(57)【要約】【課題】電極の抵抗を下げることができる電極の形成方法及びこれを利用した太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明による電極の形成方法は、基板上に導電性ペーストを塗布する段階と、導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階と、金属層に電界を印加して金属層によるジュールヒーティング（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）によって金属層を熱処理する段階と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導電性ペーストを塗布する段階と、
前記導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階と、
前記金属層に電界を印加して前記金属層によるジュールヒーティング（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）によって前記金属層を熱処理する段階と、を有することを特徴とする電極の形成方法。
【請求項２】
前記金属層を熱処理する段階は、前記金属層の両側端部にプローブ（ｐｒｏｂｅ）を接触させ、該プローブに電圧を印加する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
【請求項３】
前記金属層を熱処理する段階は、前記金属層の両側端部に金属プレートを接触させ、該金属プレートに電圧を印加する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
【請求項４】
前記金属層を熱処理する段階は、前記金属層に直流電源を印加することを特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
【請求項５】
前記金属層を熱処理する段階は、前記金属層にパルスを適用した直流電源を印加することを特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
【請求項６】
結晶質シリコーン層の第１面上に導電性ペーストを塗布する段階と、
前記導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階と、
前記金属層に電界を印加して前記金属層によるジュールヒーティングによって前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階と、を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階は、前記金属層の両側端部にプローブを接触させ、該プローブに電圧を印加する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階は、前記金属層の両側端部に金属プレートを接触させ、該金属プレートに電圧を印加する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階は、前記金属層に直流電源を印加することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階は、前記金属層にパルスを適用した直流電源を印加することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記結晶質シリコーン層の第１面は、太陽光の受光面であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記結晶質シリコーン層は、第２導電型の結晶質シリコーン層であることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第２導電型の結晶質シリコーン層と前記第１電極との間に第１真性非晶質シリコーン層及び第１導電型の非晶質シリコーン層を形成する段階を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記第１導電型の非晶質シリコーン層と前記第１電極との間に第１透明導電酸化膜を形成する段階を更に有し、
前記導電性ペーストは、前記第１透明導電酸化膜上に塗布されることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記第１透明導電酸化膜は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、又はＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）で形成することを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階は、前記金属層を３００〜４００℃の温度で熱処理することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階は、２００℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記第２導電型の結晶質シリコーン層の第１面と対向する該第２導電型の結晶質シリコーン層の第２面上に第２電極を形成する段階を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第２導電型の結晶質シリコーン層と前記第２電極との間に第２真性非晶質シリコーン層及び第２導電型の非晶質シリコーン層を形成する段階を更に有することを特徴とする請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記第２導電型の非晶質シリコーン層と前記第２電極との間に第２透明導電酸化膜を形成する段階を更に有することを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２１】
