(57)【要約】【課題】ＰＥＲＣ構造の太陽電池の製造工程において、パッシベーション膜に良好な加工面を有する穴を低コストで加工する。【解決手段】Ｎｄ：ＹＡＧレーザーもしくはＮｄ：ＹＶＯレーザーなどの比較的安価なレーザー発振器を用い、そのレーザー発振器からの出力レーザー光（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波または第３高調波）を結像光学系にてエネルギー分布を均一にした状態で、ＰＥＲＣ構造のパッシベーション膜（絶縁膜）６に照射して穴１７を加工することで、太陽電池の製造コストの低減化をはかる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上にパッシベーション膜が形成され、そのパッシベーション膜に形成された穴を通じて前記シリコン基板に電極が電気的に接触する構造の太陽電池の製造方法であって、結像光学系にてエネルギー分布を均一にしたレーザー光を用いて、前記パッシベーション膜の穴を加工する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯレーザーのいずれか一方のレーザー発振器の第２高調波または第３高調波を用いて前記パッシベーション膜の穴を加工すること特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法に関し、特に、低コストで量産に適した太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率を期待できる太陽電池構造として、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅａｒ  Ｃｅｌｌ）構造がある。
【０００３】
このＰＥＲＣ構造は、例えば図１に示すように、シリコン基板（ｐ型）１１の受光面側に不純物をドープする（ｎ+型拡散層１２の形成）ことによりｐｎ接合を形成した後、シリコン基板１１の受光面及び裏面の双方の面に、例えば酸化膜または窒化膜もしくはそれらを組み合わせた膜などの絶縁膜１５，１６を形成する。そして、シリコン基板１１の受光面側及び裏面側にそれぞれ取り出し電極１３，１４を形成することによって作製されている。このようなＰＥＲＣ構造においては、前記した絶縁膜がパッシベーション膜として作用するので、表面での電子の再結合を抑制し、高い電圧を得ることができるという特徴がある。
【０００４】
ところで、ＰＥＲＣ構造においては、受光面側の電極として銀電極を用いているので、ファイアスルーによって電極とシリコン基板との電気的接触がとられている。しかし、裏面側の電極には、通常、アルミニウム電極が用いられるため、ファイアスルーによる電極とシリコン基板との電気的接触をとることができない。
【０００５】
そこで、裏面側の電極については、電極形成前に、シリコン基板裏面の絶縁膜（パッシベーション膜）に複数の穴をあけ、その穴を通じて電極とシリコン基板との電気的接触をとるようにしている。このような絶縁膜の穴加工には、除去深さの均一性、加工面と非加工面との境界の鋭さ等が要求されることから、その加工法として、フォトリソグラフィー法が採用されている。また、他の方法として、加工面内のエネルギー分布が小さなエキシマレーザーを用いた加工法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】独国特許発明第１９９１５６６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パッシベーション膜の穴加工にフォトリソグラフィー法を用いる場合、フォトレジストの塗布工程、紫外線照射によるパターニング工程、フォトレジストの形成工程、絶縁膜の除去工程、及び、フォトレジストの除去工程というような多くの工程数が必要であり、生産コストが高くつく。また、エキシマレーザーを用いる場合においても、レーザー発振器が非常に高価である上、設備の維持管理にかかる費用も大きいという問題がある。このように、従来の加工法では、必然的にコストが高くついてしまい、量産を考える場合には導入が困難である。
【０００７】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、ＰＥＲＣ構造の太陽電池の製造工程において、パッシベーション膜に電気的接触用の穴を形成するにあたり、良好な加工面を有する穴を低コストで加工することが可能な太陽電池の製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板上にパッシベーション膜が形成され、そのパッシベーション膜に形成された穴を通じて前記シリコン基板に電極が電気的に接触する構造の太陽電池の製造方法であって、結像光学系にてエネルギー分布を均一にしたレーザー光を用いて、前記パッシベーション膜の穴を加工する工程を含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明の太陽電池の製造方法において、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯレーザーのいずれか一方のレーザー発振器の第２高調波または第３高調波を用いて前記パッシベーション膜の穴を加工することが好ましい。
【００１０】
本発明の太陽電池の製造方法に用いる結像光学系は、レーザー発振器から発振されたレーザー光の周辺部（エネルギーガウシアン分布の周辺部）のエネルギーの低い部分を取り除き、エネルギーの均一な領域のみを被加工物である絶縁膜に照射することが可能な機能をもつ光学系である。
【００１１】
次に、本発明の作用を以下に述べる。
【００１２】
まず、比較的安価なレーザー発振器として、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーがある。このＮｄ：ＹＡＧレーザーにおいて、通常の集光光学系を用いて絶縁膜の穴加工を行った場合、加工面内のエネルギーがガウシアン分布をとるため、加工領域の中心部と周辺部でエネルギー差が大きくて絶縁膜が除去できている部分とそうでない部分ができてしまう。
【００１３】
そのため、絶縁膜を除去する面積を大きくしようとすると、中心部ではエネルギーが大きくなりすぎ、発生する熱で基板に熱ダメージを与えてしまう。また、逆に中心部のエネルギーを抑えると周辺部では絶縁膜を除去することができなくなる。
【００１４】
本発明では、そのような集光光学系に代えて結像光学系を用いることにより、ガウシアン分布において周辺部のエネルギーの低い部分を取り除き、エネルギーの均一な領域のみを使用するようにしているので、絶縁膜を均一に除去することができる。
