(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の主面を有し、前記第１の主面の上にｐ型及びｎ型のうちの一方の導電型の半導体からなる第１の半導体層が形成されている半導体基板を用意する工程と、
前記第１の半導体層の一部を覆うように絶縁層を形成する工程と、
エッチング剤を用いて前記第１の半導体層の前記絶縁層により覆われていない部分をエッチングすることにより除去し、前記半導体基板の前記第１の主面の一部を露出させる工程と、
フッ酸を含む洗浄液を用いて前記半導体基板の前記第１の主面を洗浄する工程と、
前記半導体基板の前記第１の主面の露出している部分の上に、ｐ型及びｎ型のうちの他方の導電型の半導体からなる第２の半導体層を形成する工程と、
前記第１及び第２の半導体層のそれぞれの上に電極を形成する工程と、
を備え、
前記エッチング剤の前記第１の半導体層に対するエッチング速度が、前記絶縁層の前記第１の半導体層とは反対側の第１の表層に対するエッチング速度よりも高く、かつ、前記絶縁層の前記第１の半導体層側の第２の表層に対する前記洗浄液のエッチング速度が、前記絶縁層の前記第１の表層に対するエッチング速度よりも低くなるように前記絶縁層を形成する、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層を、窒化シリコンにより、前記第１の表層におけるＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）が前記第２の表層におけるＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）よりも小さくなるように形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層として、前記第１の半導体層の上に位置する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の上に位置し、前記第１の絶縁層よりもＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）が小さな第２の絶縁層とを形成する、請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層を、窒化シリコンにより、前記第１の表層側から前記第２の表層側に向かってＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）が漸増するように形成する、請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第１の表層の屈折率が１．９〜２．１となり、前記第２の表層の屈折率が２．１〜２．３となるように前記絶縁層を形成する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層をＣＶＤ法により形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板として、結晶性半導体基板を用いる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板の前記第１の主面の実質的に全体が、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層により覆われるように前記第２の半導体層を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板として、前記第１の半導体層が水素を含むアモルファスシリコンからなる半導体基板を用い、
前記第２の半導体層を水素を含むアモルファスシリコンにより形成する、請求項１〜８のいずれか一項に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する。特に、本発明は、裏面接合型の太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池の裏面側にｐ型及びｎ型の半導体領域が形成されており、受光面側には電極が形成されていない所謂裏面接合型の太陽電池が知られている（例えば、下記の特許文献１）。この裏面接合型の太陽電池では、受光面側に電極を設ける必要がない。このため、裏面接合型の太陽電池では、光の受光効率を高めることができる。従って、より高い発電効率を実現し得る。また、配線材による太陽電池の接続を裏面側のみで行える。このため、幅の広い配線材を用いることができる。従って、複数の太陽電池を、配線材を用いて配線することによる電圧降下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０１２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、特許文献１に記載の裏面接合型の太陽電池では、高い発電効率を実現することができる。しかしながら、太陽電池の発電効率をさらに改善したいという要望がある。
【０００５】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、向上した発電効率を有する太陽電池を製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池の製造方法では、第１及び第２の主面を有し、第１の主面の上にｐ型及びｎ型のうちの一方の導電型の半導体からなる第１の半導体層が形成されている半導体基板を用意する。第１の半導体層の一部を覆うように絶縁層を形成する。エッチング剤を用いて第１の半導体層の絶縁層により覆われていない部分をエッチングすることにより除去し、半導体基板の第１の主面の一部を露出させる。フッ酸を含む洗浄液を用いて半導体基板の第１の主面を洗浄する。半導体基板の第１の主面の露出している部分の上に、ｐ型及びｎ型のうちの他方の導電型の半導体からなる第２の半導体層を形成する。第１及び第２の半導体層のそれぞれの上に電極を形成する。エッチング剤の第１の半導体層に対するエッチング速度が、絶縁層の第１の半導体層とは反対側の第１の表層に対するエッチング速度よりも高く、かつ、絶縁層の第１の半導体層側の第２の表層に対する洗浄液のエッチング速度が、絶縁層の第１の表層に対するエッチング速度よりも低くなるように絶縁層を形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、向上した発電効率を有する太陽電池を製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態における太陽電池の略図的平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【図３】第１の実施形態における太陽電池の製造工程を表すフローチャートである。