前記結晶質シリコーン層の一面にテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を形成する段階を更に有することを特徴とする請求項６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、電極の形成方法及びこれを利用した太陽電池の製造方法に関し、より詳細には、電極の抵抗を下げることができる電極の形成方法及びこれを利用した太陽電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、石油や石炭のような既存のエネルギー資源の枯渇が予測され、これらに代わる代替エネレギーに対する関心が高まっている。その中でも太陽電池はエネルギー資源が豊富で且つ環境汚染に対する問題点がないために特に注目されている。太陽電池には、太陽熱を利用してタービンを回転させるのに必要な蒸気を発生させる太陽熱電池と、半導体の性質を利用して太陽光（ｐｈｏｔｏｎｓ）を電気エネルギーに変換する太陽光電池があり、太陽電池とは一般的に太陽光電池（以下、「太陽電池」という）を称する。
【０００３】
太陽電池の出力特性は一般的にソーラーシミュレーターを利用して得られた出力電流電圧曲線上で出力電流Ｉｐと出力電圧Ｖｐの積Ｉｐ×Ｖｐの最大値（Ｐｍ）を太陽電池に入射する全光エネルギー（Ｓ×Ｉ：Ｓは素子面積、Ｉは太陽電池に照射される光の強度）で割った値の変換効率ηによって評価される。
【０００４】
太陽電池の変換効率を向上させるためには、太陽電池の太陽光に対する反射率を高めてキャリアの再結合程度を減らすべきであり、半導体基板及び電極での抵抗を下げなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電極の抵抗を下げることができる電極の形成方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電極の抵抗を下げることができる電極の形成方法を利用した太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による電極の形成方法は、基板上に導電性ペーストを塗布する段階と、前記導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階と、前記金属層に電界を印加して前記金属層によるジュールヒーティング（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）によって前記金属層を熱処理するする段階と、を有する。
【０００９】
上記他の目的を達成するためになされた本発明の一特徴による太陽電池の製造方法は、結晶質シリコーン層の第１面上に導電性ペーストを塗布する段階と、前記導電性ペーストを乾燥又は低温で加熱して金属層を形成する段階と、前記金属層に電界を印加して前記金属層によるジュールヒーティングによって前記金属層を熱処理して第１電極を形成する段階と、を有する。
【００１０】
その他、実施形態の具体的な内容は詳細な説明及び図面に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による電極の形成方法を工程順に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電極の形成方法を工程順に示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電極の形成方法を工程順に示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による電極の形成方法を工程順に示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による電極の形成方法の変形例による金属層に電界を印加する方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態による太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態による太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池の斜視図である。
【図９】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１０】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１１】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１２】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１５】本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法の変形例による前面電極形成用金属層に電界を印加する方法を示す斜視図である。
