(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の製造方法において：
第１導電型基板の表面に，第２導電型半導体層を形成する第１工程と；
前記第１導電型基板の裏面に裏面絶縁膜を，前記第２導電型半導体層上に表面絶縁膜を，各々形成する第２工程と；
前記表面絶縁膜上に第２導電型不純物層を，前記裏面絶縁膜上に第１導電型不純物層を，各々印刷法にて形成する第３工程と；
前記第２導電型不純物層と前記第１導電型不純物層の不純物を拡散させて，前記第２導電型半導体層内部に高濃度第２導電型半導体層を，前記第１導電型基板内部に高濃度第１導電型半導体層を，各々形成する第４工程と；
前記表面絶縁膜に前記高濃度第２導電型半導体層を露出する第１接触孔を，前記裏面絶縁膜に前記高濃度第１導電型半導体層を露出する第２接触孔を，各々形成する第５工程と；
前記表面絶縁膜上部に形成されており，前記第１接触孔を通じて前記高濃度第２導電型半導体層と電気的に連結されている表面電極と，前記裏面絶縁膜上部に形成されており，前記第２接触孔を通じて前記高濃度第１導電型半導体層と電気的に連結されている裏面電極とを形成する第６工程と；
を含むことを特徴とする，太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程において，
前記第２導電型不純物層と第１導電型不純物層とを形成する印刷法が，スクリーン印刷法であることを特徴とする，請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第４工程において，
前記表面絶縁膜には，前記高濃度第２導電型半導体層とほぼ同じ幅でＰＳＧ膜が，前記裏面絶縁膜には，前記高濃度第１導電型半導体層とほぼ同じ幅でＢＳＧ膜が，各々形成されることを特徴とする，請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第５工程において，
前記第１接触孔と前記第２接触孔は，湿式エッチングにて，前記ＰＳＧ膜とＢＳＧ膜とを，除去することによって形成されることを特徴とする，請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第６工程において，
前記表面電極及び前記裏面電極は，同時に形成されることを特徴とする，請求項１，２，３または４のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第６工程において，
前記表面電極及び前記裏面電極は，無電解メッキ法，または電気メッキ法を用いて形成することを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において，
前記表面及び裏面絶縁膜形成には，熱酸化法を用いることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５または６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において，
前記表面絶縁膜及び前記裏面絶縁膜の厚みは，２５０〜７５０Åの範囲で形成する事を特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６または７のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，太陽電池の製造方法にかかり，特に製造工数を低減した太陽電池の製造方法と，この製造方法によって製造された太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は半導体の性質であるバンドギャップ（ｂａｎｄ ｇａｐ）を起電力として用いるものであって，ｎ型とｐ型の半導体を接合して形成する。このｐ-ｎの接合部に入射する光エネルギーによって，半導体の内部では電子と正孔が発生し，これらの電子と正孔は，内部の電界によって各々ｎ型及びｐ型の半導体層に移動して，前記半導体層の両側に配置した二つの電極（表面電極と裏面電極）に蓄積され，このことにより外部の負荷に電流を供給することができる。
【０００３】
このような太陽電池は，例えばｐ型シリコン基板の両面に前記の二つの電極が形成されており，前記ｐ型シリコン基板の表面部及び裏面部に，各々ｎ+型及びｐ+型の不純物がドーピングされている半導体層が形成されていて，通常は表面が太陽照射面になっている。
【０００４】
このような太陽電池の製造方法においては，基板の表面及び裏面に酸化膜を形成し，写真エッチング工程でパターニングして不純物をイオン注入し，基板の表面及び裏面に各々電極を形成するため再び写真エッチング工程でパターニングして，表面及び裏面電極を形成する。
【０００５】
