第１導電型層の接合深さは、半導体基板の厚み等によって、適宜調整することができるが、例えば、０．１〜５．０μｍ程度が適当である。また、裏面には、裏面電界効果を得るように、例えば、ＢＳＦ層や、裏面反射層（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を形成してもよいし、表面再結合を防止するために、酸化膜、窒化膜等を形成してもよい。裏面反射層、反射防止膜としては、シリコン酸化膜及び酸化チタン膜等の酸化膜、窒化膜等を用いることができる。
受光面電極及び裏面電極は、導電性材料により形成されるのである限り、その材料は特に限定されない。例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、タングステン、鉄、タンタル、チタン、モリブデン等の金属又は合金、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電材等の単層又は積層、さらには、上記金属、合金との併用により形成することができる。これらは、例えば、粉末状態として、導電性ペーストを調製し、これを印刷、焼成する印刷法により形成することができる。導電性ペーストは、例えば、金属、ガラスフリット、任意に樹脂、有機溶媒を混合して調製することができる。また、蒸着法等により形成してもよい。蒸着法の場合には、フォトリソグラフィによるパターニングを行うことが好ましい。これら電極の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、１〜５０μｍ程度が挙げられる。
【００１５】
受光面電極は、任意の位置に、任意の面積で形成することができるが、受光面の全面積に対して２〜８％程度の面積で、ストライプ状、格子状、島状等に配置することが適当である。裏面電極は、裏面での内部反射を高める、いわゆる裏面反射層として形成されていてもよく、実質的に裏面全面に形成されていることが好ましい。
また、本発明の光電変換装置においては、受光面側接合層の表面であって、受光面電極が配置しない領域に、反射防止膜を形成してもよい。反射防止膜としては、上述したのと同様のものが挙げられる。反射防止膜の膜厚は、例えば、５０〜１００ｎｍ程度が挙げられる。
さらに、本発明の光電変換装置は、以下の実施例に説明する工程によって製造することができる。つまり、半導体基板上に、反射防止膜を形成し、受光面電極を形成する領域における反射防止膜を除去し、得られた反射防止膜をマスクとして用いて、半導体基板表面に窪みを形成するとともにドーパント濃度が高い第２導電型層を形成する方法が挙げられる。この際、反射防止膜の形成、高濃度第２導電型層の形成及び窪みの形成等の各工程は、当該分野で公知の方法、例えば、ＣＶＤ法、蒸着法、ＥＢ法、ゾルゲル法等；熱拡散法、イオンプランテーション法；フォトリソグラフィ及びエッチング法等の種々の方法で行うことができる。特に、反射防止膜として、窒化珪素又は酸化チタニウムを用いることにより、製造コストの低減及び製造工程の簡略化を実現することができる。なお、これらの各工程は、必ずしも上記順序で行う必要はなく、本発明の光電変換装置を実現することができる限り、任意の順序で行ってもよい。
【００１６】
なお、本発明においては、低濃度第２導電型層の形成、裏面電極の形成等は、上記工程の前、後、後のいずれに行ってもよい。特に、低濃度第２導電型層は、ドーパント元素としてリンを用いることが好ましい。リンを用いる場合には、半導体基板表面の鉄、銅などの特性低下の要因となる不純物の捕捉、除去を効果的に行うことができるからである。
以下に、本発明の光電変換装置及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
実施例１：太陽電池セル
本発明における光電変換装置である太陽電池セル１は、図１に示すように、例えば、比抵抗が０．１〜２０  Ωｃｍ程度に設定されたｐ型シリコン基板２を用いて形成されている。