【図１６】本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法の変形例による前面電極形成用金属層に電界を印加する方法を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による太陽電池の製造方法の第２導電型の結晶質シリコーン層の後面にテクスチャリング構造を形成することを示す斜視図である。
【図１８】図８に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１９】図８に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図２０】図８に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図２１】図８に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の電極の形成方法及びこれを利用した太陽電池の製造方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本発明の利点、特徴、及びそれらを実現する方法は、図面を参照しながら後述する実施形態の詳細な説明を参照することによって明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、異なる多様な形態で実現することができ、本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に対して発明の範囲を完全に開示するために提供するものである。図面において層及び領域のサイズ及び相対的なサイズは説明を明瞭にするために誇張することがある。
【００１４】
本明細書で、単数形は文言に特別に言及しない限り複数形も含む。本明細書において「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を使用した場合は、言及した構成要素、段階、動作、及び素子が、一つ以上の他の構成要素、段階、動作、及び／又は素子の存在又は追加を排除するものではない。
【００１５】
素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）又は層が、異なる素子又は層の「上（ｏｎ）」と指称するものは、他の素子或いは層の真上だけでなく、中間に他の層又は他の素子が介在する場合を全て含む。これに対し、一つの素子が他の素子と「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」、「真上」と指称するものは中間に他の素子又は層が介在しないものを示す。明細書全体において同一参照符号は同一構成要素を指す。「及び／又は」は、言及したアイテムの各々及び一つ以上の全ての組合せを含む。
【００１６】
空間的に相対的な位置関係を表す用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示しているように一つの素子又は構成要素と異なる素子又は構成要素との相対的な位置関係を分かりやすく記述するために使用する。これらの空間的に相対的な位置関係を表す用語は、図面に示している方向に加えて使用時又は動作時における素子の異なる方向を含む用語として理解しなければならない。明細書全体に亘って同一の参照符号は同一の構成要素を指称する。
【００１７】
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態による電極の形成方法について詳細に説明する。図１〜図４は、本発明の第１実施形態による電極の形成方法を工程順に示す斜視図である。
【００１８】
図１を参照すると、基板１００上に導電性ペースト（ｐａｓｔｅ）１１０を塗布する。導電性ペースト１１０の組成は、特に制限されないが、例えば、金属パウダ、ガラスフリット、及びバインダを含んでもよい。金属パウダとしては、電気伝導度及び反射度が優れた銀、アルミニウム、チタニウム、及びこれらの合金などを利用することができる。導電性ペースト１１０を基板１００上に塗布する方法は、スピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スリットコーティング（ｓｌｉｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレー（ｓｐｒａｙ）法、スクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、インクジェット（ｉｎｋ−ｊｅｔ）法、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）印刷法、オフセット（ｏｆｆ−ｓｅｔ）印刷法、又はディスフェンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）法などを利用することができる。
【００１９】
図２を参照すると、導電性ペースト１１０を乾燥又は低温で加熱して金属層１２０を形成する。導電性ペースト１１０を乾燥又は低温で加熱して固体状態の金属層１２０を形成した後に、金属層１２０に電界を印加することが可能である（図３及び図５を参照）。導電性ペースト１１０の乾燥又は低温加熱時の温度は約２００℃以下であってもよい。導電性ペースト１１０が塗布された基板１００を工程チェンバに入れて工程チェンバ内の温度を上昇させることによって、導電性ペースト１１０を乾燥又は低温で加熱することができる。