このような従来の技術に基づいた技術論文の例として，"Ｔｈｅ ｒａｎｇｅｏｆｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｅｌｌｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ａｔ Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ ＩＳＥ"（Ｓ．Ｗ． Ｇｌｕｎｚ，Ｊ． Ｋｎｏｂｌｏｃｈ ｅｔ ａｌ， ２６ｔｈ ＰＶＳＣ， １９９７， ｐｐ． ２３１−２３４）と"Ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｆｒｏｍ ＦＺ， ＣＺ， ａｎｄ ＭＣ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ"（Ｊ．Ｋｎｏｂｌｏｃｈ， Ａ．Ｎｏｅｌ ｅｔ ａｌ， ２３ｔｈ ＩＥＥＥ ＰＶＳＣ，１９９３， ｐｐ． ２７１−２７６）がある。
【０００６】
従来技術の他の例として，"ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ"（米国特許５２５８０７７）と"ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｖｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ"（米国特許３９８８１６７）に高い効率を得るための太陽電池に関して，記載されている。前者の場合には，効率を高めるためにテクスチャーリングされているシリコン基板の表面にレーザグルービング（ｌａｓｅｒ ｇｒｏｏｖｉｎｇ）によって溝を形成し，溝中に形成される表面電極との接触面積を広くして接触抵抗を減少するようにしている。後者の場合には，シリコン基板の表面と裏面に各々開口部を有する酸化膜を形成し，開口部に各々表面電極及び裏面電極を形成し，裏面電極を光の吸収を良くする物質で形成して効率を高めるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，このような従来技術による太陽電池の製造方法では，太陽電池の構造によって４回ないし６回の写真エッチング工程を用いるので，工程時間が長くなって，製造費用が増加する問題点がある。
【０００８】
本発明は，従来の太陽電池の製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，製造費用を低減することの可能な，新規かつ改良された太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明による太陽電池の製造方法によれば；
第１導電型基板（ｐ型シリコン基板）の表面に，第２導電型半導体層（ｎ+半導体層）を形成する第１工程と；前記第１導電型基板の裏面に裏面絶縁膜（ＳｉＯ２）を，前記第２導電型半導体層上部に表面絶縁膜（ＳｉＯ２）を形成する第２工程と；前記第１導電型基板裏面の絶縁膜上部に第２導電型不純物層（ｎ型不純物層）を，前記第２導電型半導体層上の絶縁膜上部に第１導電型不純物層（ｐ型不純物層）とを，各々印刷法にて形成する第３工程と；前記第２導電型不純物層と前記第１導電型不純物層の不純物を酸化性雰囲気で拡散させて，前記第２導電型半導体層に高濃度第２導電型半導体層（ｎ++半導体層）を形成し，前記第１導電型基板内部に高濃度第１導電型半導体層（ｐ++半導体層）を形成する第４工程と；前記表面絶縁膜に前記高濃度第２導電型半導体層を露出する第１接触孔と，裏面絶縁膜に前記高濃度第１導電型半導体層を露出する第２接触孔を形成する第５工程と；前記表面絶縁膜上部に形成されており，前記第１接触孔を通じて前記高濃度第２導電型半導体層と電気的に連結されている表面電極と，前記裏面絶縁膜上部に形成されており前記第２接触孔を通じて前記高濃度第１導電型半導体層と電気的に連結されている裏面電極とを形成する第６工程と；を含むことを特徴とする，太陽電池の製造方法、及びその方法によって製造された太陽電池が，提供される。
【００１０】
ここで，前記第２導電型不純物層と第１導電型不純物層とを形成する印刷法は，スクリーン印刷法または凹版印刷法にて行うことが、好ましい。
【００１１】
一方，不純物の拡散による前記高濃度第１導電型半導体層及び前記高濃度第２導電型半導体層の形成と同時に，前記表面絶縁膜には，前記高濃度第２導電型半導体層とほぼ同じ幅でＰＳＧ（Phospho-silicate Glass：リンケイ酸ガラス）膜が，前記裏面絶縁膜には，前記高濃度第１導電型半導体層とほぼ同じ幅で，ＢＳＧ（Boro-silicate Glass：ケイホウ酸ガラス）膜が，各々反応形成されている。
【００１２】
