(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一面上にトンネリング層を形成する段階と、
前記トンネリング層上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層に第１導電型を持つ第１導電型領域及び第２導電型を持つ第２導電型領域を含む導電型領域を形成する段階と、
前記第１導電型領域に連結される第１電極及び第２導電型領域に連結される第２電極を含む電極を形成する段階と、
を含み、
前記導電型領域を形成する段階は、
前記半導体層上にマスク層を形成する段階と、
レーザーを用いて、前記マスク層に前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方に対応するドーピング開口部を形成する段階と、
前記ドーピング開口部を用いてドーピングする段階と、
を含み、
前記ドーピング開口部を形成する段階において前記半導体層にレーザー跡が形成され、
前記レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方から長手方向に伸びる縁部に沿って形成される外側レーザー跡を含み、
前記レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方の内部に形成される内側レーザー跡をさらに含む、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記外側レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方から長手方向に伸びる両側縁部のそれぞれに沿って形成されるライン形状を持つ、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方の内側部分には前記レーザー跡が形成されない、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方において、前記内側レーザー跡より前記外側レーザー跡がもっと稠密に位置する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記内側レーザー跡は、前記外側レーザー跡と交差するライン形状、閉曲線形状、または多角形状を持つ、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１導電型領域は前記半導体基板のベース領域とは違う導電型を持ち、
前記第２導電型領域は前記半導体基板の前記ベース領域と同一の導電型を持ち、
前記レーザー跡は前記第２導電型領域の縁部に形成されるが前記第１導電型領域には形成されない、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域がそれぞれストライプ状を持ち、
前記ドーピング開口部を形成する段階においては、前記レーザーのレーザービームを前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方の長手方向に重畳するように前記レーザーを照射して前記ドーピング開口部を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記導電型領域を形成する段階は、
前記半導体層を形成する段階と前記マスク層を形成する段階の間に、開口部を持ち、前記第１導電型領域が形成される領域に対応する第１ドーピング層を形成する段階をさらに含み、
前記マスク層を形成する段階においては、前記マスク層を前記半導体層及び前記第１ドーピング層上に全体的に形成し、
前記ドーピング開口部を形成する段階においては、前記第２導電型領域に対応するように前記ドーピング開口部を形成し、
前記ドーピングする段階においては、第２導電型ドーパントを含む気体雰囲気で熱処理することで、前記第１ドーピング層に含まれた第１導電型ドーパントが前記半導体層に拡散して前記第１導電型領域を形成し、前記第２導電型ドーパントが前記半導体層に拡散して第２導電型領域を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記ドーピング開口部を形成する段階において、前記ドーピング開口部が前記開口部より小さい面積に形成され、前記ドーピングする段階後に前記第１導電型領域と前記第２導電型領域の間にドープされなかったバリア領域が位置し、
前記ドーピングする段階においては、前記第２導電型ドーパントが前記半導体基板の他面にドープされることにより、前記半導体基板の他面に前面電界領域が形成される、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されるトンネリング層と、
前記トンネリング層上に位置し、第１導電型を持つ第１導電型領域及び第２導電型を持つ第２導電型領域を含む導電型領域と、
前記第１導電型領域に連結される第１電極及び第２導電型領域に連結される第２電極を含む電極と、
を含み、
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方に前記半導体基板及び前記導電型領域の結晶面とは違う形状を持つレーザー跡が位置し、
前記レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方から長手方向に伸びる縁部に沿って形成される外側レーザー跡を含み、
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域上に前記第１電極及び前記第２電極が貫くコンタクト部を含む絶縁層を含み、
前記レーザー跡が前記コンタクト部から離隔して位置する外側レーザー跡を含み、
前記レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方の内部に形成される内側レーザー跡をさらに含む、太陽電池。
【請求項１１】
前記外側レーザー跡は、前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方から長手方向に伸びる両側縁部のそれぞれに沿って形成されるライン形状を持つ、請求項１０に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方の内側部分には前記レーザー跡が形成されない、請求項１０に記載の太陽電池。
【請求項１３】
前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方において、前記内側レーザー跡より前記外側レーザー跡がもっと稠密に位置する、請求項１０に記載の太陽電池。
【請求項１４】
前記内側レーザー跡は前記外側レーザー跡と交差するライン形状、閉曲線形状、または多角形状を持つ、請求項１０に記載の太陽電池。
【請求項１５】
前記第１導電型領域は前記半導体基板のベース領域とは違う導電型を持ち、
前記第２導電型領域は前記半導体基板の前記ベース領域と同一の導電型を持ち、
前記レーザー跡が前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中でどの一方の縁部に形成され、他方には形成されない、請求項１０に記載の太陽電池。
【請求項１６】
前記第１導電型領域と前記第２導電型領域の間にこれらを離隔するバリア領域をさらに含む、請求項１０記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池及びその製造方法に関するもので、より詳しくは背面電極型太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭のような既存のエネルギー資源の枯渇が予想されるにつれて、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなっている。その中でも、太陽電池は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる次世代電池として脚光を浴びている。
【０００３】
このような太陽電池は、多様な層及び電極を設計に従って形成することによって製造することができる。ところで、このような多様な層及び電極の設計によって太陽電池の効率を決定することができる。太陽電池の商用化のためには、低効率を克服しなければならないので、多様な層及び電極が太陽電池の効率を最大化することができるように設計することが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は高効率を持つ太陽電池及びその製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例による太陽電池の製造方法は、半導体基板の一面上にトンネリング層を形成する段階と、前記トンネリング層上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層に第１導電型を持つ第１導電型領域及び第２導電型を持つ第２導電型領域を含む導電型領域を形成する段階と、及び前記第１導電型領域に連結される第１電極及び第２導電型領域に連結される第２電極を含む電極を形成する段階を含む。前記導電型領域を形成する段階は、前記半導体層上にマスク層を形成する段階と、レーザーを用いて、前記マスク層に前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方または前記第１導電型領域及び第２導電型領域の中で一方に対応するドーピング開口部を形成する段階と、前記ドーピング開口部を用いてドーピングする段階を含む。
【０００６】