シリコン基板２の受光面には、その一部に、他の部分より低い窪みが形成されており、この窪みに、受光面グリッド電極６が形成されている。受光面グリッド電極６は、例えば、膜厚５〜１００μｍ程度、幅１０〜２００μｍ程度の細線部分（以下、グリッド電極）と幅１〜２ｍｍ程度の太線部分（以下、メイングリッド電極）を組合せたパターン（図６の受光面電極４０、グリッド電極３６及びメイングリッド電極３８参照）で、グリッド電極の断面はほぼ円形に近い形状で形成されている。受光面には、１０１７〜１０２０／ｃｍ３程度のドーパント濃度に設定されたｎ型拡散層３が形成されている。また、ｎ型拡散層３内であって、受光面電極６と接触する領域には、１０１８〜１０２１／ｃｍ３程度のドーパント濃度に設定された高濃度ｎ型拡散層７が形成されている。さらに、受光面には、受光面電極６が形成された領域以外の領域に、膜厚５０〜１００ｎｍ程度のＳｉ３Ｎ４からなる反射防止膜１２が形成されている。
【００１８】
一方、裏面には、ドーパント濃度が１０１８〜１０２１／ｃｍ３程度の高濃度ｐ＋層４、裏面電極９が基板裏面全体にそれぞれ形成されている。なお、高濃度ｐ＋層４は、裏面電界効果（ＢＳＦ）を得るように構成されており、裏面電極９は、裏面での内部反射を高める、いわゆる裏面反射層として形成されている。
このような構成により、図７の太陽電池セルに比較して、電極占有率を１／２程度に低減することができる。つまり、従来の電極断面積を確保した上で電極面積を少なくすることができる。これにより、太陽電池の性能改善に重要である表面再結合速度を低減することができ、短絡電流密度、開放電圧の改善が可能となり、ひいては太陽電池としての変換効率を向上させることができる。
【００１９】
実施例２：太陽電池セルの製造方法１
実施例１で示した太陽電池セルは、以下の方法により製造することができる。
まず、図２のＳ−１に示すように、外形１０×１０ｃｍ、厚さ０．３５ｍｍにスライスされ、比抵抗１Ωｃｍに設定されたｐ型多結晶シリコン基板を、５％ＮａＯＨアルカリ水溶液に対し７％アルコールを加えた溶液に、８０℃で１０分間浸漬し、シリコン基板表面を深さ２０μｍまでエッチングする。これにより、破砕層の除去と同時に反射低減のための表面凹凸の形成を行うことができる。なお、凹凸は高さ５〜１０μｍの微細形状であるため、基板全体は実質的には平坦である。
【００２０】
次いで、Ｓ−２において、ＰＯＣｌ３を含む雰囲気の８４０℃電気炉中の治具に、得られたシリコン基板を載置し、２０分間のりんの拡散を行い、シリコン基板表面にｎ型拡散層（ｎ＋層）を形成する。その後、ＨＦ水溶液中でＰＳＧ（リンガラス）層等を除去し、洗浄、乾燥する。これにより、シート抵抗が７０Ω／□、接合深さが約０．３μｍ、表面付近のドーパント濃度が１０２０ｃｍ−３程度のｎ型拡散層を得ることができる。
その後、Ｓ−３に示すように、シリコン基板の一表面に、プラズマＣＶＤ装置を用い、ガス種としてシラン及びアンモニアを用いて、膜厚７２０Å程度のＳｉ３Ｎ４を反射防止膜として形成する。
Ｓ−４において、反射防止膜上であって、例えば、幅５０μｍの電極を形成する領域以外の領域に、耐アルカリ性のワックス材をスクリーン印刷して乾燥する。
【００２１】
乾燥後、Ｓ−５において、４０％燐酸水溶液に、１８０℃で１０分間浸漬することにより、反射防止膜を溶解除去するとともに、シリコン基板表面を化学的に溶解し、窪みを形成する。この際、ワックス材で被覆された反射防止膜とシリコン基板はエッチングされない。
Ｓ−６において、有機溶媒を用いて、不要となったワックス膜を除去するとともに、洗浄と清浄化を行う。
次いで、Ｓ−７において、パターン化された反射防止膜をバリアとして用いて、ＰＯＣｌ３を含む雰囲気の９３０℃電気炉中に、得られた基板を載置して、２０分間リン拡散を行い、窪み部分だけに、接合深さ約０．５μｍ、表面濃度１０２０ｃｍ−３程度の高濃度ｎ型拡散層（ｎ＋＋層）を形成した。この高濃度ｎ型拡散層のシート抵抗値は、別の同時に拡散したモニタで測定すると３０Ω／□であった。