【００２０】
図３を参照すると、金属層１２０に電界を印加する。金属層１２０の両側端部にプローブ（ｐｒｏｂｅ）１３０を接触させた後、プローブ１３０に電圧（Ｖ）を印加して金属層１２０に電界を印加する。
【００２１】
金属層１２０に電界が印加されると金属層１２０に電流が流れ、ジュール（ｊｏｕｌｅ）熱が発生する。本発明による電極の形成方法ではこのようなジュール熱を利用するジュールヒーティング（ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式で金属層１２０を熱処理する。
【００２２】
金属層１２０に印加される電界を調節することによって金属層１２０の熱処理温度を調節することができる。金属層１２０を所望する温度で熱処理するために金属層１２０に印加しなければならない電界金属層１２０の線幅、高さ、長さなどによって変わってもよい。例えば、金属層１２０の線幅が約４ｍｍ程度である場合、金属層１２０に印加される電圧は約１００Ｖ以下であってもよく、電流は約５Ａ以下であってもよい。
【００２３】
金属層１２０に電界を印加する際は数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだに印加する。このときの電界には通常の直流電源を印加するか又はパルスを適用した直流電源を印加することができる。パルスを適用した直流電源を印加すると微細な温度制御が容易であり、金属層１２０の下部に形成された基板１００の損傷を防止することに対してより有利である。
【００２４】
図３、図４を参照すると、ジュールヒーティング（ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式で金属層１２０を熱処理して電極１５０を完成する。
【００２５】
本実施形態のように導電性ペースト１１０を利用して電極１５０を形成する場合、導電性ペースト１１０を高温で熱処理するほど、完成した電極１５０の抵抗が減少する傾向がある。例えば導電性ペースト１１０の熱処理温度を約１７０℃から約２２０℃に上昇させた場合、電極１５０の線抵抗を約３０Ω／ｍ〜約１２０Ω／ｍ程度減少させることができる。しかし、導電性ペースト１１０を高温で熱処理するために工程チェンバの温度を高温に上昇させる場合、導電性ペースト１１０が形成された下部基板１００が熱によって損傷され得る。
【００２６】
しかし、ジュールヒーティング方式の場合、数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだに金属層１２０を約３００℃〜約４００℃程度の温度で加熱することができる。ジュールヒーティング方式を利用する場合には数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだにのみ金属層１２０に熱を加えるので、金属層１２０の下部に形成された基板１００までこのような熱が伝達することを防止することができるため、基板１００が熱によって損傷することを防止することができる。一方、金属層１２０に電界を印加する際、パルスを適用した直流電源を印加する場合には微細な温度制御が容易であるため、金属層１２０の下部に形成された基板１００の損傷を防止することに対してより有利である。
【００２７】
以下、図１、２及び図４、図５を参照して本発明の第１実施形態による電極の変形例による形成方法について詳細に説明する。図５は、本発明の第１実施形態による電極の形成方法の変形例による金属層に電界を印加する方法を示す斜視図である。本発明の第１実施形態による電極の変形例による形成方法は、金属層に電界を印加する方法を除いては上述した本発明の第１実施形態による電極の形成方法と同様であるため、以下差異点を中心に説明する。
【００２８】
図５を参照すると、本発明の第１実施形態による電極の変形例による形成方法では、金属層１２０の両側端部に金属プレート１４０を接触させた後、金属プレート１４０に電圧（Ｖ）を印加して金属層１２０に電界を印加する。
【００２９】
以下、本発明の第１実施形態による電極パターンの形成方法及びその変形例を利用する太陽電池の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
先ず、図６〜８を参照して本発明の第１〜３実施形態による太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池について説明する。図６〜８は、本発明の第１〜３実施形態による太陽電池の製造方法によって製造された太陽電池の斜視図である。
【００３１】
図６に示す第１実施形態による太陽電池１はＨＩＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｔｈｉｎ  ｌａｙｅｒ）太陽電池である。本実施形態ではＨＩＴ太陽電池を例えて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
本明細書において前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）は太陽光の受光面（ｌｉｇｈｔ−ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を意味し、後面（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ）は前面に対向する面を意味する。また第１導電型及び第２導電型はＰ型又はＮ型を意味する。以下では説明の便宜のため、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である場合を説明する。