【００１５】
ここで、本発明のように、結像光学系を用いるとコスト高となるが、レーザー発振器としてエキシマレーザーを用いる場合と比較すれば非常に安価で済み、従来技術に比べてコスト的に大きな有用性がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリコン基板上にパッシベーション膜が形成され、そのパッシベーション膜に形成された穴を通じてシリコン基板と電極とが電気的に接触する構造（ＰＥＲＣ構造）の太陽電池を製造するにあたり、結像光学系にてエネルギー分布を均一にしたレーザー光を用いて、前記パッシベーション膜の穴を加工しているので、良好な加工面を有する穴を従来技術と比べて安価に形成することができる。その結果、太陽電池の製造コストの低減化をはかることができ、太陽電池の量産化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に本発明の製造方法を適用する太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
【００１９】
図１に示すシリコン太陽電池１は、ｐ型シリコン基板１１と、そのｐ型シリコン基板１１の表面側（受光面側）に形成されたｎ+型拡散層１２及び表面電極１３と、ｐ型シリコン基板１１の裏面側に形成された裏面電極１４と、ｐ型シリコン基板１１の表面及び裏面にそれぞれ形成された絶縁膜１５，１６など主体として構成されている。
【００２０】
ｐ型シリコン基板１１の裏面側の絶縁膜１６には穴１７が形成されており、この穴１７を通じて裏面電極１４がｐ型シリコン基板１１に電気的に接触している。また、ｐ型シリコン基板１１の表面側の表面電極１３は、ファイアスルーによってｐ型シリコン基板１１に電気的に接触している。
【００２１】
以上の構造において、ｐ型シリコン基板１１としては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを含む基板が使用される。ｐ型シリコン基板１１の厚さは１００〜５００μｍ程度が好ましい。また、ｐ型シリコン基板１１の電気抵抗率は、０．５〜５０Ωｃｍが好ましく、特に０．５〜６Ωｃｍがより好ましい。
【００２２】
ｎ+型拡散層１２は、ｐ型シリコン基板１１の表面側に、ｎ+型ドーパント（例えばリン等のドーパント）を含んだ気体を用いた熱拡散等にてｎ+型ドーパントを浅く拡散させることにより形成されており、このｎ+型拡散層１２によってｐ型シリコン基板１１の表面近くにｐｎ接合部が形成されている。
【００２３】
絶縁膜１５，１６は、ｐ型シリコン基板１１の表面（受光面及び裏面の両面）での電子の再結合を抑制するパッシベーション膜として形成されている。絶縁膜１５，１６としては、酸化シリコンまたは窒化シリコン、もしくは、それらを組み合わせた膜などが挙げられる。これらのうち、ｐ型シリコン基板１１の表面側（受光面側）の絶縁膜１５としては反射防止効果のある窒化シリコン膜がよく用いられる。絶縁膜１５，１６の形成には、化学気相堆積法（ＣＶＤ）や熱酸化プロセス法などの公知の技術が用いられる。
【００２４】
絶縁膜１６の穴１７は絶縁膜１６を貫通してｐ型シリコン基板１１に至る穴であり、この穴１７を通じて裏面電極１４とｐ型シリコン基板１１との電気的接触がとられている。
【００２５】
そして、本実施形態では、ｐ型シリコン基板１１裏面側の絶縁膜１６の穴１７を、結像光学系にてエネルギー分布を均一にしたレーザー光を用いて加工する点に特徴がある。
【００２６】
結像光学系は、レンズ・スリット等を組み合わせた公知の光学系で、レーザー発振器から発振されたレーザー光の周辺部（エネルギーガウシアン分布の周辺部）におけるエネルギーの低い部分を取り除き、エネルギーの均一な領域のみを被加工物である絶縁膜１６に照射するものである。
【００２７】
絶縁膜１６に加工する穴１７は、直径が１０〜２００μｍ、深さは数μｍ程度が好ましいが、理想的には絶縁膜１６のみを除去する穴加工が好ましい。穴１７を形成する位置に関しては、複数の穴１７・・１７がｐ型シリコン基板１１の表面に一様に分布していることが好ましい。ｐ型シリコン基板１１に対する穴１７の面積（複数の穴１７・・１７の総面積）は１〜１０％程度が好ましい。また、穴１７の形状は特に限定されず、例えば円形や方形などであってもよい。
【００２８】
穴１７の加工に用いるレーザー発振器としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯレーザーが好ましく、それらのＮｄ：ＹＡＧレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯレーザーのいずれか一方のレーザー発振器の第２高調波または第３高調波を用いて絶縁膜１６の穴１７を加工することが好ましい。第２高調波または第３高調波を用いる理由は、基本波を用いて穴加工を行うと、加工点での熱影響が大きくてシリコン基板のライフタイムを低下させてしまい、特性に悪影響を与えるという問題があり、これを回避するためである。
【００２９】
さらに、穴加工のより具体的な例としては、Ｑスイッチドライブを用いた連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（ＳＨＧ、波長λ＝５３２ｎｍ）を用い、その連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザーから出力された第２高調波を、結像光学系を介して絶縁膜１６に照射して穴１７を加工するという穴加工が挙げられる。この場合、発振周波数Ｑは５ｋＨｚ、パワーは０．４〜１Ｗとする。ただし、発振周波数・パワーなどの条件は、絶縁膜１６の種類とその厚さによって大きく変わるため、前記した数値に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ＰＥＲＣ構造の太陽電池の製造工程において、電極と基板との電気的接触をとるための穴をパッシベーション膜に加工するのに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の製造方法を適用する太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  太陽電池
１１  ｐ型シリコン基板
１２  ｎ+型拡散層
１３  表面電極
１４  裏面電極
１５  絶縁膜（表面側）
１６  絶縁膜（裏面側）
１７  穴
【図１】
2005150609.tif 000003