本発明の実施例による太陽電池は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されるトンネリング層と、前記トンネリング層上に位置し、第１導電型を持つ第１導電型領域及び第２導電型を持つ第２導電型領域を含む導電型領域と、前記第１導電型領域に連結される第１電極及び第２導電型領域に連結される第２電極を含む電極を含む。前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の中で少なくとも一方に前記半導体基板及び前記導電型領域の結晶面とは違う形状を持つレーザー跡が位置する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施例による太陽電池及びその製造方法は、導電型領域を形成するためのパターニングの際、レーザーを用いて、導電型領域の損傷を最小化し、太陽電池の効率を向上させることができる。そして、レーザーを用いて製造工程を単純化して生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例による太陽電池を示す断面図である。
【図２】図１に示す太陽電池の部分背面平面図である。
【図３】本発明の実施例による太陽電池を撮影した顕微鏡写真である。
【図４ａ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｂ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｃ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｄ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｅ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｆ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｇ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｈ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｉ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｊ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４ｋ】本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例による太陽電池の製造方法のレーザーアブレーション工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例による太陽電池の製造方法の一工程の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこのような実施例に限定されるものではなく、多様な形態に変形可能であるのは言うまでもない。
【００１０】
図面においては、本発明を明確で手短に説明するために、説明に関係ない部分の図示を省略し、明細書全般にわたって同一または極めて類似の部分に対しては同一の参照符号を使う。そして、図面には、説明をより明確にするために、厚さ、広さなどを拡大または縮小して示したが、本発明の厚さ、広さなどは図面に示されているものに限定されない。
【００１１】
そして、明細書全般にわたってある部分が他の部分を“含む”というとき、特に反対の記載がない限り、他の部分を排除するものではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あると言うとき、これは他の部分の“真上に”ある場合だけでなくその中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“真上に”あると言うときには中間に他の部分が位置しないことを意味する。
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例による太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例による太陽電池を示す断面図、図２は図１に示す太陽電池の部分背面平面図である。
【００１４】
図１及び図２を参照すれば、この実施例による太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面（以下、“背面”）上に形成されるトンネリング層２０と、トンネリング層２０上に位置する導電型領域３２、３４と、導電型領域３２に電気的に連結される電極４２、４４とを含む。ここで、導電型領域３２、３４は、第１導電型を持つ第１導電型領域３２と第２導電型を持つ第２導電型領域３４を含み、電極４２、４４は、第１導電型領域３２に連結される第１電極４２と、第２導電型領域３４に連結される第２電極４４とを含む。この際、この実施例は、第１導電型領域３２及び前記第２導電型領域３４の中で少なくとも一方に半導体基板１０及び導電型領域３２、３４の結晶面３９とは違う形状を持つレーザー跡３８が位置する。そして、太陽電池１００は、導電型領域３２、３４上に位置する背面パッシベーション膜４０、半導体基板１０の他面（以下、“前面”）上に位置するパッシベーション膜（以下、“前面パッシベーション膜”）２４、及び反射防止膜２６などをさらに含むことができる。これをもっと詳細に説明する。
【００１５】
半導体基板１０は、第２導電型ドーパントを相対的に低いドーピング濃度で含んで、第２導電型を持つベース領域１１０を含むことができる。ベース領域１１０は第２導電型ドーパントを含む結晶質半導体からなることができる。一例として、ベース領域１１０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶または多結晶半導体（一例として、単結晶または多結晶シリコン）からなることができる。特に、ベース領域１１０は、第２導電型ドーパントを含む単結晶半導体（例えば、単結晶半導体ウェハー、より具体的には半導体シリコンウェハー）からなることができる。このように結晶性が高くて欠陥が少ないベース領域１１０または半導体基板１０を基盤とすれば電気的特性が優秀である。
【００１６】
第２導電型はｐ型またはｎ型であることができる。一例として、ベース領域１１０がｎ型を持てば、ベース領域１１０と光電変換によってキャリアを形成する接合（一例として、トンネリング層２０を挟むｐ−ｎ接合）を形成するｐ型の第１導電型領域３２を広く形成して光電変換面積を増加させることができる。また、この場合には、広い面積を持つ第１導電型領域３２が移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集して光電変換効率の向上にもっと寄与することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００１７】
そして、半導体基板１０は、半導体基板１０の前面側に位置する前面電界領域（または電界領域）１３０を含むことができる。前面電界領域１３０はベース領域１１０と同一の導電型を持つとともにベース領域１１０より高いドーピング濃度を持つことができる。
【００１８】
この実施例においては、前面電界領域１３０が半導体基板１０に第２導電型を持つドーパントを相対的に高いドーピング濃度でドープして形成されたドーピング領域からなったものを例示した。よって、前面電界領域１３０が第２導電型を持つ結晶質（単結晶または多結晶）半導体を含んで半導体基板１０の一部を構成することになる。一例として、前面電界領域１３０は第２導電型を持つ単結晶半導体基板（一例として、単結晶シリコンウェハー基板）の一部を構成することができる。この際、前面電界領域１３０のドーピング濃度は同一の第２導電型を持つ第２導電型領域３４のドーピング濃度より低いことができる。
【００１９】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１０と異なる別個の半導体層（例えば、非晶質半導体層、微結晶半導体層、または多結晶半導体層）に第２導電型ドーパントをドープして前面電界領域１３０を形成することもできる。または、前面電界領域１３０が半導体基板１０に隣接して形成された層（例えば、前面パッシベーション膜２４及び／または反射防止膜２６）の固定電荷によってドープされたものと類似の役目をする電界領域が位置することもできる。例えば、ベース領域１１０がｎ型の場合には、前面パッシベーション膜２４が固定陰電荷を持つ酸化物（例えば、アルミニウム酸化物）からなり、ベース領域１１０の表面に反転領域（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成し、これを電界領域として用いることができる。この場合、半導体基板１０が別のドーピング領域を含まないでベース領域１１０のみで構成され、半導体基板１０の欠陥を最小化することができる。その外の多様な方法で多様な構造の前面電界領域１３０を形成することができる。
【００２０】
この実施例において、半導体基板１０の前面はテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されてピラミッドなどの形態の凹凸を持つことができる。半導体基板１０に形成されたテクスチャリング構造は、半導体の特定の結晶面（一例として、（１１１）面）に沿って形成された外面を持つ一定の形状（一例として、ピラミッド状）を持つことができる。このようなテクスチャリングによって半導体基板１０の前面などに凹凸が形成されて表面粗さが増加すれば、半導体基板１０の前面を通じて入射する光の反射率を低めることができる。したがって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２によって形成されたｐ−ｎ接合まで到逹する光の量を増加させることができ、光損失を最小化することができる。
【００２１】
そして、半導体基板１０の背面は鏡面研磨などによって前面より低い表面粗さを持つ相対的に滑らかで平坦な面になることができる。この実施例のように半導体基板１０の背面側に第１及び第２導電型領域３２、３４が一緒に形成される場合には半導体基板１０の背面の特性によって太陽電池１００の特性が大いに変わることができるからである。したがって、半導体基板１０の背面にはテクスチャリングによる凹凸を形成しなくてパッシベーション特性を向上させることができ、これにより太陽電池１００の特性を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、場合によっては半導体基板１０の背面にテクスチャリングによる凹凸を形成することもできる。その外の多様な変形も可能である。