【００３３】
図６を参照すると、太陽電池１は第２導電型の結晶質（ｃｒｙｓｔａｌ）シリコーン層２００の前面上に順次に形成される第１真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）非晶質シリコーン層２１０、第１導電型の非晶質シリコーン層２２０、第１透明導電酸化（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜２３０、及び前面電極２７０と、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面上に順次に形成される第２真性非晶質シリコーン層２４０、第２導電型の非晶質シリコーン層２５０、第２透明導電酸化膜２６０、及び後面電極２８０を含む。
【００３４】
第２導電型の結晶質シリコーン層２００は単結晶又は多結晶シリコーン層であってもよい。
【００３５】
第１真性非晶質シリコーン層２１０及び第２真性非晶質シリコーン層２４０は電子と正孔を同一個数で含む純粋に近い非晶質シリコーン層である。第２導電型の結晶質シリコーン層２００と第１導電型の非晶質シリコーン層２２０との間に第１真性非晶質シリコーン層２１０を形成し、第２導電型の結晶質シリコーン層２００と第２導電型の非晶質シリコーン層２５０との間に第２真性非晶質シリコーン層２４０を形成することによって、第２導電型の結晶質シリコーン層２００と第１導電型の非晶質シリコーン層２２０及び第２導電型の非晶質シリコーン層２５０の間の界面の欠陥などによる電子と正孔の再結合を防ぐことができる。第１真性非晶質シリコーン層２１０及び第２真性非晶質シリコーン層２４０は約２０〜１００Åの厚さで形成されてもよい。
【００３６】
第１導電型の非晶質シリコーン層２２０及び第２導電型の非晶質シリコーン層２５０は約３０〜１００Åの厚さで形成されてもよい。
【００３７】
第１透明導電酸化膜２３０は太陽電池１の前面に入射する太陽光の反射を最小化させる役割を果たすことができる。第２透明導電酸化膜２６０は太陽光によって生成された電荷の再結合を最小化させる役割を果たすことができ、第１透明導電酸化膜２３０もまた同様の役割をすることができる。第１透明導電酸化膜２３０と第２透明導電酸化膜２６０はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、又はＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電酸化膜で形成することができる。第１透明導電酸化膜２３０及び第２透明導電酸化膜２６０は約８００〜１，０００Åの厚さで形成されてもよい。
【００３８】
前面電極２７０は太陽光の受光面積を形成するために格子（ｇｒｉｄ）形状を有することができる。例えば、前面電極２７０はバスバー（ｂｕｓ  ｂａｒ）２７１とフィンガーライン（ｆｉｎｇｅｒ  ｌｉｎｅ）２７２を含み、バスバー２７１とフィンガーライン２７２が互いに交差して形成された格子形状を有してもよい。
【００３９】
後面電極２８０も前面電極２７０と同様に格子形状で形成されてもよい。その場合、後面電極２８０は太陽光を受光する面に形成される電極ではないので、抵抗減少のために格子間のピッチを小さく形成することも可能である。また、後面電極２８０は第２透明導電酸化膜２６０の全体面を覆うように形成することもできる。
【００４０】
図７に示す第２実施形態による太陽電池２もＨＩＴ太陽電池である。図７に示す太陽電池２が図６に示す太陽電池１と異なる点は、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面がテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を有することである。第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面をテクスチャリング構造で形成すると太陽電池２の内部への有効光の吸収量を更に増加させることができる。図７では第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面がテクスチャリング構造を有することを図示するが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の前面、又は第２導電型の結晶質シリコーン層２００の前面及び後面の両方がテクスチャリング構造を有してもよい。
【００４１】
図８に示す第３実施形態による太陽電池３は結晶系太陽電池である。本実施形態では結晶系太陽電池を例にあげて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
図８を参照すると、太陽電池３は、積層された第１導電型の結晶質シリコーン層３１０及び第２導電型の結晶質シリコーン層３２０を含み、第２導電型の結晶質シリコーン層３２０の前面上に積層された反射防止層３３０と前面電極３４０、及び第１導電型の結晶質シリコーン層３１０の後面上に積層された後面電極３５０を含む。
【００４３】
第１導電型の結晶質シリコーン層３１０及び第２導電型の結晶質シリコーン層３２０は単結晶又は多結晶シリコーン層であってもよい。
【００４４】
