(57)【要約】【課題】半導体基板の表面でのキャリア再結合の低減によって太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能であり、且つ生産性が高く安価に製造可能な太陽電池セルの提供。【解決手段】太陽電池セルは、半導体基板１と、半導体基板１の表面４の少なくとも一部の領域に形成された無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜）３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面の少なくとも一部の領域に無電解めっき膜を有することを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池セルであって、
前記半導体基板の裏面の少なくとも一部の領域に無電解めっき膜を有することを特徴とする太陽電池セル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の太陽電池セルであって、
前記無電解めっき膜がニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成されていることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池セルであって、
前記半導体基板の前記表面の無電解めっき膜と前記裏面の無電解めっき膜とが前記半導体基板の側面上で連続して導通していることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池セルであって、
前記無電解めっき膜の外面上に電解めっき膜を有することを特徴とする太陽電池セル。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池セルであって、
前記電解めっき膜がニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成されていることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の太陽電池セルであって、
前記電解めっき膜の膜厚が０．１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の太陽電池セルであって、
前記無電解めっき膜の膜厚が０．１μｍ〜５０μｍであることを特徴とする太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルは、単結晶又は多結晶のＰ型もしくはＮ型シリコン基板の受光面にテクスチャー（凹凸構造）処理を施し、続いてシリコン基板の導電型と反対となるように不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成する。さらに、シリコン基板表面に反射防止被膜、シリコン基板表面の受光面と裏面に電極が形成される。
【０００３】
このような結晶シリコン系太陽電池セルは、変換効率を向上させる手法として、ウエハ表面での反射ロスを軽減するために、ウエハ表面のスライスダメージ層を除去後、テクスチャー処理を施し、凹凸（マイクロピラミッド構造）を形成する手法が一般的にとられている。
【０００４】
さらなる変換効率の向上を図るために、ウエハ表面でのキャリア再結合ロスを軽減するためにパッシベーション（不活性化）処理が施される。
【０００５】
一般的なパッシベーション処理では、ＣＶＤ装置によりＴｉＯ２（酸化チタン）やＳｉＮ（窒化ケイ素）などの被膜（パッシベーション被膜）が形成される。このパッシベーション被膜には反射防止被膜としての機能も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３０６１１号公報
【特許文献２】特開２００８−０１０７４６号公報
【特許文献３】特開２０１２−０３３７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽電池の最大の課題は光電変換効率の向上である。太陽電池の光電変換効率は一般に約１５〜２０％程度である。シリコン基板（半導体基板）の特性向上のために、シリコン表面のパッシベーション技術が開発されている。
【０００８】
しかしながら、ＣＶＤ装置により形成されるＳｉＮ膜などの従来のパッシベーション被膜は、シリコン基板の表面でのキャリア再結合の低減効果が必ずしも十分ではなく、パッシベーション効果が小さいのが実情であり、太陽電池の光電変換効率の向上に対する効果も限界に達している。
【０００９】
また、上記ＣＶＤ装置によるパッシベーション処理は、その装置が高価であることや生産性が低いことから、製造コストが高くなるという問題が発生している。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、半導体基板の表面でのキャリア再結合の低減によって太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能であり、且つ生産性が高く安価に製造可能な太陽電池セルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明の太陽電池セルは、半導体基板と、この半導体基板の表面の少なくとも一部の領域に形成された無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜）と、を有する。
【００１２】
上記太陽電池セルは、半導体基板の裏面の少なくとも一部の領域に形成された無電解めっき膜（裏面側無電解めっき膜）をさらに有してもよく、半導体基板の表面の無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜）と裏面の無電解めっき膜（裏面側めっき膜）とが半導体基板の側面上で連続して導通していてもよい。
【００１３】
上記シリコン基板の表面及び／又は裏面には、ｎ型拡散層及び／又はｐ型拡散層が形成されていることが好ましい。
【００１４】
上記無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜及び／又は裏面側無電解めっき膜）は、ニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成することが好適である。
【００１５】
上記無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜及び／又は裏面側無電解めっき膜）は、アルカリ系の無電解めっき処理によって形成されることが好ましい。
【００１６】
上記太陽電池セルは、無電解めっき膜（表面側無電解めっき膜及び／又は裏面側無電解めっき膜）の外面上に電解めっき膜を有してもよい。
【００１７】
上記電解めっき膜（表面側電解めっき膜及び／又は裏面側電解めっき膜）は、ニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成することが好適である。
【００１８】
上記電解めっき膜の形成は、電極形成において有効であり、無電解めっき処理に続き電解めっき処理を施すことが好ましい。
【００１９】