【００２２】
半導体基板１０の背面上にはトンネリング層２０が形成されることができる。一例として、トンネリング層２０は半導体基板１０の背面に接触して形成されて構造を単純化し、トンネリング効果を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００２３】
トンネリング層２０は電子及び正孔に対して一種のバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）とし作用し、少数キャリア（ｍｉｎｏｒｉｔｙ ｃａｒｒｉｅｒ）が通過しないようにし、トンネリング層２０に隣接した部分に蓄積した後、一定量以上のエネルギーを持つ多数キャリア（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｃａｒｒｉｅｒ）のみがトンネリング層２０を通過するようにする。この際、一定量以上のエネルギーを持つ多数キャリアはトンネリング効果によって容易にトンネリング層２０を通過することができる。また、トンネリング層２０は導電型領域３２、３４のドーパントが半導体基板１０に拡散することを防止する拡散バリアとしての役目をすることができる。このようなトンネリング層２０は多数キャリアがトンネリング可能な多様な物質を含むことができる。一例として、酸化物、窒化物、半導体、伝導性高分子などを含むことができる。特に、トンネリング層２０がシリコン酸化物を含むシリコン酸化物層からなることができる。シリコン酸化物層はパッシベーション特性に優れ、キャリアがトンネリングされやすい膜であるからである。
【００２４】
この際、トンネリング層２０は半導体基板１０の背面に全体的に形成できる。よって、別のパターニングなしに容易に形成できる。
【００２５】
トンネリング効果を十分に具現するために、トンネリング層２０の厚さは背面パッシベーション膜４０の厚さより小さいことができる。一例として、トンネリング層２０の厚さが５ｎｍ以下（より具体的には、２ｎｍ以下、一例として０．５ｎｍ〜２ｎｍ）であることができる。トンネリング層２０の厚さ（Ｔ）が５ｎｍを超えれば、トンネリングがなだらかになされなくて太陽電池１００が作動しないことができ、トンネリング層２０の厚さが０．５ｎｍ未満であれば、所望品質のトンネリング層２０を形成するのに難しさがあり得る。トンネリング効果をより向上させるためには、トンネリング層２０の厚さが２ｎｍ以下（より具体的に、０．５ｎｍ〜２ｎｍ）であることができる。この際、トンネリング効果をより向上させるために、トンネリング層２０の厚さが０．５ｎｍ〜１．２ｎｍであることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、トンネリング層２０の厚さが多様な値を持つことができる。
【００２６】
トンネリング層２０上には導電型領域３２、３４を含む半導体層３０が位置することができる。一例として、半導体層３０はトンネリング層２０に接触して形成されて構造を単純化し、トンネリング効果を最大化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００２７】
この実施例において、半導体層３０は、第１導電型ドーパントを持って第１導電型を示す第１導電型領域３２と、第２導電型ドーパントを持って第２導電型を示す第２導電型領域３４とを含むことができる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４がトンネリング層２０上で同一平面上に位置することができる。すなわち、第１及び第２導電型領域３２、３４とトンネリング層２０の間に他の層が位置しなく、あるいは第１及び第２導電型領域３２、３４とトンネリング層２０の間に他の層が位置する場合には第１及び第２導電型領域３２、３４上の前記他の層は同一の積層構造を持つことができる。そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にこれらと同一平面上にバリア領域３６が位置することができる。
【００２８】
第１導電型領域３２は、トンネリング層２０を挟んでベース領域１１０とｐ−ｎ接合（またはｐ−ｎトンネル接合）を形成し、光電変換によってキャリアを生成するエミッター領域を構成する。
【００２９】
この際、第１導電型領域３２は、ベース領域１１０とは反対の第１導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。この実施例においては、第１導電型領域３２が半導体基板１０上（より明確に、トンネリング層２０上）に半導体基板１０とは別個に形成され、第１導電型ドーパントがドープされた半導体層から構成される。よって、第１導電型領域３２は、半導体基板１０上に容易に形成できるように、半導体基板１０とは異なる結晶構造を持つ半導体層から構成できる。例えば、第１導電型領域３２は蒸着などの多様な方法で容易に製造可能な非晶質半導体、微結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコン）などに第１導電型ドーパントをドープして形成することができる。第１導電型ドーパントは、半導体層を形成する工程で半導体層に一緒に含まれるとか、あるいは半導体層の形成後に熱拡散法、イオン注入法などの多様なドーピング方法によって半導体層に含まれることもできる。
【００３０】
この際、第１導電型領域３２は、ベース領域１１０とは反対の導電型を表すことができる第１導電型ドーパントを含むことができる。すなわち、第１導電型ドーパントがｐ型の場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使うことができる。第１導電型ドーパントがｎ型の場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使うことができる。一例として、第１導電型ドーパントはｐ型を持つボロン（Ｂ）であることができる。
【００３１】
第２導電型領域３４は裏面電界（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を形成し、半導体基板１０の表面（より正確には、半導体基板１０の背面）で再結合によってキャリアが消失することを防止する背面電界領域を構成する。
【００３２】
この際、第２導電型領域３４はベース領域１１０と同一の第２導電型ドーパントを含む半導体（一例として、シリコン）を含むことができる。この実施例においては、第２導電型領域３４が半導体基板１０上（より明確には、トンネリング層２０上）に半導体基板１０とは別個に形成され、第２導電型ドーパントがドープされた半導体層からなる。よって、第２導電型領域３４は、半導体基板１０上に容易に形成できるように、半導体基板１０とは異なる結晶構造を持つ半導体層からなることができる。例えば、第２導電型領域３４は蒸着などの多様な方法で容易に製造可能な非晶質半導体、微結晶半導体、または多結晶半導体（一例として、非晶質シリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコン）などに第２導電型ドーパントをドープして形成することができる。第２導電型ドーパントは半導体層を形成する工程で半導体層に一緒に含まれるとか、あるいは半導体の形成後、熱拡散法、イオン注入法などの多様なドーピング方法で半導体層に含まれることもできる。
【００３３】
この際、第２導電型領域３４はベース領域１１０と同一の導電型を表すことができる第２導電型ドーパントを含むことができる。すなわち、第２導電型ドーパントがｎ型の場合には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を使うことができる。第２導電型ドーパントがｐ型の場合には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素を使うことができる。一例として、第２導電型ドーパントがｎ型を持つリン（Ｐ）であることができる。
【００３４】
そして、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にバリア領域３６が位置して、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４を互いに離隔させる。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４が互いに接触する場合にはシャント（ｓｈｕｎｔ）が発生して太陽電池１００の性能を低下させることができる。したがって、この実施例においては、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間にバリア領域３６を位置させて不必要なシャントを防止することができる。
【００３５】
バリア領域３６は、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間でこれらを実質的に絶縁することができる多様な物質を含むことができる。すなわち、バリア領域３６として、ドープされなかった（つまり、非ドープ）絶縁物質（一例として、酸化物、窒化物）などを使うことができる。または、バリア領域３６が真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）半導体を含むこともできる。この際、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とバリア領域３６は互いに側面が接触して連続的に形成される同一の半導体（一例として、非晶質シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン）からなり、バリア領域３６は実質的にドーパントを含んでいないｉ型（真性）半導体物質であることができる。一例として、半導体物質を含む半導体層を形成した後、半導体層の一部領域に第１導電型ドーパントをドープして第１導電型領域３２を形成し、他の領域の一部に第２導電型ドーパントをドープして第２導電型領域３４を形成すれば、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が形成されていない領域がバリア領域３６をなすことができる。よって、第１導電型領域３２、第２導電型領域３４及びバリア領域３６の製造方法を単純化することができる。