また，酸化物層からなる表面絶縁膜及び裏面絶縁膜にｎ++半導体層及びｐ++半導体層を露出する，前記第１接触孔と前記第２接触孔は，ＰＳＧとＢＳＧの易溶性を利用するフッ酸浸漬法にて，包括的に，また同時に除去し形成する。
【００１３】
また，前記表面電極及び前記裏面電極は，無電解メッキ法，または電気メッキ法を用いて，同時に形成することが好ましい。
【００１４】
さらに，表面及び裏面絶縁膜は，熱酸化法によって形成し，絶縁膜の厚みは２５０〜７５０Åの範囲で形成するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる，太陽電池及び太陽電池の製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
まず，図１を参照して本実施形態による，太陽電池の構造について詳細に説明する。
【００１７】
図１は，本実施形態による製造方法によって完成された，太陽電池の構造を示した断面図である。
【００１８】
図１のように，ｐ型シリコン基板１０の表面上部にはリン（Ｐ）のようなｎ型不純物をドーピングしたｎ+半導体層２０が形成されており，その上に酸化ケイ素を含む表面絶縁膜３０が，形成されている。ここで，ｐ型シリコン基板１０の表面は，異方性エッチングなどで形成されるピラミッド構造を有することができるが，このようなピラミッド構造は，平らな構造に比べて光の吸収を良くする。また，ｐ型シリコン基板１０表面のｎ+半導体層２０内には，部分的にｎ型の不純物を高濃度にドーピングしたｎ++半導体層６０が形成されており，表面絶縁膜３０には，ｎ++半導体層６０を露出させる接触孔３１が形成されている。この時，接触孔３１は，ｎ++半導体層６０と同程度の幅を有する。ｐ型シリコン基板１０の表面には，接触孔３１を通ってｎ++半導体層６０と連結されている表面電極５０が形成されている。ここで，ｎ++半導体層６０は，表面電極５０とｎ+半導体層２０の間の接触抵抗を低減する役割をし，ｎ++半導体層６０と表面電極５０との間には，これらの間の接触特性を向上させるための接触層（未図示）を追加して形成することができる。また，表面電極５０は，ｐ-ｎ接合のｐ型シリコン基板１０内部で生成された電流を集めて外部端子に伝達する役割をし，選択的メッキが可能な無電解メッキ方法や電気メッキ方法で，電導性金属をメッキすることによって形成される。
【００１９】
一方，ｐ型シリコン基板１０の裏面には，酸化ケイ素を含む裏面絶縁膜７０が形成されており，表面と同様に，ｐ型シリコン基板１０の裏面もピラミッド構造を有することができる。また，ｐ型シリコン基板１０の裏面には，ｐ型の不純物を高濃度にドーピングしたｐ++半導体層９０が，部分的または全面に形成されており，裏面絶縁膜７０上には，裏面絶縁膜７０に形成されている接触孔７１を通ってｐ++半導体層９０と連結されている，アルミニウムなどで構成された裏面電極８０が全面的に形成されている。この時，接触孔７１はｐ++半導体層９０と同程度の幅を有する。ここでも，ｐ++半導体層９０と裏面電極８０との間には，これらの間の接触特性を向上させるための接触層（未図示）を追加して形成することができる。
【００２０】
以下，このような図１の太陽電池に関する製造方法を図１，図２，図３，図４及び図５を参照して具体的に説明する。
【００２１】
まず，図２のように，ｐ型シリコン基板１０表面の全面にわたってリンのようなｎ型不純物を拡散してｎ+半導体層２０を形成する。リンのドーピング物質としてはＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）やＰ２Ｏ５（五酸化リン）を用いる。
【００２２】
もちろん，ｎ+半導体層２０を形成する前にｐ型シリコン基板１０に湿式エッチングを用いて，不規則なピラミッド構造を形成することができる。
【００２３】
次に，図３のように，ｐ型シリコン基板１０の表面及び裏面に，反射防止膜としての機能を有し，主として酸化ケイ素からなる表面及び裏面絶縁膜３０，７０を熱酸化工程によって形成する。この時，表面及び裏面絶縁膜３０，７０は２５０〜７５０Å程度の厚みで形成するのが好ましいが，これは以降の熱処理工程でｎ型またはｐ型の不純物が，所定濃度でｐ型シリコン基板１０の内部に拡散するようにするためである。次に，高濃度半導体層が形成される部分に，スクリーン印刷法を用いて，ｐ型シリコン基板１０の表面にはＰ２Ｏ５，裏面にはＢ２Ｏ３（ホウ酸）を各々印刷して，高濃度ｎ型不純物層６５と高濃度ｐ型不純物層９５を形成する。
【００２４】