【図４】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図５】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図６】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図７】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図８】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図９】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図１０】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図１１】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図１２】太陽電池の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる一例である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１０】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
《第１の実施形態》
（太陽電池１の構成）
まず、本実施形態において製造される太陽電池１の構成について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
太陽電池１は、ＨＩＴ（登録商標）構造を有する裏面接合型の太陽電池である。なお、本実施形態の太陽電池１単体では、十分に大きな出力が得られない場合は、太陽電池１は、複数の太陽電池１が配線材により接続された太陽電池モジュールとして利用されることもある。
【００１３】
図２に示すように、太陽電池１は、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０は、第２の主面としての受光面１０ａと、第１の主面としての裏面１０ｂとを有する。半導体基板１０は、受光面１０ａにおいて、光１１を受光することによってキャリアを生成する。ここで、キャリアとは、光が半導体基板１０に吸収されることにより生成される正孔及び電子のことである。
【００１４】
半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体基板により構成されている。結晶性半導体基板の具体例としては、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン基板が挙げられる。
【００１５】
なお、太陽電池がＨＩＴ構造を有するものでない場合は、半導体基板を結晶性半導体基板以外の半導体基板により構成することができる。例えば、ＧａＡｓやＩｎＰなどからなる化合物半導体基板を半導体基板１０に替えて用いることができる。以下、本実施形態では、半導体基板１０がｎ型の単結晶シリコン基板により構成されている例について説明する。
【００１６】
半導体基板１０の受光面１０ａの上には、真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型半導体」とする。）からなるｉ型非晶質半導体層１７ｉが形成されている。本実施形態においては、ｉ型非晶質半導体層１７ｉは、具体的には、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンにより形成されている。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００１７】
なお、本発明において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、非晶質半導体中に析出している半導体結晶の平均粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある半導体をいう。
【００１８】
ｉ型非晶質半導体層１７ｉの上には、半導体基板１０と同じ導電型を有するｎ型非晶質半導体層１７ｎが形成されている。ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、ｎ型のドーパントが添加されており、ｎ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００１９】
ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ね備えた絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成することができる。絶縁層１６の厚みは、付与しようとする反射防止膜の反射防止特性などに応じて適宜設定することができる。絶縁層１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。上記のｉ型非晶質半導体層１７ｉ、ｎ型非晶質半導体層１７ｎ及び絶縁層１６の積層構造は、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能及び反射防止膜としての機能を有する。