【００３６】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、バリア領域３６を第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とは別に形成した場合には、バリア領域３６の厚さが第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４と違うことができる。一例として、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４のショートをより効果的に防止するために、バリア領域３６が第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４より大きな厚さを持つこともできる。または、バリア領域３６を形成するための原料を節減するために、バリア領域３６の厚さを第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の厚さより小さくすることもできる。その外に多様な変形が可能であるのはいうまでもない。また、バリア領域３６の基本構成物質が第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４とは違う物質を含むこともできる。
【００３７】
そして、この実施例においては、バリア領域３６が第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間を全体的に離隔するものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、バリア領域３６が第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の境界部分の一部のみを離隔させるように形成されることもできる。これによれば、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の境界の他の一部は互いに接触することもできる。
【００３８】
ここで、ベース領域１１０と同一の導電型を持つ第２導電型領域３４の面積よりベース領域１１０と違う導電型を持つ第１導電型領域３２の面積を広く形成することができる。よって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２の間でトンネリング層２０を介して形成されるｐ−ｎ接合をより広く形成することができる。この際、ベース領域１１０及び第２導電型領域３４がｎ型の導電型を持つとともに第１導電型領域３２がｐ型の導電型を持つ場合、広く形成された第１導電型領域３２によって移動速度が相対的に遅い正孔を効果的に収集することができる。このような第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４、そしてバリア領域３６の平面構造は後に図２を参照してより詳細に説明する。
【００３９】
半導体基板１０の背面において第１及び第２導電型領域３２、３４及びバリア領域３６上に背面パッシベーション膜４０が形成できる。一例として、背面パッシベーション膜４０は第１及び第２導電型領域３２、３４とバリア領域３６に接触して形成されて構造を単純化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００４０】
背面パッシベーション膜４０は、導電型領域３２、３４と電極４２、４２の電気的連結のためのコンタクト部４０２、４０４を含む。コンタクト部４０２、４０４は、第１導電型領域３２と第１電極４２の連結のための第１コンタクト部４０２と、第２導電型領域３４と第２電極４４の連結のための第２コンタクト部４０４とを含む。よって、背面パッシベーション膜４０は、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４が連結されてはいけない電極（すなわち、第１導電型領域３２の場合には第２電極４４、第２導電型領域３４の場合には第１電極４２）に連結されることを防止する役目をする。また、背面パッシベーション膜４０は第１及び第２導電型領域３２、３４及び／またはバリア領域３６をパッシベーションする効果を持つことができる。
【００４１】
背面パッシベーション膜４０は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、シリコン炭化物、非晶質シリコンなどを含む単一膜または多層膜であることができる。
【００４２】
半導体層３０上において電極４２、４４が位置しない部分には背面パッシベーション膜４０が位置することができる。背面パッシベーション膜４０はトンネリング層２０より大きな厚さを持つことができる。したがって、絶縁特性及びパッシベーション特性を向上させることができる。その外の多様な変形が可能である。
【００４３】
一例として、この実施例において、前面パッシベーション膜２４及び／または反射防止膜２６、背面パッシベーション膜４０は、優れた絶縁特性、パッシベーション特性などを持つように、ドーパントなどを含まないこともできる。
【００４４】
半導体基板１０の背面に位置する電極４２、４４は、第１導電型領域３２に電気的にかつ物理的に連結される第１電極４２と、第２導電型領域３４に電気的にかつ物理的に連結される第２電極４４とを含む。
【００４５】
このような第１及び第２電極４２、４４は多様な金属物質を含むことができる。そして、第１及び第２電極４２、４４は互いに電気的に連結されないが、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４にそれぞれ連結されることで、生成されたキャリアを収集して外部に伝達することができる多様な平面形状を持つことができる。すなわち、本発明が第１及び第２電極４２、４４の平面形状に限定されるものではない。
【００４６】
以下、図１及び図２に基づき、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４、バリア領域３６、及び第１及び第２電極４２、４４の平面形状の一例を詳細に説明する。
【００４７】
図１及び図２を参照すれば、この実施例において、第１導電型領域３２と第２導電型領域３４はそれぞれストライプ状をなすように長く形成され、長手方向と交差する方向に互いに交互に位置している。第１導電型領域３２と第２導電型領域３４の間には、これらを離隔するバリア領域３６が位置することができる。図面に図示しなかったが、互いに離隔した複数の第１導電型領域３２が一側縁部で互いに連結されることができ、互いに離隔した複数の第２導電型領域３４が他側縁部で互いに連結されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００４８】
この際、前述したように、第１導電型領域３２の面積が第２導電型領域３４の面積より大きいことができる。一例として、第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４の面積はこれらの幅を変更することによって調節することができる。すなわち、第１導電型領域３２の幅（Ｗ１）が第２導電型領域３４の幅（Ｗ２）より大きいことができる。
【００４９】
そして、第１電極４２が第１導電型領域３２に対応してストライプ状に形成され、第２電極４４が第２導電型領域３４に対応してストライプ状に形成されることができる。その外の多様な変形が可能である。そして、図面に図示しなかったが、第１電極４２が一側縁部で互いに連結されて形成され、第２電極４４が他側縁部で互いに連結されて形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００５０】
また、図１を参照すれば、半導体基板１０の前面上（より正確に、半導体基板１０の前面に形成された前面電界領域１３０上）に前面パッシベーション膜２４及び／または反射防止膜２６が位置することができる。実施例によって、半導体基板１０上に前面パッシベーション膜２４のみ形成されることもでき、半導体基板１０上に反射防止膜２６のみ形成されることもでき、あるいは半導体基板１０上に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６が順に位置することもできる。図面には、半導体基板１０上に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６が順に形成され、半導体基板１０が前面パッシベーション膜２４と接触するように形成されたものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、半導体基板１０が反射防止膜２６に接触するように形成されることもでき、その外の多様な変形が可能である。
【００５１】
前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６は実質的に半導体基板１０の前面に全体的に形成できる。ここで、全体的に形成されたと言うのは物理的に完全に全部に形成されたものだけではなく、不可避に一部が除かれた部分がある場合も含む。
【００５２】
前面パッシベーション膜２４は半導体基板１０の前面に接触するように形成されて、半導体基板１０の前面またはバルク内に存在する欠陥を不動化させる。よって、少数キャリアの再結合サイトを除去して太陽電池１００の開放電圧を高めることができる。反射防止膜２６は半導体基板１０の前面に入射する光の反射率を減少させる。よって、ベース領域１１０と第１導電型領域３２の界面に形成されたｐ−ｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。よって、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。このように、前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６によって太陽電池１００の開放電圧と短絡電流を増加させて太陽電池１００の効率を向上させることができる。