反射防止層３３０は太陽電池３の前面に入射する太陽光の反射を最小化させる役割を果たすことができ、シリコーン窒化膜（ＳｉＮｘ）などで形成することができる。
【００４５】
前面電極３４０は太陽光の受光面積を形成するために格子形状を有することができる。例えば、前面電極３４０はバスバー３４１とフィンガーライン３４２を含み、バスバー３４１とフィンガーライン３４２が互いに交差して形成された格子形状を有してもよい。
【００４６】
後面電極３５０は太陽光を受光する面に形成される電極ではないので、抵抗減少のために第１導電型の結晶質シリコーン層３１０の全体面を覆うように形成してもよい。また、後面電極３５０を前面電極３４０と同様に格子形状で形成してもよい。
【００４７】
以下、本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法について説明する。
【００４８】
図６及び図９〜図１４を参照して本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法について説明する。図９〜図１４は、図６に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【００４９】
先ず、図９を参照すると、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の前面上に第１真性非晶質シリコーン層２１０、第１導電型の非晶質シリコーン層２２０、及び第１透明導電酸化膜２３０を順次に形成する。第１真性非晶質シリコーン層２１０、第１導電型の非晶質シリコーン層２２０、及び第１透明導電酸化膜２３０を形成する際にはプラズマ強化化学気相蒸着方法（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）を利用して形成することができる。
【００５０】
続いて、図１０を参照すると、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面上に第２真性非晶質シリコーン層２４０、第２導電型の非晶質シリコーン層２５０、及び第２透明導電酸化膜２６０を順次に形成する。第２真性非晶質シリコーン層２４０、第２導電型の非晶質シリコーン層２５０、及び第２透明導電酸化膜２６０もプラズマ強化化学気相蒸着方法を利用して形成することができる。
【００５１】
続いて、図１１を参照すると、第１透明導電酸化膜２３０の前面及び第２透明導電酸化膜２６０の後面上に各々前面電極及び後面電極形成のための導電性ペースト２９１、２８１を塗布する。導電性ペースト２９１、２８１の組成は特に制限されないが、例えば、金属パウダ、ガラスフリット、及びバインダを含んでもよい。金属パウダとしては電気伝導度及び反射度の優れた銀、アルミニウム、チタニウム、及びこれらの合金などを利用してもよい。導電性ペースト２９１、２８１を第１透明導電酸化膜２３０及び第２透明導電酸化膜２６０上に塗布する方法は、スピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スリットコーティング（ｓｌｉｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレー（ｓｐｒａｙ）法、スクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、インクジェット（ｉｎｋ−ｊｅｔ）法、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）印刷法、オフセット（ｏｆｆ−ｓｅｔ）印刷法、又はディスフェンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）法などを利用することができる。
【００５２】
続いて、図１２を参照すると、導電性ペースト２９１、２８１を乾燥又は低温で加熱して前面電極形成用金属層（２９３、２９４）及び後面電極形成用金属層２８３を形成する。前面電極形成用金属層（２９３、２９４）はバスバー形成用金属層２９３及びフィンガーライン形成用金属層２９４を含んでもよい。導電性ペースト２９１、２８１の乾燥時の温度は約２００℃以下であってもよい。導電性ペースト２９１、２８１が塗布された構造物を工程チェンバに入れて工程チェンバ内の温度を上昇させることによって、導電性ペースト２９１、２８１を乾燥又は低温で加熱させることができる。
【００５３】
図１３及び図１４を参照すると、前面電極形成用金属層（２９３、２９４）に電界を印加する。
【００５４】
図１３を参照すると、バスバー形成用金属層２９３の両側端部にプローブ１３０を接触させた後、プローブ１３０に電圧（Ｖ）を印加してバスバー形成用金属層２９３に電界を印加することができる。バスバー形成用金属層２９３の各々に対してプローブ１３０を接触させて電界を印加する。図１４を参照すると、フィンガーライン形成用金属層２９４の各々に対してもプローブ１３０を接触させて電界を印加する。プローブ１３０を利用してバスバー及びフィンガーライン形成用金属層（２９３、２９４）に電界を印加する場合には各金属層（２９３、２９４）に印加される電界を個別的に細密に調節することができる。
【００５５】
金属層（２９３、２９４）に電界が印加されると金属層（２９３、２９４）に電流が流れ、ジュール熱が発生する。このようなジュール熱を利用するジュールヒーティング方式で金属層（２９３、２９４）を熱処理する。
【００５６】