【００２０】
半導体基板１０の裏面１０ｂの上には、ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とが形成されている。図１に示すように、ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とのそれぞれは、くし歯状に形成されている。ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とは互いに間挿し合うように形成されている。このため、裏面１０ｂ上において、ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とは、交差幅方向ｙに垂直な方向ｘに沿って交互に配列されている。方向ｘにおいて隣り合うＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とは接触している。すなわち、本実施形態では、ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とによって、裏面１０ｂの実質的に全体が被覆されている。なお、ＩＮ積層体１２の幅Ｗ１（図２を参照）と、方向ｘにおけるＩＮ積層体１２の間隔Ｗ２とのそれぞれは、例えば、１００μｍ〜１．５ｍｍ程度とすることができる。幅Ｗ１と間隔Ｗ２とは、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００２１】
ＩＮ積層体１２は、裏面１０ｂの上に形成されているｉ型非晶質半導体層１２ｉと、ｉ型非晶質半導体層１２ｉの上に形成されているｎ型非晶質半導体層１２ｎとの積層体により構成されている。ｉ型非晶質半導体層１２ｉは、上記ｉ型非晶質半導体層１７ｉと同様に、水素を含むｉ型アモルファスシリコンからなる。ｉ型非晶質半導体層１２ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１２ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００２２】
ｎ型非晶質半導体層１２ｎは、上記ｎ型非晶質半導体層１７ｎと同様に、ｎ型のドーパントが添加されており、半導体基板１０と同様に、ｎ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１２ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１２ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１２ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００２３】
ＩＮ積層体１２の方向ｘにおける中央部を除く両端部の上には、絶縁層１８が形成されている。ＩＮ積層体１２の方向ｘにおける中央部は、絶縁層１８から露出している。絶縁層１８の方向ｘにおける幅Ｗ３は特に限定されず、例えば、幅Ｗ１の約１／３程度とすることができる。また、絶縁層１８間の方向ｘにおける間隔Ｗ４も特に限定されず、例えば、幅Ｗ１の約１／３程度とすることができる。
【００２４】
本実施形態では、絶縁層１８は、窒化シリコンにより形成されている。もっとも、絶縁層１８の材質は、特に限定されない。絶縁層１８は、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成してもよい。また、絶縁層１８は、水素を含んでいてもよい。
【００２５】
ＩＰ積層体１３は、裏面１０ｂのＩＮ積層体１２から露出した部分と、絶縁層１８の端部との上に形成されている。このため、ＩＰ積層体１３の両端部は、ＩＮ積層体１２と高さ方向ｚにおいて重なっている。
【００２６】
ＩＰ積層体１３は、裏面１０ｂの上に形成されているｉ型非晶質半導体層１３ｉと、ｉ型非晶質半導体層１３ｉの上に形成されているｐ型非晶質半導体層１３ｐとの積層体により構成されている。
【００２７】
ｉ型非晶質半導体層１３ｉは、水素を含むｉ型アモルファスシリコンからなる。ｉ型非晶質半導体層１３ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１３ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
【００２８】
ｐ型非晶質半導体層１３ｐは、ｐ型のドーパントが添加されており、ｐ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１３ｐは、水素を含むｐ型のアモルファスシリコンからなる。ｐ型非晶質半導体層１３ｐの厚みは、特に限定されない。ｐ型非晶質半導体層１３ｐの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、結晶性の半導体基板１０とｐ型非晶質半導体層１３ｐとの間に、実質的に発電に寄与しない程度の厚みのｉ型非晶質半導体層１３ｉが設けられたＨＩＴ構造が構成されている。本実施形態のように、ＨＩＴ構造を採用することにより、半導体基板１０とＩＮ積層体１２及びＩＰ積層体１３との接合界面における小数キャリアの再結合を抑制することができる。その結果、光電変換効率の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、非晶質半導体層１７、１２、１３のそれぞれは水素を含むものであることが好ましい。
【００３１】
ｎ型非晶質半導体層１２ｎの上には、電子を収集するｎ側電極１４が形成されている。一方、ｐ型非晶質半導体層１３ｐの上には、正孔を収集するｐ側電極１５が形成されている。ｐ側電極１５とｎ側電極１４とは、電気的に絶縁されている。なお、絶縁層１８の上におけるｎ側電極１４とｐ側電極１５との間の間隔Ｗ５は、例えば、幅Ｗ３の１／３程度とすることができる。
【００３２】