【００５３】
前面パッシベーション膜２４及び／または反射防止膜２６は多様な物質から形成されることができる。一例として、前面パッシベーション膜２４及び／または反射防止膜２６は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、シリコン炭化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2及びＣｅＯ2からなる群から選択された１種の単一膜または２種以上の膜が組み合わせられた多層膜構造を持つことができる。一例として、前面パッシベーション膜２４は半導体基板１０上に形成されたシリコン酸化膜であることができ、反射防止膜２６はシリコン窒化膜及びシリコン炭化膜が順に積層された構造を持つことができる。
【００５４】
図１及び図２を参照すれば、この実施例において、第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一方に半導体基板１０と第１及び第２導電型領域３２、３４の結晶面３９とは違う形状を持つレーザー跡３８が位置することができる。これは、第１導電型領域３２の形成（またはドーピング）のための第１ドーピング層（図４ｅの参照符号３１０、以下同一）及び／または第２導電型領域３４の形成（またはドーピング）のためのマスク層（図４ｇの参照符号３１４、以下同一）のパターニングにレーザーを使う場合、半導体層３０（または、図４ｇの参照符号３００、以下同一）に一種のレーザー跡３８が残るからである。第１及び第２導電型領域３２、３４の形成工程については後に製造方法で詳細に説明する。
【００５５】
以下では、第２導電型領域３４にあたる部分を露出させるためのマスク層３１４の第２開口部（図４の参照符号３１４ａ、以下同一）をレーザーでエッチングすることによって第２導電型領域３４にレーザー跡３８が位置するものを一例として提示した。
【００５６】
レーザー跡３８はレーザーによって溶けてから再結晶化して周辺とは違う結晶構造及び／または結晶粒（ｇｒａｉｎ）構造を持ち、顕微鏡などによって他の部分とは違うように認識される部分で、半導体層３０の特性には悪影響を及ぼさない。例えば、レーザー跡３８は顕微鏡で見れば半導体基板１０及び半導体層３０（ドーピング後には第１及び第２導電型領域３２、３４）の結晶面３９とは違う形状を持ち、他の部分より暗く見えるとか黒く見える部分であることができる。
【００５７】
レーザー跡３８はレーザーが照射される部分に全体的に形成されるよりは、一部領域に局所的に形成される可能性が高い。すなわち、レーザー跡３８は、第２導電型領域３４の縁部に沿って形成される外側レーザー跡３８ａを主に含むことができる。そして、レーザー跡３８は第２導電型領域３４の内部に形成される内側レーザー跡３８ｂをさらに含むことができる。図１の拡大円にはレーザー跡３８が導電型領域３２、３４の厚さ方向に一部分に外側レーザー跡３８ａ及び内側レーザー跡３８ｂが位置したものを図示したが、これは説明を明確にするために概略的に示すものであるだけ、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、実際にレーザー跡３８を導電型領域３２、３４の断面で確認し難いこともでき、レーザー跡３８が導電型領域３２、３４の厚さ方向に導電型領域３２、３４の厚さを貫くように全体的に形成されることもできる。
【００５８】
この実施例において、レーザー跡３８は電極４２、４４と導電型領域３２、３４の連結のために第１及び第２電極４２、４４が貫通されるコンタクト部４０２、４０４が形成されるときに形成されるものではなく、導電型領域３２、３４を形成するときに形成されるものである。よって、レーザー跡３８はコンタクト部４０２、４０４に関係なく形成されることができる。特に、外側レーザー跡３８ａは導電型領域３２、３４の縁部の近くに位置するので、導電型領域３２、３４より小さな面積を持つコンタクト部４０２、４０４の外側でコンタクト部４０２、４０４から離隔して位置することができる。そして、内側レーザー跡３８ｂもコンタクト部４０２、４０４と関連性を持っていないので、内側レーザー跡３８ｂがコンタクト部４０２、４０４の形成された部分に位置することもでき、コンタクト部４０２、４０４が形成されていない部分に位置することもできる。
【００５９】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、この実施例とは異なり、コンタクト部４０２、４０４が導電型領域３２、３４と同一ないし類似の幅または面積を持つ場合には、外側レーザー跡３８ａが導電型領域３２、３４の縁部に対応するコンタクト部４０２、４０４の縁部に近くに形成されることもできる。
【００６０】
前述したように、この実施例においては、第１及び第２導電型領域３２、３４がそれぞれ平行に形成される複数の領域を含んでストライプ状を持つことができる。この場合、外側レーザー跡３８ａは第２導電型領域３４において長手方向に長く伸びる両側縁部に沿って長く伸びるライン形状を持つことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、外側レーザー跡３８ａは第２導電型領域３４の縁部に沿って形成されれば充分である。
【００６１】
この際、外側レーザー跡３８ａは第２導電型領域３４の縁部全域に沿って形成されることもでき、一部分が切れた形状を持つこともできる。外側レーザー跡３８ａが一部切れた部分を含んでも第２導電型領域３４の縁部の多くの部分（例えば５０％以上）に外側レーザー跡３８ａが位置することができる。
【００６２】
内側レーザー跡３８ｂは第２導電型領域３４の内部に形成されるもので、存在することもでき、存在しないこともできる。
【００６３】
内側レーザー跡３８ｂがなければ、レーザーパターニングの際に第２導電型領域３４（またはこれに対応する半導体層３００）の結晶構造が変化しなかった部分が多いので、レーザーパターニングの際に半導体層３００があまり影響を受けなかったことが分かる。よって、設計による第２導電型領域３４の特性をそのまま維持したことが分かる。
【００６４】
内側レーザー跡３８ｂが位置する場合にも、内側レーザー跡３８ｂより外側レーザー跡３８ａがもっと稠密に位置することができる。すなわち、外側レーザー跡３８ａの密度（すなわち、第２導電型領域３４の縁部において外側レーザー跡３８ａが位置する部分の割合）が内側レーザー跡３８ｂの密度（すなわち、第２導電型領域３４の内部において内側レーザー跡３８ｂが位置する部分の割合）より大きい。明確に明かされてはいないが、レーザーが均一に照射される第２導電型領域３４の内部では内側レーザー跡３８ｂが多く形成されず、レーザーが照射される部分と照射されない部分の境界である第２導電型領域３４の縁部では相対的に高い密度で形成されると思われる。
【００６５】
内側レーザー跡３８ｂは外側レーザー跡３８と交差するライン形状を持つことができる。第２導電型領域３４を形成するとき、第２導電型領域３４より小さな面積（特に、短い長さ）のレーザーを使えば、図５に示すように、レーザービームが互いに重畳しながらマスク層３１４を除去して第２導電型領域３４に対応する部分を露出させる第２開口部３１４ａを形成する。よって、レーザービームが互いに重畳する部分に内側レーザー跡３８ｂが形成されることができる。この場合、外側レーザー跡３８ａと交差する方向に伸びたライン形状の内側レーザー跡３８ｂが形成されることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、レーザービームの形状などによって多様な形状を持つことができる。その外にも、内側レーザー跡３８ｂが円形または不規則な閉曲線、または多角形のような多様な形状を持つこともできる。
【００６６】
図３は本発明の実施例による太陽電池１００を撮影した顕微鏡写真である。より明確な理解のために、図３の（ａ）には太陽電池１００の写真をそのまま示し、図３の（ｂ）にはレーザー跡３８のより明確に示した。図３を参照すれば、テクスチャリングによって半導体基板１０の前面にピラミッド状の凹凸が形成されるので、その下面に対応するように略四角形の結晶面３９が見えることになる。そして、半導体基板１０の結晶面３９とは違う形状を持つように長く伸びるライン形状の外側レーザー跡３８ａと略円形を持つ内側レーザー跡３８ｂが位置することが分かる。
【００６７】
前述した実施例においては、第１及び第２導電型領域３２、３４の中でベース領域１１０とは違う導電型を持つ第２導電型領域３４にレーザー跡３８が位置し、ベース領域１１０と同一の導電型を持つ第１導電型領域３２にレーザー跡３８が位置しないものを例示した。この場合には、背面電界領域を構成し、相対的に小さな面積を持つ第２導電型領域３２のための第２開口部３１４ａの形成にレーザーを使うことでレーザーパターニング工程の時間などを減らすことができる。
【００６８】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１導電型領域３２がレーザー跡３８を含むが、第２導電型領域３４がレーザー跡３８を含まないこともできる。すなわち、レーザー跡３８が第１導電型領域３２の縁部に形成されるが第２導電型領域３４の縁部には形成されないこともできる。これは、第１導電型領域３２を形成するとき、第１導電型領域３２に対応する部分を露出させる開口部をレーザーで形成し、第２導電型領域３４の形成のためのマスク層３１４のパターニングをレーザーで行わなかったからである。または、第１及び第２導電型領域３２、３４がそれぞれレーザー跡３８を含むこともできる。すなわち、外側レーザー跡３８ａが第１及び第２導電型領域３２、３４のそれぞれの縁部に形成されることができ、内側レーザー跡３８ｂが第１及び第２導電型領域３２、３４の少なくとも一方に形成されるとか形成されないこともできる。その外の多様な変形が可能である。