続いて、シリコン基板の裏面に対し、Ｓ−８において、ＢＳＦ層を形成する。ＢＳＦ層は、Ａｌ粉末を含むペーストを印刷、乾燥し、近赤外線炉中で焼成することによって高濃度ｐ＋層を形成することにより、形成することができる。
その後、残存酸化アルミニウム層はサンドブラストにより除去し、溶剤で清浄化する。
次いで、Ｓ−９において、シリコン基板表面の凹部に、Ａｇ粉末、ガラスフリット、樹脂、有機溶媒からなる電極ペーストを、スクリーン印刷方法により、線幅８０μｍのグリッド電極をピッチ２．５ｍｍで、直交する方向に線幅２ｍｍのメイングリッド電極となるスクリーンパターンを用いて、受光面電極を形成する。
【００２２】
つまり、図３に示すように、表面にパターン化された反射防止膜５を有するシリコン基板２をスクリーン印刷機の基台（図示しない）の上に取り付け、シリコン基板２の窪み１５に、下面に乳剤１１が塗布され、開口を有するスクリーン版１８の孔１２を機械的な手段等で位置合わせする。次いで、電極ペースト１７を、スクリーン版１８上面に供給し、スキージ１９をＡ方向に移動させて、電極ペースト１７を、スクリーンメッシュ２１を通して、窪み１５内に埋め込み、窪み１５の内部に電極ペースト１６を供給する。その後、スクリーン版１８を退避させる。これにより、印刷直後は、電極ペースト１６は、図４に示すように、断面形状が長方形状の突出を有する。印刷後、印刷された電極ペースト１６をレベリングし、近赤外線炉内で、約６５０℃の温度にて焼成することによって、図５に示すように、電極ペースト１６は、拡散時生成され、窪み内面に残存したＰＳＧ膜（リンガラス層）を貫通してオーミック接触を得るとともに、その上部に丸みを生じ、裾２５はやや広がった形状の受光面電極を形成することができる。
Ｓ−１０において、シリコン基板の裏面全面にＡｇを蒸着して裏面電極を形成し、太陽電池セルを完成した。受光面電極は、グリッド電極が３９本、メイングリッド電極が２本の外観形状となった（図６参照）。
上記方法によれば、Ｓ−３において形成した反射防止膜を、Ｓ−５においてパターン化し、パターン化された反射防止膜を用いて、シリコン基板表面に窪みを形成し、Ｓ−７において、高濃度ｎ型拡散層を形成するとともに、Ｓ−９において、印刷法により、窪みに受光面電極を形成することができる。
なお、上記製造方法においては、実施例１の太陽電池セルを形成することができる限り、各工程の順序を入れ替えてもよい。
このようにして得られた太陽電池セルについて、電流電圧特性を測定した。この測定は、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の疑似太陽光下（ＪＩＳ標準光ＡＭ１．５Ｇ）で、太陽電池セルの２ヵ所のメイングリッド電極に測定器を結線して行った。
その結果を表１に示す。
【００２３】
比較例
比較の太陽電池は、従来の方法、つまり、Ｓ−４、Ｓ−５、Ｓ−６、Ｓ−７を除いて、作製したもので、窪み形状、高濃度ｎ型拡散層がない点が上記の本発明実施例とは異なる。電極形状、ｎ型拡散層など全て同一条件となるように作製した。特性は下表比較例の欄に示す。
比較の太陽電池セルを、従来の方法、つまり、Ｓ−４〜Ｓ−７の工程を除いて、全て同一条件となるように作製した。この太陽電池セルは、シリコン基板の窪み形状、高濃度ｎ型拡散層がない点で実施例１の太陽電池セルとは異なる。
得られた太陽電池セルについて、実施例２と同様の測定を行った。
その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
本発明の実施例の電極占有面積は、従来の９．４％（比較例）に対し、６．８％と改善された。
また、一般的に電極の影が少なくなることで、電流は増加し（受光面の面積比例）、本実施例での占有面積を考慮すると、計算上、短絡電流密度は３４．６ｍＡ／ｃｍ２となるはずである。しかし上記実施例では、これを上回る３６．１ｍＡ／ｃｍ２が得られた。