上述の通り、本実施形態では、ＩＮ積層体１２とＩＰ積層体１３とのそれぞれはくし歯状に形成されている。このため、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、バスバー及び複数のフィンガーを含むくし歯状に形成されている。もっとも、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成されており、バスバーを有さない所謂バスバーレス型の電極であってもよい。
【００３３】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、キャリアを収集できるものである限りにおいて特に限定されない。本実施形態においては、ｎ側電極１４とｐ側電極１５とのそれぞれは、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの積層体により形成されている。
【００３４】
第１の導電層１９ａは、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ）等により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第１の導電層１９ａは、ＩＴＯにより形成されている。第１の導電層１９ａの厚みは、例えば、５０〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００３５】
第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄは、例えばＣｕなどの金属や合金により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第２及び第３の導電層１９ｂ、１９ｃのそれぞれは、Ｃｕにより形成されている。第４の導電層１９ｄは、Ｓｎにより形成されている。第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄの厚みは、それぞれ、例えば、５０ｎｍ〜１μｍ程度、１０μｍ〜２０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度とすることができる。
【００３６】
なお、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの形成方法は特に限定されず、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などの薄膜形成方法やめっき法などにより形成することができる。具体的には、本実施形態では、第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂが薄膜形成法により形成された膜で、第３及び第４の導電層１９ｃ、１９ｄがめっき法により形成された膜である。
【００３７】
次に、図３〜図１２を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、半導体基板１０（図４及び図２を参照）を用意する。次に、図３に示すように、ステップＳ１において、半導体基板１０の受光面１０ａ及び裏面１０ｂの洗浄を行う。半導体基板１０の洗浄は、例えば、ＨＦ水溶液などを用いて行うことができる。なお、このステップＳ１において、受光面１０ａにテクスチャ構造を形成する。
【００３９】
次に、ステップＳ２において、半導体基板１０の受光面１０ａの上にｉ型非晶質半導体層１７ｉとｎ型非晶質半導体層１７ｎとを形成すると共に、裏面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを形成する。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれの形成方法は、特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれは、例えば、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成することができる。
【００４０】
次に、ステップＳ３において、ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上に絶縁層１６を形成すると共に、ｎ型非晶質半導体層２２の上に絶縁層２３を形成する。なお、絶縁層１６は、ｎ型非晶質半導体層１７ｎの実質的に全体を覆うように形成する一方、絶縁層２３は、例えば、メタルマスクなどを用いて、ｎ型非晶質半導体層２２の一部を覆うように形成する。なお、絶縁層２３は、ｎ型非晶質半導体層２２の実質的に全体を覆うように形成した絶縁層の一部をエッチングすることにより形成してもよい。
【００４１】
本実施形態では、絶縁層２３として、第１の絶縁層２３ａと、第２の絶縁層２３ｂとの積層体を形成する。第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂは、ＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）が、第２の絶縁層２３ｂの方が第１の絶縁層２３ａよりも小さくなるように形成する。このため、絶縁層２３のｎ型非晶質半導体層２２とは反対側の第１の表層２３ＡにおけるＳｉ／Ｎが、絶縁層２３のｎ型非晶質半導体層２２側の第２の表層２３ＢにおけるＳｉ／Ｎよりも小さくなる。より具体的には、第１の絶縁層２３ａの屈折率が２．１〜２．３となり、第２の絶縁層２３ｂの屈折率が１．９〜２．１となるように、第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂを形成することが好ましい。
【００４２】