金属層（２９３、２９４）に印加される電界を調節することによって金属層（２９３、２９４）の熱処理温度を調節することができる。金属層（２９３、２９４）を所望する温度で熱処理するために金属層（２９３、２９４）に印加しなければならない電界は金属層（２９３、２９４）の線幅、高さ、長さなどにより変わってもよい。例えば、金属層（２９３、２９４）の線幅が約４ｍｍ程度である場合、金属層（２９３、２９４）に印加される電圧は約１００Ｖ以下であってもよく、電流は約５Ａ以下であってもよい。
【００５７】
金属層（２９３、２９４）に電界を印加する際は数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだに印加する。このとき電界は一般的な直流電源を印加するか又はパルスを適用した直流電源を印加してもよい。パルスを適用した直流電源を印加する場合は、微細な温度の制御が容易であり、金属層（２９３、２９４）の下部に形成された第１真性及び第１導電型の非晶質シリコーン層（２１０、２２０）の損傷を防止することに対してより有利である。
【００５８】
図６、図１３及び図１４を参照すると、ジュールヒーティング方式でバスバー形成用金属層２９３及びフィンガーライン形成用金属層２９４を熱処理して前面電極２７０のバスバー２７１とフィンガーライン２７２を完成する。
【００５９】
上記で説明したように導電性ペーストを利用して電極を形成する場合、導電性ペーストを高温で熱処理するほど電極の抵抗が減少する傾向がある。しかし、本実施形態で説明するＨＩＴ太陽電池の製造では工程チェンバの温度が約２００℃を超過すると非晶質シリコーン層（２１０、２２０、２４０、２５０）の結晶化を招く恐れがある。非晶質シリコーン層（２１０、２２０、２４０、２５０）が結晶化されると、これはＨＩＴ太陽電池において欠陥として作用し得る。
【００６０】
しかし、本実施形態で利用するジュールヒーティング方式の場合、数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだにバスバー形成用金属層２９３及びフィンガーライン形成用金属層２９４を約３００℃〜約４００℃程度の温度で加熱することができる。ジュールヒーティング方式を利用する場合には数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの非常に短い時間のあいだにのみバスバー形成用金属層２９３及びフィンガーライン形成用金属層２９４に熱を加えるため、バスバー形成用金属層２９３及びフィンガーライン形成用金属層２９４に隣接した第１導電型の非晶質シリコーン層２２０までこのような熱が伝達されることを防止することができる。従って、非晶質シリコーン層（２１０、２２０）が結晶化されることを防止し、且つ前面電極２７０の抵抗も減少させることもできる。一方、金属層（２９３、２９４）に電界を印加する際、パルスを適用した直流電源を印加する場合には微細な温度制御が容易であるため、金属層（２９３、２９４）の下部に形成された非晶質シリコーン層（２１０、２２０）の結晶化を防止することに対してより有利なこともある。
【００６１】
一方、後面電極形成用金属層２８３にも前面電極形成用金属層（２９３、２９４）に電界を印加したのと同様の方法で電界を印加して後面電極２８０の抵抗を減少させることもできる。
【００６２】
図６、図９〜図１２、及び図１５、図１６を参照して本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法の変形例について説明する。図１５、図１６は、本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法の変形例による前面電極形成用金属層に電界を印加する方法を示す斜視図である。本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法の変形例は、前面電極形成用金属層に電界を印加する方法を除いては上述した本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法と同様であるため、以下差異点を中心に説明する。
【００６３】
図１５を参照すると、多数のバスバー形成用金属層２９３に亘ってバスバー形成用金属層２９３の両側端部に金属プレート１４０を接触させた後、金属プレート１４０に電圧（Ｖ）を印加して多数のバスバー形成用金属層２９３に電界を同時に印加する。図１６を参照すると、多数のフィンガーライン形成用金属層２９４に亘ってフィンガーライン形成用金属層２９４の両側端部に金属プレート１４０を接触させて電界を印加する。金属プレート１４０を利用して金属層（２９３、２９４）に電界を印加する場合には多数の金属層（２９３、２９４）に電界を同時に印加することができるので工程時間を短縮させることができる。
【００６４】
図７及び図１７を参照して本発明の第２実施形態による太陽電池の製造方法について説明する。図１７は、本発明の第２実施形態による太陽電池の製造方法の第２導電型の結晶質シリコーン層の後面にテクスチャリング構造を形成することを示す斜視図である。本発明の第２実施形態による太陽電池の製造方法は第２導電型の結晶質シリコーン層の後面にテクスチャリング構造を形成することを除いては本発明の第１実施形態による太陽電池の製造方法及びその変形例と同様であるため、以下差異点を中心に説明する。
【００６５】