開放電圧については、半導体の理論式からすれば高々数ｍＶ程度までしか見込めないのに対し、上記実施例によれば８ｍＶもの向上が認められた。
さらに、曲線因子は高濃度ｎ型拡散層を電極接触面に形成した効果が若干ながら現れている。この特性値から結果的に、変換効率は絶対値で１．６％の改善となった。
つまり、これら特性値の顕著な改善は、電極面積低減による影の減少効果とともに、受光面全体からみた表面再結合速度の低減、つまり、シリコン表面のパッシベーション効果向上にも寄与したことが分かった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、受光面において、光入射は、ドーパント濃度が低い領域で行われ、受光面電極は、その一部が半導体内部に埋め込まれ、かつドーパント濃度が高い領域と接触しているため、電極占有面積を低減、つまり、電極線幅を従来の１／２程度まで低減しながら、十分な電極断面積を確保することができ、発生光電流を確実に向上することができる。しかも、受光面電極のオーミック接触等を比較的低コストで実現でき、ひいては、光電変換効率を向上させることができる。
【００２７】
また、第２導電型層が反射防止膜により被覆されるため、光の反射防止効果を得ることができ、加えて、反射防止膜が、低濃度の第２導電型層の表面再結合に鋭敏な部分のみならずその周辺に設けられた高濃度の第２導電型層までの領域まで覆うことで、低濃度の第２導電型層全体の表面再結合速度を長期にわたり効果的に低減することができる。これにより、例えば、太陽電池の使用環境での長期安定性の高い優れた光電変換装置を工業的に得ることが可能になる。
さらに、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、反射防止膜を窪み形成及びドーパント濃度が高い第２導電型層の形成の双方に用いることができ、製造工程が簡略化されることにより、製造コストを低減することができるとともに、歩留まりの向上により、より安価な光電変換装置を製造することが可能となる。しかも、双方の形成を同じマスクを用いて行うことにより、確実に、受光面電極が形成される領域にドーパント濃度が高い第２導電層を形成することができ、確実に、接触抵抗の低減を図り、高品質な光電変換装置を製造することが可能になる。
また、電極形成を、スクリーン印刷により形成することにより、簡便かつ確実に、受光面電極を窪みに形成することができ、電極占有面積を低減することができるとともに、高品質の光電変換装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電変換装置である太陽電池セルの要部の概略断面図である。
【図２】本発明の光電変換装置の製造方法を説明するための作製手順を示す図である。
【図３】本発明の光電変換装置の製造方法における受光面電極の製造工程を説明するための図である。
【図４】図３の製造工程の続きを示す図である。
【図５】図４の製造工程の続きを示す図である。
【図６】従来の太陽電池セルの斜視図である。
【図７】図６の太陽電池セルの概略断面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池セル
２  シリコン基板（半導体基板）
３  ｎ型拡散層（ドーパント濃度の低い第２導電型層）
４  高濃度ｐ＋層
５  反射防止膜
６  受光面電極
７  高濃度ｎ型拡散層（ドーパント濃度の高い第２導電型層）
９  裏面電極
１１  乳剤
１２  孔
１５  窪み
１６、１７  電極ペースト
１８  スクリーン版
１９  スキージ
２１  スクリーンメッシュ
２５  裾
【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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