【００６９】
この実施例による太陽電池１００に光が入射すれば、ベース領域１１０と第１導電型領域３２の間に形成されたｐ−ｎ接合での光電変換によって電子と正孔が生成され、生成された正孔及び電子はトンネリング層２０をトンネリングし、それぞれ第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４に移動した後、第１及び第２電極４２、４４に移動する。これにより、電気エネルギーを生成することになる。
【００７０】
この実施例のように、半導体基板１０の背面に電極４２、４４が形成されるが半導体基板１０の前面には電極が形成されない背面電極構造の太陽電池１００は、半導体基板１０の前面でのシェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を最小化することができる。これにより、太陽電池１００の効率を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
【００７１】
そして、第１及び第２導電型領域３２、３４がトンネリング層２０を挟んで半導体基板１０上に形成されるので、半導体基板１０とは違う別個の層として構成される。よって、半導体基板１０にドーパントをドープすることで形成されたドーピング領域を導電型領域として使用する場合より再結合による損失を最小化することができる。
【００７２】
また、第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一つを形成するためのパターニングの際にレーザーを用いることで、第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一方にレーザー跡３８が形成される。レーザー跡３８が位置する場合にも湿式エッチングによる場合よりは損傷が非常に少ないので、レーザーを用いてパターニングを行えば、第１及び第２導電型領域３２、３４の損傷を最小化することができる。これにより、太陽電池１００の効率を向上させることができる。また、レーザーを用いて製造工程を単純化して生産性を向上させる効果も得ることができる。これについては後に太陽電池１００の製造方法でより詳細に説明する。
【００７３】
前述した構造の太陽電池１００の製造方法を図４ａ〜図４ｋに基づいて詳細に説明する。図４ａ〜図４ｋは本発明の実施例による太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【００７４】
まず、図４ａに示すように、第２導電型ドーパントを持つベース領域１１０からなる半導体基板１０の背面にトンネリング層２０を形成する。
【００７５】
この実施例において、半導体基板１０はｎ型のドーパントを持つシリコン基板（一例として、シリコンウェハー）からなることができる。ｎ型のドーパントとしては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビズマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素が使われることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域１１０がｐ型のドーパントを持つこともできる。
【００７６】
トンネリング層２０は半導体基板１０の背面の全面にわたって形成されることができる。ここで、トンネリング層２０は、一例として、熱的成長法、化学蒸着法（例えば、プラズマ化学気相蒸着法（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相蒸着法（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＬＰＣＶＤ））などによって形成できる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な方法でトンネリング層２０が形成できる。
【００７７】
図面には半導体基板１０の背面にだけトンネリング層２０が形成されたものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。トンネリング層２０の製造方法によって半導体基板１０の前面及び／または側面にもトンネリング層２０がさらに形成されることができる。このように、半導体基板１０の前面などに形成されたトンネリング層２０は後に別の段階で除去されることができる。
【００７８】
ついで、図４ｂ〜図４ｈに示すように、トンネリング層２０上に第１及び第２導電型領域３２、３４を含む半導体層３０を形成する。そして、半導体基板１０の前面にテクスチャリング構造及び前面電界領域１３０を形成することができる。これをより具体的に形成する。
【００７９】
まず、図４ｂに示すように、半導体基板１０の背面上に形成されたトンネリング層２０上に、結晶質構造を持つとともに真性を持つ半導体層３００を形成する。半導体層３００は、微結晶質、非晶質、または多結晶半導体からなることができる。半導体層３００は、一例として、熱的成長法、化学蒸着法（例えば、プラズマ化学気相蒸着法、低圧化学気相蒸着法）などによって形成できる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な方法によって半導体層３００が形成できる。
【００８０】
図面には半導体基板１０の背面にだけ半導体層３００が形成されたものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。半導体層３００の製造方法によって半導体基板１０の前面及び／または側面にも半導体層３００がさらに形成できる。このように、半導体基板１０の前面などに形成された半導体層３００は後に別の段階で除去できる。
【００８１】
ついで、図４ｃに示すように、半導体基板１０の前面をテクスチャリングして半導体基板１０の前面に凹凸を形成することができる。半導体基板１０の表面のテクスチャリングには湿式または乾式テクスチャリングを使うことができる。湿式テクスチャリングはテクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって行われることができ、工程時間が短い利点がある。乾式テクスチャリングはダイヤモンドドリルまたはレーザーなどを用いて半導体基板１０の表面を削ることで、凹凸を均一に形成することができるが、工程時間が長くて半導体基板１０に損傷が発生することができる。その外に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって半導体基板１０をテクスチャリングすることもできる。このように、本発明は多様な方法で半導体基板１０をテクスチャリングすることができる。
【００８２】
この実施例においては、半導体層３００を形成した後、第１及び第２導電型領域３２、３４を形成するに先立ち、半導体基板１０の前面をテクスチャリングすることを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体層３００を形成する前、第１及び第２導電型領域３２、３４を形成した後、または他の工程で半導体基板１０の前面をテクスチャリングすることができる。
【００８３】
ついで、図４ｄ及び図４ｅに示すように、半導体層３００上に、第１導電型ドーパントを含むとともに第１開口部３１０ａを持つ第１ドーピング層３１０を形成する。この際、第１ドーピング層３１０上に、第１ドーピング層３１０と同一のパターンまたは第１開口部３１２ａを含む非ドープ層３１２が一緒に位置することができる。
【００８４】
より具体的に、図４ｄに示すように、まず半導体層３００上に第１ドーピング層３１０を全体的に形成する。そして、第１ドーピング層３１０上に非ドープ層３１２を全体的に形成することができる。
【００８５】
第１ドーピング層３１０は第１導電型ドーパントを含み、ドーピング工程（図４ｈ参照）での拡散によって第１導電型ドーパントを半導体層３００に提供する役目をする。非ドープ層３１２は、ドーピング工程で第１ドーピング層３１０に含まれた第１導電型不純物が外部に拡散（ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）することを防止し、不要な外部物質が半導体層３００に流入することを防止する役目をする。
【００８６】
第１ドーピング層３１０は第１導電型ドーパントを含む多様な物質から構成されることができる。そして、非ドープ層３１２は第１及び第２ドーパントを含んでいない多様な物質から構成できる。一例として、第１ドーピング層３１０はボロンシリケートガラス（ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ、ＢＳＧ）を含み、非ドープ層３１２は非ドープシリケートガラス（ｕｎｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ、ＵＳＧ）を含むことができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２の物質がその外の多様な物質を含むことができる。一例として、第１ドーピング層３１０がｎ型を持つ場合には、第１ドーピング層３１０がリンシリケートガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ、ＰＳＧ）を含むことができる。
【００８７】
ついで、図４ｅに示すように、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２をパターニングして、少なくとも第２導電型領域３４が形成される部分に第１開口部３１０ａ、３１２ａを形成する。第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２をパターニングする方法としては、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２を部分的に除去することができる多様な方法を使うことができる。一例として、エッチングペーストまたはマスクを用いたエッチングによって第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２を部分的に除去することができる。