なお、第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂにおけるＳｉ／Ｎの制御は、例えば、第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂを、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などのＣＶＤ法により形成する場合は、供給するＮ源ガスとＳｉ源ガスの比を調整することにより行うことができる。具体的には、例えば、ＳｉＨ４ガスと、Ｎ源ガスとしてのＮＨ３ガスとを供給してＣＶＤ法による薄膜形成を行う場合、ＳｉＨ４ガスとＮＨ３ガスとの流量比を調整することにより、Ｓｉ／Ｎを制御することができる。
【００４３】
次に、ステップＳ４において、絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを、ＮａＯＨやＫＯＨ等を含むアルカリ性のエッチング液を用いてエッチングすることにより、ｉ型非晶質半導体層２１及びｎ型非晶質半導体層２２の絶縁層２３により覆われている部分以外の部分を除去する。これにより、裏面１０ｂのうち、上方に絶縁層２３が位置していない部分を露出させると共に、半導体層２１，２２から、ｉ型非晶質半導体層１２ｉとｎ型非晶質半導体層１２ｎ（図２を参照）とを形成する。
【００４４】
次に、ステップＳ５において、フッ酸を含む洗浄液を用いて、半導体基板１０の裏面１０ｂを洗浄する。
【００４５】
ここで、本実施形態では、第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂは、ＳｉとＮとの比（Ｓｉ／Ｎ）が、第２の絶縁層２３ｂの方が第１の絶縁層２３ａよりも小さくなるように形成した。このため、ステップＳ４において使用したＮａＯＨやＫＯＨ等を含むアルカリ性のエッチング液の、ｎ型非晶質半導体層２２に対するエッチング速度は、絶縁層２３ｂに対するエッチング速度よりも高い。よって、ステップＳ４においては、第２の絶縁層２３ｂが残存し、ｎ型非晶質半導体層２２及びｉ型非晶質半導体層２１の絶縁層２３により覆われている部分を好適に保護することができる。
【００４６】
一方、第２の絶縁層２３ｂは、ステップＳ５において用いたフッ酸を含む洗浄液には、高いエッチング速度でエッチングされる。このため、図７に示すように、ステップＳ５において、第２の絶縁層２３ｂが消失する。しかしながら、Ｓｉ／Ｎが大きな第１の絶縁層２３ａに対する上記洗浄液のエッチング速度は、第２の絶縁層２３ｂに対する上記洗浄液のエッチング速度よりも低く、第１の絶縁層２３ａは、フッ酸を含む洗浄液に溶けにくい。従って、ステップＳ５において第１の絶縁層２３ａが消失しにくい。
【００４７】
なお、ｎ型非晶質半導体層２２及びｉ型非晶質半導体層２１をより好適にエッチングする観点からは、ｎ型非晶質半導体層２２に対するエッチング速度は、絶縁層２３ｂに対するエッチング速度の１．１倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。
【００４８】
また、ステップＳ５において用いる洗浄液の第１の絶縁層２３ａに対するエッチング速度は、第２の絶縁層２３ｂに対するエッチング速度の５倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがより好ましい。
【００４９】
次に、ステップＳ６において、裏面１０ｂを覆うように、ｉ型非晶質半導体層２４とｐ型非晶質半導体層２５とをこの順番で順次形成する。本実施形態では、ステップＳ５において、半導体基板１０の裏面１０ｂが洗浄されているため、半導体基板１０とｉ型非晶質半導体層２４とを好適に接合させることができる。従って、高い光電変換効率を得ることができる。
【００５０】
なお、非晶質半導体層２４，２５の形成方法は特に限定されない。非晶質半導体層２４，２５は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。
【００５１】
次に、ステップＳ７において、非晶質半導体層２４，２５の第１の絶縁層２３ａの上に位置している部分の一部分をエッチングする。これにより、非晶質半導体層２４，２５からｉ型非晶質半導体層１３ｉとｐ型非晶質半導体層１３ｐとを形成する。
【００５２】
このステップＳ７においては、非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度が第１の絶縁層２３ａに対するエッチング速度よりも大きなエッチング剤を使用する。このため、第１の絶縁層２３ａと非晶質半導体層２４，２５のうち、非晶質半導体層２４，２５が選択的にエッチングされる。
【００５３】
第１のエッチング剤は、非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度が第１の絶縁層２３ａに対するエッチング速度の１．１倍以上、好ましくは１．５倍以上、より好ましくは２倍以上であるエッチング剤であることが好ましい。さらには、第１のエッチング剤は、非晶質半導体層２４，２５をエッチングする一方、第１の絶縁層２３ａを実質的にエッチングしないものであることが好ましい。このような第１のエッチング剤の具体例としては、非晶質半導体層２４，２５がシリコンからなり、第１の絶縁層２３ａが酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、ＮａＯＨを含むＮａＯＨ水溶液や、ＫＯＨを含むＫＯＨ水溶液などのアルカリ性水溶液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などが挙げられる。また、第１のエッチング剤は、液体、すなわちエッチング液である必要は必ずしもない。第１のエッチング剤は、例えばガスであってもよい。第１のエッチング剤として好ましく用いられるエッチングガスの具体例としては、例えば、Ｃｌ２ガス、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガス、ＨＢｒガスなどが挙げられる。
【００５４】
なお、本発明において、「エッチング剤」には、ペースト状のエッチングペーストや、粘度が調製されたエッチングインクが含まれるものとする。
【００５５】