次に，図４のように，酸化性雰囲気にて高温熱処理工程を実施して，ｎ型不純物層６５とｐ型不純物層９５の不純物が，ｐ型シリコン基板１０の内部に拡散するようにして，ｐ型シリコン基板１０の表面または裏面に，各々ｎ++半導体層６０及びｐ++半導体層９０を同時に形成する。ここで，Ｐ++半導体層９０はＢＳＦ（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を生じ，これが光励起されたキャリアを反射するので，再結合損失を減らすことができる。この時，表面または裏面絶縁膜３０，７０の一部は，ｎ型またはｐ型の不純物と反応して，ｎ++半導体層６０及びｐ++半導体層９０上部には，これら６０，９０と同一な幅で，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５が，各々形成される。また，前記酸化性雰囲気にて熱処理するため表裏面の絶縁膜が厚くなって安定性が増す。
【００２５】
次に，図５のように，湿式エッチングを用いて，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５を除去して，表面及び裏面絶縁膜３０，７０に各々ｎ++半導体層６０及びｐ++半導体層９０を露出する接触孔３１，７１を形成する。ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５とは，絶縁膜３０，７０よりエッチング速度が速いので，更なる写真エッチング工程を追加しなくても，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５のみを除去することができ，これは以降に電極が形成されるグリッドパターンになる。この時，湿式エッチングで用いるエッチング液の主成分は，ＨＦ（フッ酸）であり，ＨＦの濃度によって，エッチング速度を調節することができる。１０％のＨＦ溶液で，絶縁膜３０，７０のエッチング速度は６００Å/ｍｉｎ程度であり，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５のエッチング速度は，絶縁膜３０，７０のエッチング速度に比べて２〜３倍大きいので絶縁膜３０，７０は，殆どエッチングされず，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５だけを除去して，接触孔３１，７１を形成することができる。この時，ｎ++半導体層６０及びｐ++半導体層９０を露出する接触孔３１，７１は別途のマスクを利用した写真エッチング工程を追加せず，ＰＳＧ膜３５とＢＳＧ膜７５とを，エッチングして形成することによって，ｎ++半導体層６０及びｐ++半導体層９０と同一な幅を有するようになる。
【００２６】
次に，図１のように，ｎ++半導体層６０が形成されているｐ型シリコン基板１０の表面上部とｐ型シリコン基板１０の裏面上部に，表面電極５０と裏面電極８０を各々形成する。この時，表面及び裏面電極５０，８０は無電解メッキ法または電気メッキ法で同時に形成する。
【００２７】
なお，本発明の技術的思想の範囲は上記実施例に限定されるものではなく，不純物印刷の方法も，スクリーン印刷以外に例えば凹版（グラビア）印刷を用いてもよい。
【００２８】
以上，添付図面を参照しながら，本発明にかかる太陽電池及びその製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，太陽電池を製造する時に高価な写真エッチング工程を用いずに，安価な不純物印刷法と熱拡散によって，選択的に半導体層を形成し，エッチング工程のみで電極用パターンを形成できるので，製造工数を低減した，太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる太陽電池の構造を示した断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる太陽電池の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる太陽電池の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる太陽電池の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる太陽電池の製造方法の一工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０        ｐ型シリコン基板
２０        ｎ+半導体層
３０        表面絶縁膜
３１，７１  接触孔
３５        ＰＳＧ膜
５０        表面電極
６０        ｎ++半導体層
６５        ｎ型不純物層
７０        裏面絶縁膜
７５        ＢＳＧ膜
８０        裏面電極
９０        ｐ++半導体層
９５        ｐ型不純物層
【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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