【００８８】
図面及び説明においては、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２を全体的に形成した後、これをパターニングして、第１開口部３１０ａ、３１２ａを含む第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２を形成したものを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２の形成の際に第１開口部３１０ａ、３１２ａにあたる部分を形成しないので、第１開口部３１０ａ、３１２ａを含む第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２をすぐ形成することもできる。その外の多様な変形が可能である。
【００８９】
この実施例においては、第１開口部３１０ａ、３１２ａが、第２導電型領域３４が形成される部分とバリア部分３６が形成される部分にわたって形成できる。
【００９０】
ついで、図４ｆ及び図４ｇに示すように、第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２を覆うとともに第１開口部３１０ａ、３１２ａの少なくとも一部を露出させる第２開口部３１４ａを持つマスク層３１４を形成する。
【００９１】
図４ｆに示すように、基板１０の背面に全体的にマスク層３１４を形成する。マスク層３１４は、ドーピング工程でマスク層３１４が形成された部分に第２導電型ドーパントが拡散することを防止する役目をする。マスク層３１４は第１及び第２導電型ドーパントを含まない非ドープ物質で、第２導電型ドーパントの拡散を防止することができる多様な物質からなることができる。一例として、マスク層３１４は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、真性非晶質シリコン、シリコン炭化物（ＳｉＣ）を含む単一膜からなることができる。特に、マスク層３１４が単一膜であるシリコン炭化膜から構成されれば、ドーパントの拡散を効果的に防止することができる。そして、レーザーによって所望の形状を持つように容易に加工されることができ、ドーピング工程後にはエッチング溶液（一例として、酸性溶液、例えば希釈されたフッ化水素酸（ＨＦ））によって容易に除去できる。
【００９２】
一例として、マスク層３１４は蒸着法などによって形成できる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、マスク層３１４の形成方法としては多様な方法が適用可能である。
【００９３】
ついで、図４ｇに示すように、マスク層３１４をパターニングして、第２導電型領域３４が形成される部分に第２開口部３１４ａを形成する。この実施例においては、レーザー３１６を用いるレーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）によってマスク層３１４の一部を除去して第２開口部３１４ａを形成することができる。このように、レーザー３１６でマスク層３１４をパターニングすれば、薄い幅、または多様な所望のパターンを持つ第２開口部３１４ａを容易に形成することができる。また、レーザーの種類、波長などによって半導体層３００の損傷を最小化することができる。
【００９４】
レーザー３１６の種類、波長、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）、レーザービームの大きさは、マスク層３１４を容易にパターニングすることができ、半導体層３００の特性低下を防止するように選択できる。
【００９５】
一例として、レーザーエッチングにおいて、レーザー３１６は１０６４ｎｍ以下の波長を持つことができる。１０６４ｎｍを超える程度のレーザー３１６を生成することが難しいからである。すなわち、レーザー３１６としては、赤外線、紫外線、可視光領域の波長を全て使うことができる。この際、一例として、レーザー３１６は５００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長を持つレーザーまたはグリーンレーザーであることができる。この実施例においては、コンタクト部（図４ｋの参照符号４０２、４０４、以下同一）より大面積の第１導電型領域３２及び／または第２導電型領域３４の形成に必要な第１開口部３１０ａ、３１２ａ及び／または第２開口部３１４ａの形成時にレーザー３１６を用いる。よって、これを考慮して、大面積に適し、バルクの内部まで照射して結晶構造、形状などの変形を最小化することができる５００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長を持つグリーンレーザーをレーザー３１６として用いることができる。したがって、第２導電型領域３４の内部には内側レーザー跡３８ｂが位置しないことも可能なものである。一方、とても小さな面積のコンタクト部４０２、４０４の形成には主に紫外線レーザーを用いるので、半導体層の結晶構造、形状などの変形が大きく発生するため、大部分が内側レーザー跡を含むことになる。
【００９６】
そして、レーザー３１６はフェムト秒（ｆｓ）〜ナノ秒（ｎｓ）のパルス幅を持つことにより、うまくレーザーエッチングされるようにすることができる。そして、レーザー３１６はシングルショット（ｓｉｎｇｌｅ ｓｈｏｔ）またはバーストショット（ｂｕｒｓｔ ｓｈｏｔ）のレーザービームモード（ｌａｓｅｒ ｓｈｏｔ ｍｏｄｅ）を持つことができる。バーストショットは単一レーザーを複数のショットに分けて照射するもので、バーストショットを用いれば半導体層３００の損傷を最小化することができる。そして、レーザー３１６のレーザービームの大きさは１０μｍ〜２ｍｍであることができる。レーザー３１６のレーザービームの大きさ（特に、ビームの長さ）が第２導電型領域３４より小さい場合には、図５に示すように、レーザービームを長手方向に重畳するようにしてエッチングを進めることができる。レーザービームが位置する部分と位置しない部分の境界となるレーザービームの外縁部に外側レーザー跡（図２の参照符号３８ａ、以下同一）が形成されることができ、レーザービームが重畳する重畳部分に沿って内側レーザー跡（図２の参照符号３８ｂ、以下同一）が形成できる。レーザービームの形状は、図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、四角形、円形または楕円形、あるいは両端部が丸くなった形状などの多様な形状を持つことができる。その外にも、レーザービームが四角形または八角形などの形状を持つことができる。例えば、図５の（ａ）に示すように、レーザービームが四角形を持てば、内側レーザー跡３８ｂが外側レーザー跡３８ｂに交差するライン形状を持つことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様なレーザーを使うことができる。
【００９７】
マスク層３１４に形成される第２開口部３１４ａは第２導電型領域３４のドーピングのためのドーピング開口部で、第２導電型領域３４に対応ないし一致する形状を持つことができる。この実施例においては、ドーピング開口部である第２開口部３１４ａをレーザーで形成するので、簡単な工程を用いながらも第２開口部３１４ａの形成時に半導体層３００が損傷することを最小化することができる。
【００９８】
一方、従来にはドーピング開口部を形成するために湿式エッチングなどの方法を使ったが、ドーピング開口部が形成された後、湿式エッチングが半導体層（特に、ドープされなくて真性を持つ半導体層）に接触して半導体層をエッチングして損傷させるとか特性を低下させることができる。また、湿式エッチングによれば、アンダーカットなどが発生するため、所望の形状にドーピング開口部を精密に形成することが難しくなることができる。そして、湿式エッチングのためのペーストを塗布してマスク層をパターニングした後、ペーストを除去する工程を行わなければならないため、パターニングが複雑になって製造工程を複雑にすることができる。第１及び第２導電型領域がいずれも半導体基板の背面に位置する背面電極型構造においては、第１及び第２導電型領域のドーピングのために、それぞれのドーピング層及び／またはマスク層を形成し、これらをパターニングすることができる。この場合、製造工程が非常に複雑になることができる。
【００９９】
この実施例において、マスク層３１４は第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２の周辺で第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２に形成された第１開口部３１０ａ、３１２ａを部分的に覆うバリア部分を含むことができる。一例として、バリア部分は第１ドーピング層３１０に形成された第１開口部３１０ａ、３１２ａの周縁において第１ドーピング層３１０の縁部に沿って形成できる。したがって、マスク層３１４の第２開口部３１４ａの面積が第１ドーピング層３１０及び非ドープ層３１２に形成された第１開口部３１０ａ、３１２ａの面積より小さいことができる。このようなバリア部分はバリア領域（図４ｇの参照符号３６）を形成するためのものであるが、これについては後にもっと詳細に説明する。
【０１００】
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第２開口部３１４ａが第１開口部３１０ａ、３１２ａと同一面積を持つことで、第１開口部３１０ａ、３１２ａの全域を露出させてバリア部分を持っていないこともできる。
【０１０１】
ついで、図４ｈに示すように、ドーピング工程において熱処理によって第１導電型領域３２及び第２導電型領域３４を形成する。より具体的には、ドーピング工程は第２導電型ドーパントを含む気体雰囲気で熱処理が行われることができる。気体雰囲気としては、第２導電型ドーパントを含む多様な気体が使われることができる。一例として、第２導電型ドーパントがリン（Ｐ）からなる場合、気体雰囲気が塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ3）を含むことができる。