次に、図３に示すように、ステップＳ８において第１の絶縁層２３ａのエッチングを行う。具体的には、ステップＳ７におけるエッチングにより一部分が除去された非晶質半導体層２４，２５からなる非晶質半導体層１３ｉ、１３ｐの上から、エッチング剤を用いて、第１の絶縁層２３ａの露出部をエッチングにより除去する。これにより、ｎ型非晶質半導体層１２ｎを露出させると共に、第１の絶縁層２３ａから絶縁層１８を形成する。
【００５６】
このステップＳ８においては、第１の絶縁層２３ａに対するエッチング速度が非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度よりも大きな第２のエッチング剤を使用する。このため、第１の絶縁層２３ａと非晶質半導体層２４，２５のうち、第１の絶縁層２３ａが選択的にエッチングされる。
【００５７】
第２のエッチング剤は、第１の絶縁層２３ａに対するエッチング速度が非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度の１０倍以上、好ましくは１５倍以上、より好ましくは２０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上であるエッチング剤であることが好ましい。さらには、第２のエッチング剤は、第１の絶縁層２３ａをエッチングする一方、非晶質半導体層２４，２５を実質的にエッチングしないものであることが好ましい。このような第２のエッチング剤の具体例としては、非晶質半導体層２４，２５がシリコンからなり、第１の絶縁層２３ａが酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、ＨＦを含むＨＦ水溶液や、ＮＨ４Ｆ水溶液などが挙げられる。また、第２のエッチング剤も、第１のエッチング剤と同様に、液体、すなわちエッチング液である必要は必ずしもない。第２のエッチング剤は、例えばガスであってもよい。第２のエッチング剤として好ましく用いられるエッチングガスの具体例としては、例えば、ＣＦ４ガスやＣＨＦ３ガスなどが挙げられる。
【００５８】
次に、ステップＳ９において、ｎ型非晶質半導体層１２ｎ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐのそれぞれの上にｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成する電極形成工程を行うことにより、太陽電池１を完成させることができる。
【００５９】
本実施形態では、非晶質半導体層１３ｐは、半導体基板１０との間でＨＩＴ接合を形成する機能と、絶縁層１８にコンタクトホールを形成するためのマスク層としての機能とを有する。換言すれば、本実施形態によれば、半導体基板１０との間でＨＩＴ接合を形成するための半導体層とコンタクトホール形成用のマスク層とを同一の工程で形成している。このため、製造時間を短縮することができる。
【００６０】
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５の形成方法は、電極の材質に応じて適宜選択することができる。詳細には、本実施形態では、以下のようにしてｎ側電極１４及びｐ側電極１５が形成される。
【００６１】
まず、ＴＣＯからなる導電層２６と、Ｃｕなどの金属や合金からなる導電層２７とを、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法等の薄膜形成法によりこの順番で形成する。
【００６２】
次に、図１２に示すように、導電層２６，２７の絶縁層１８の上に位置している部分を分断する。これにより、導電層２６，２７から第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂが形成される。なお、導電層２６，２７の分断は、例えばフォトリソグラフィー法などにより行うことができる。
【００６３】
次に、ｎ型非晶質半導体層１２ｎ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐのそれぞれの上に形成されている第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂの上に、電解めっきにより、Ｃｕからなる第３の導電層１９ｃと、Ｓｎからなる第４の導電層１９ｄとを順次形成することにより、図２に示すｎ側電極１４とｐ側電極１５とを完成させることができる。
【００６４】
ところで、半導体基板の裏面上に形成された半導体層の上に位置する絶縁層を、Ｓｉ／Ｎが実質的に一定である窒化シリコンにより一体的に形成することも考えられる。しかしながら、その場合は、絶縁膜が、半導体層をエッチングするためのアルカリ性のエッチング液と、フッ酸を含む洗浄液とのうちのいずれかに溶けやすくなってしまう。例えば、絶縁膜がアルカリ性のエッチング液に溶けやすい場合は、半導体層のエッチング工程において絶縁膜が消失してしまい、半導体層が好適にパターニングできない場合がある。一方、絶縁膜がフッ酸を含む洗浄液に溶けやすい場合は、半導体基板の裏面の洗浄工程において、絶縁膜が消失してしまう。このため、ｎ型の半導体層とｐ型の半導体層とのそれぞれの上に、ｎ側またはｐ側電極を正確に形成することが困難となる。具体的には、絶縁膜が消失してしまった場合は、メタルマスクを用いた薄膜形成工程によりｎ側及びｐ側電極を形成する必要があるが、メタルマスクを高い位置精度で配置することは困難であるため、ｎ側及びｐ側電極間のピッチを狭くすることが困難となる。このため、ｎ側及びｐ側電極間のピッチが広くなり、小数キャリアが再結合しやすくなる。その結果、高い光電変換効率が得難くなる。
【００６５】
それに対して本実施形態では、ステップＳ４において使用したエッチング液の、ｎ型非晶質半導体層２２に対するエッチング速度は、第２の絶縁層２３ｂに対するエッチング速度よりも高い。また、第１の絶縁層２３ａに対する上記洗浄液のエッチング速度は、第２の絶縁層２３ｂに対する上記洗浄液のエッチング速度よりも低い。従って、ｎ型非晶質半導体層２２のエッチング、及び裏面１０ｂの洗浄を好適に行うことができる。また、ステップＳ４のエッチング工程及びステップＳ５の洗浄工程を行った後にも、第２の絶縁層２３ｂが残存する。このため、第２の絶縁層２３ｂを用いて、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５を高い位置精度で、狭ピッチに形成することができる。従って、向上した発電効率を有する太陽電池１を製造することができる。