図１７を参照すると、第２導電型の結晶質シリコーン層２００の後面にテクスチャリング構造を形成する場合は、公知のエッチング法を利用したエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）によって形成することができる。例えば、ＴＭＡＨ（ＴｅｔｒａＭｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの塩基性エッチング溶液に第２導電型の結晶質シリコーン層２００である光吸収層を浸すことによってテクスチャリング構造を形成することができる。以後の過程は図９〜図１６に示す太陽電池の製造方法により行われてもよい。
【００６６】
図８及び図１８〜図２１を参照して本発明の第３実施形態による太陽電池の製造方法について説明する。図１８〜図２１は、図８に示す太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【００６７】
図１８を参照すると、第１導電型の結晶質シリコーン層３１０上に第２導電型の結晶質シリコーン層３２０を形成し、第２導電型の結晶質シリコーン層３２０上に反射防止層３３０を形成する。
【００６８】
続いて、反射防止層３３０の前面及び第１導電型のシリコーン層３１０の後面上に各々前面電極及び後面電極形成のための導電性ペースト３６１、３５１を塗布する。
【００６９】
続いて、図１９を参照すると、導電性ペースト３６１、３５１を乾燥又は低温で加熱して前面電極形成用金属層（３６３、３６４）及び後面電極形成用金属層３５３を形成する。前面電極形成用金属層（３６３、３６４）はバスバー形成用金属層３６３及びフィンガーライン形成用金属層３６４を含んでもよい。導電性ペースト３６１が塗布された構造物を工程チェンバに入れて工程チェンバ内の温度を上昇させることによって、導電性ペースト３６１を乾燥又は低温で加熱させることができる。
【００７０】
図２０及び図２１を参照すると、前面電極形成用金属層（３６３、３６４）に電界を印加する。
【００７１】
図２０を参照すると、バスバー形成用金属層３６３の両側端部にプローブ１３０を接触させた後、プローブ１３０に電圧（Ｖ）を印加してバスバー形成用金属層３６３に電界を印加する。バスバー形成用金属層３６３の各々に対してプローブ１３０を接触させて電界を印加する。図２１を参照すると、フィンガーライン形成用金属層３６４の各々に対してもプローブ１３０を接触させて電界を印加する。
【００７２】
金属層（３６３、３６４）に電界が印加されると金属層（３６３、３６４）に電流が流れ、ジュール熱が発生する。このようなジュール熱を利用するジュールヒーティング方式で金属層（３６３、３６４）を熱処理する。このとき金属層（３６３、３６４）に印加される電界を調節して金属層（３６３、３６４）が８００℃以上の温度で熱処理されるようにすることができる。本実施形態では金属層（３６３、３６４）の下部に第１及び第２導電型の結晶質シリコーン層（３１０、３２０）が形成されているので、上記で説明した実施形態と比較して金属層（３６３、３６４）をより高温で熱処理することができる。
【００７３】
図８、図２０及び図２１を参照すると、ジュールヒーティング方式でバスバー形成用金属層３６３及びフィンガーライン形成用金属層３６４を熱処理して前面電極３４０のバスバー３４１とフィンガーライン３４２を完成する。
【００７４】
一方、後面電極形成用金属層３５３にも前面電極形成用金属層（３６３、３６４）に電界を印加したのと同一な方法で電界を印加して後面電極３５０の抵抗を減少させることもできる。
【００７５】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２、３    太陽電池
１００    基板
１１０、２８１、２９１、３５１、３６１    導電性ペースト
１２０    金属層
１３０    プローブ
１４０    金属プレート
１５０    電極
２００、３２０    第２導電型の結晶質シリコーン層
２１０    第１真性非晶質シリコーン層
２２０    第１導電型の非晶質シリコーン層
２３０    第１透明導電酸化膜
２４０    第２真性非晶質シリコーン層
２５０    第２導電型の非晶質シリコーン層
２６０    第２透明導電酸化膜
２７０、３４０    前面電極
２７１、３４１    バスバー
２７２、３４２    フィンガーライン
２８０、３５０    後面電極
２８３、３５３    後面電極形成用金属層
２９３、３６３    バスバー形成用金属層（前面電極形成用金属層）
２９４、３６４    フィンガーライン形成用金属層（前面電極形成用金属層）
３１０    第１導電型の結晶質シリコーン層
３３０    反射防止層
【図１】
2012004568.tif 000003
【図２】
2012004568.tif 000004
【図３】
2012004568.tif 000005
【図４】
2012004568.tif 000006
【図５】
2012004568.tif 000007
【図６】
2012004568.tif 000008
【図７】
2012004568.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012004568.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2012004568.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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