【０１０２】
すると、第１ドーピング層３１０内に位置する第１導電型ドーパントが半導体層（図４ｇの参照符号３００、以下同一）に拡散して第１導電型領域３２が形成される。そして、第２導電型ドーパントが熱拡散によって半導体基板１０の背面側に第２開口部３１４ａを通じて半導体層３００に拡散することによって第２導電型領域３４が形成される。
【０１０３】
この際、導電型領域３２、３４を形成するドーピング工程中に半導体基板１０の前面に第２導電型ドーパントが一緒にドープされることができる。すると、ドーピング工程中に前面電界領域１３０が一緒に形成されることもできる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、ドーピング工程において半導体基板１０の前面上に拡散防止膜を別に形成することで、ドーピング工程において前面電界領域１３０を形成しないこともできる。この場合には、他の工程でイオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などの多様な方法によって前面電界領域１３０を別の工程で形成することができる。
【０１０４】
このように、この実施例において、第１導電型ドーパントは第１ドーピング層３１０を用いてドープして第１導電型領域３２を形成し、第２導電型ドーパントを含む気体を用いて第２導電型ドーパントを熱拡散させることによって第２導電型領域３２、３４を形成する。よって、簡単な工程で第１及び第２導電型領域３２、３４を形成することができる。
【０１０５】
そして、バリア部分に対応する半導体層３００の部分には第１導電型ドーパント及び第２導電型ドーパントが拡散しないので、真性を持つ多結晶構造の半導体からなるバリア領域３６が位置することになる。よって、バリア領域３６を含む半導体層３０を簡単な工程で形成することができる。
【０１０６】
この実施例においては第２導電型ドーパントを熱拡散によって形成することを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１０７】
他の例として、図６に示すように、マスク層３１４を形成する工程とドーピング工程の間に、第２導電型ドーパントを含む第２ドーピング層３１８を少なくともマスク層３１４に形成された第２開口部３１４ａを満たしながら形成することができる。一例として、第２ドーピング層３１８は第２開口部３１４ａを満たしながらマスク層３１４上に全体的に形成することができる。そして、第２ドーピング層３１８はリンシリケートガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）からなることができる。図面には第２ドーピング層３１８が半導体基板１０の背面側の単面に形成されたものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第２ドーピング層３１８が両面蒸着などによって半導体基板１０の前面側にも形成されることもでき、その外の多様な変形が可能である。この場合、ドーピング工程において熱処理すれば、第２ドーピング層３１８に含まれた第２導電型ドーパントが半導体層３００に拡散して第２導電型領域３４が形成される。すると、ドーピング工程では第２導電型ドーパントを含む気体を使わなくても良い。
【０１０８】
その外にも、導電型領域３２、３４、及びバリア領域３６を形成する方法としては多様な公知の方法を使うことができる。そして、バリア領域３６を形成しないなどの多様な変形が可能である。
【０１０９】
ついで、図４ｉに示すように、第１ドーピング層３１０、非ドープ層３１２及びマスク層３１４を除去する。第１ドーピング層３１０、非ドープ層３１２及びマスク層３１４を除去する方法としては多様な公知の方法を使うことができる。一例として、希釈されたフッ化水素酸（ＨＦ）または緩衝酸化物エッチング（ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＢＯＥ）溶液などのエッチング溶液を用いることができる。このようなエッチング溶液によれば、ボロンまたはリンドープされたシリケートガラス、非ドープシリケートガラス、炭化ケイ素膜などからなる第１ドーピング層３１０、非ドープ層３１２及びマスク層３１４を容易に除去することができる。この時は半導体層３０がドープされた状態なので、湿式エッチングを行っても半導体層３０があまり損傷しない。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な方法でマスク層３１４を除去することができる。
【０１１０】
ついで、図４ｊに示すように、半導体基板１０の前面及び背面に絶縁膜を形成する。すなわち、半導体基板１０の前面に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を形成し、半導体基板１０の背面に背面パッシベーション膜４０を形成する。
【０１１１】
より具体的には、半導体基板１０の前面上に前面パッシベーション膜２４及び反射防止膜２６を全体的に形成し、半導体基板１０の背面上に背面パッシベーション膜４０を全体的に形成する。前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６、または背面パッシベーション膜４０は真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどの多様な方法で形成できる。前面パッシベーション膜２４、反射防止膜２６及び背面パッシベーション膜４０の形成手順が限定されるものではない。
【０１１２】
ついで、図４ｋに示すように、第１及び第２導電型領域３２、３４にそれぞれ連結される第１及び第２電極４２、４４を形成する。
【０１１３】
一例として、パターニング工程によって背面パッシベーション膜４０に第１及び第２コンタクト部４０２、４０４を形成した後、第１及び第２コンタクト部４０２、４０４の内部を満たしながら第１及び第２電極４２、４４を形成する。この際、第１及び第２コンタクト部４０２、４０４は、レーザーを用いたレーザーアブレーション、またはエッチング溶液またはエッチングペーストなどを用いる多様な方法によって形成できる。そして、第１及び第２電極４２、４４はメッキ法、蒸着法などの多様な方法で形成できる。
【０１１４】
他の例として、第１及び第２電極形成用ペーストを背面パッシベーション膜４０上にそれぞれスクリーン印刷などで塗布した後、ファイアスルー（ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）またはレーザー焼成コンタクト（ｌａｓｅｒ ｆｉｒｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）などで前述した形状の第１及び第２電極４２、４４を形成することも可能である。この場合、第１及び第２電極４２、４４を形成するとき、第１及び第２コンタクト部４０２、４０４が形成されるので、別に第１及び第２コンタクト部４０２、４０４を形成する工程を付け加えなくても良い。
【０１１５】
この際、この実施例においては、第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一方に形成されたレーザー跡３８を、第１及び第２コンタクト部４０２、４０４を形成するとか第１及び第２電極４２、４４を形成ないしパターニングするときのアラインマークとして使うことができる。これは、レーザー跡３８が第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一方に対応して形成されるからである。特に、外側レーザー跡３８ａは第１及び第２導電型領域３２、３４の中で少なくとも一方の縁部に沿って形成されるので、アラインマークとしての役目を効果的に遂行することができる。このように、レーザー跡３８をアラインマークとして使えば、別の工程を使わないでアライン特性を向上させることができる。
【０１１６】
この実施例によれば、第１及び第２導電型領域３２、３４を含む半導体層３０の特性が優れて、優れた効率を持つ太陽電池１００を単純な工程で製造することができる。したがって、太陽電池１００の効率及び生産性を一緒に向上させることができる。
【０１１７】
前述したような特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一実施例に含まれ、必ずしも一実施例にだけ限定されるものではない。さらに、各実施例に例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を持つ者によって他の実施例にも組み合わせられるとか変形されて実施可能である。したがって、このような組合せや変形に係る内容は本発明の範囲に含まれるものに解釈されなければならない。
【図１】
0006336518.tif 000002
【図２】
0006336518.tif 000003
【図３】
0006336518.tif 000004
【図４ａ】
0006336518.tif 000005
【図４ｂ】
0006336518.tif 000006
【図４ｃ】
0006336518.tif 000007
【図４ｄ】
0006336518.tif 000008
【図４ｅ】
0006336518.tif 000009
【図４ｆ】
0006336518.tif 000010
【図４ｇ】
0006336518.tif 000011
【図４ｈ】
0006336518.tif 000012
【図４ｉ】
0006336518.tif 000013
【図４ｊ】
0006336518.tif 000014
【図４ｋ】
0006336518.tif 000015
【図５】
0006336518.tif 000016
【図６】
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