【００６６】
特に本実施形態では、裏面１０ｂの全体がｎ型非晶質半導体層１２ｎまたはｐ型非晶質半導体層１３ｐにより覆われているため、より高い光電変換効率を実現することができる。
【００６７】
本実施形態では、絶縁層２３を、窒化シリコンにより形成する。このため、絶縁層２３から形成される絶縁層１８は、高いガスバリア性を有する。従って、耐候性に優れた太陽電池１を製造することができる。
【００６８】
本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１２ｎとｐ型非晶質半導体層１３ｐとのうちのｎ型非晶質半導体層１２ｎの上に絶縁層１８を形成する。換言すれば、絶縁層１８の下に位置する半導体層をｎ型非晶質半導体層１２ｎとする。そして、ｐ型非晶質半導体層１３ｐの実質的に全体の上にｐ側電極１５を形成する。このため、少数キャリアであるホールがｐ側電極１５に収集されやすくなる。従って、得られる太陽電池１の光電変換効率をより高めることができる。
【００６９】
但し、半導体基板がｐ型の導電型を有する場合は、少数キャリアが電子となるため、絶縁層の下に位置する第１の半導体層をｐ型半導体により形成することが好ましい。
【００７０】
また、本実施形態では、結晶性半導体からなる半導体基板１０の裏面１０ｂの実質的に全体が、ｎ型非晶質半導体層１２ｎ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐにより覆われるようにｐ型非晶質半導体層１３ｐを形成する。このため、結晶性半導体からなる半導体基板１０の裏面１０ｂが実質的に露出していない。従って、半導体基板１０の裏面１０ｂにおける少数キャリアであるホールが再結合し難い。従って、得られる太陽電池１の光電変換効率をさらに高めることができる。
【００７１】
本実施形態では、薄膜形成法により形成された第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂを分断した後に、めっきにより第３及び第４の導電層１９ｃ、１９ｄを形成する。このため、例えば第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの全てを形成した後にｎ側電極１４とｐ側電極１５とに分断する場合よりも、電極の分断を容易かつ短時間で行うことができる。
【００７２】
また、第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂの分断を絶縁層１８の上で行うため、第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂの分断時にｎ型非晶質半導体層１２ｎやｐ型非晶質半導体層１３ｐが損傷しにくい。
【００７３】
また、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１２ｎ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐの実質的に全体が絶縁層１８、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５により覆われるように、絶縁層１８、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成する。従って、本実施形態の製造方法によれば、ガスバリア性や耐候性により優れた太陽電池１を製造することができる。
【００７４】
なお、上記第１の実施形態では、絶縁層２３を、Ｓｉ／Ｎが異なる第１及び第２の絶縁層２３ａ、２３ｂの積層体により構成する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第１の表層２３Ａ側から第２の表層２３Ｂ側に向かってＳｉ／Ｎが漸増するような一層の窒化シリコン層により絶縁層２３を形成してもよい。このような絶縁層２３は、例えば、ＣＶＤ法による絶縁層２３に形成時において、ＳｉＨ４ガスと、ＮＨ３ガスとの流量比を徐変させることにより形成することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…太陽電池
１０…半導体基板
１０ａ…受光面
１０ｂ…裏面
１１…光
１２…ＩＮ積層体
１２ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１２ｎ…ｎ型非晶質半導体層
１３…ＩＰ積層体
１３ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１３ｐ…ｐ型非晶質半導体層
１４…ｎ側電極
１５…ｐ側電極
１６…絶縁層
１７ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１７ｎ…ｎ型非晶質半導体層
１８…絶縁層
１９ａ…第１の導電層
１９ｂ…第２の導電層
１９ｃ…第３の導電層
１９ｄ…第４の導電層
２１…ｉ型非晶質半導体層
２２…ｎ型非晶質半導体層
２３…絶縁層
２３ａ…第１の絶縁層
２３ｂ…第２の絶縁層
２３Ａ…第１の表層
２３Ｂ…第２の表層
２４…ｉ型非晶質半導体層
２５…ｐ型非晶質半導体層
２６，２７…導電層
【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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【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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