上記無電解めっき膜の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍが好適であり、上記電解めっき膜の膜厚は、０．１μｍ〜１００μｍが好適である。
【００２０】
上記構成では、シリコン基板の表面の少なくとも一部の領域に無電解めっき膜が形成されており、この無電解めっき膜がキャリア再結合防止に高い効果を示すパッシベーション被膜として機能する。従って、シリコン基板の表面でのキャリア再結合を低減することができ、太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００２１】
また、ウエハをセル化する工程に関し、ｎ型拡散層又はｐ型拡散層が形成された後のパッシベーション処理において、無電解めっきプロセスを用いることにより、生産性が高く、安価で効果的なパッシベーション被膜を形成することができる。
【００２２】
このように、半導体基板（シリコン基板）の表面にパッシベーション被膜として無電解めっき被膜を形成した太陽電池セルを用いることによって、光電変換効率が高い太陽電池を比較的安価に製造することができる。
【００２３】
また、シリコン基板の表面に形成される無電解めっき膜は、反射防止効果を発揮するので、キャリア再結合防止に対する高いパッシベーション効果と、反射防止効果とにより、太陽電池特性を向上させることができる。
【００２４】
また、無電解めっきを適用することにより、ＣＶＤ法に比べ、一度に大量のパッシベーション処理が可能となり、大幅に処理コストを低減できる。
【００２５】
さらに、ウエハ表面の全域又一部領域に無電解めっきによって形成された無電解めっき膜そのものが電極として使用可能であるため、半導体基板の表面に対する電極製造プロセスが不要となる。このため、半田ペースト印刷後の焼成プロセスがなくなり、ウエハへの高温ダメージをなくすことができる。さらに、最終的にセルを接合する工程は、リフロー炉で自動接合が可能となり、従来本工程で発生していたウエハ破損不良を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、半導体基板の表面でのキャリア再結合の低減によって太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能であり、且つ生産性が高く安価に製造可能な太陽電池セルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の太陽電池セルの構成概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態の太陽電池セルの構成概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態の太陽電池セルの構成概略図である。
【図４】本発明の第４実施形態の太陽電池セルの構成概略図である。
【図５】第４実施形態の変形例の太陽電池セルの構成概略図である。
【図６】第４実施形態の他の変形例の太陽電池セルの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の太陽電池セルは、シリコン基板（半導体基板）１と、ｎ＋拡散層（ｎ＋拡散領域）２と、表面パッシベーション被膜である表面側無電解めっき膜３と、を備える。
【００３０】
太陽電池セルの形成工程では、シリコン基板（Ｐ型）１の表面（受光面）４に、テクスチャー（凹凸構造）処理を施した後、表面４上にｎ＋拡散層２を形成する。
【００３１】
続いて、シリコン基板１のｎ＋拡散層２上に無電解めっきによって表面側無電解めっき膜３を形成する。表面側無電解めっき膜３を形成する領域は、表面４の全域であってもよく、一部であってもよい。
【００３２】
無電解めっき膜は、ニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成すればよい。また、無電解めっき膜は、導電性を有する被膜であり、アルカリ系の無電解めっき処理によって形成する。無電解めっき膜の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍが好適である。
【００３３】
また、必要に応じて、シリコン基板１の裏面（非受光面）５側に、ｐ＋拡散層（ｐ＋拡散領域）６や、絶縁性裏面パッシベーション被膜７を形成する。絶縁性裏面パッシベーション被膜７は、ＣＶＤ装置により形成されるＴｉＯ２（酸化チタン）やＳｉＮ（窒化ケイ素）などの公知の絶縁性（非導通性）パッシベーション被膜である。
【００３４】
電解めっき膜は、ニッケルめっき、銅めっき、パラジュウムめっき、及び金めっきの中のいずれか１種、もしくはこれらの中から選択された２種類以上の組み合わせによって構成すればよい。また、電解めっき膜は、導電性を有する被膜であり、電解めっき処理によって形成する。電解めっき膜の膜厚は、０．１μｍ〜１００μｍが好適である。
【００３５】
最後に、ｎ型電極（表面電極）８を表面４側（無電解めっき膜４の外面）に形成し、ｐ型電極（裏面電極）９を裏面５側に形成する。ｐ型電極（裏面電極）９は、電極パターン（絶縁性裏面パッシベーション被膜７が形成されない部分）を介してｐ＋拡散層６と導通した状態で露出する。
【００３６】
本実施形態によれば、シリコン基板１の表面４に表面側無電解めっき膜３が形成されており、この表面側無電解めっき膜３がキャリア再結合防止に高い効果を示すパッシベーション被膜として機能する。従って、シリコン基板１の表面４でのキャリア再結合を低減することができ、太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、ウエハをセル化する工程に関し、ｎ＋拡散層３が形成された後のパッシベーション処理において、無電解めっきプロセスを用いることにより、生産性が高く、安価で効果的なパッシベーション被膜を形成することができる。
【００３８】
なお、無電解めっき膜３は、シリコン基板１の表面４のほぼ全域に形成してもよく、その一部の領域に形成してもよい。
【００３９】
また、シリコン基板（Ｐ型）１に代えてシリコン基板（Ｎ型）を半導体基板として用いてもよい。
【００４０】
また、表面４側にｐ＋拡散層６を形成し、裏面５側にｎ＋拡散層２を形成してもよい。すなわち、ｎ＋拡散層２とｐ＋拡散層６とを図１の配置から入れ替えてもよい。この場合、ｐ型電極９を表面電極として表面４側に形成し、ｎ型電極８を裏面電極として裏面５側に形成する。
【００４１】
（第２実施形態）
図２に示すように、本実施形態の太陽電池セルは、第１実施形態のｎ型電極（表面電極）８に代えて、表面電極（ｎ型電極）を表面側電解めっき膜１０によって形成し、絶縁性裏面パッシベーション被膜７に代えて、裏面側無電解めっき膜１１を形成したものであり、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。裏面側無電解めっき膜１１を形成する領域は、裏面５の全域であってもよく、一部であってもよい。
【００４２】
すなわち、本実施形態の太陽電池セルは、シリコン基板１と、ｎ＋拡散層２と、表面側無電解めっき膜３と、ｐ＋拡散層６と、裏面パッシベーション被膜としての裏面側無電解めっき膜１１と、表面電極（ｎ型電極）としての表面側電解めっき膜１０と、ｐ型電極（裏面電極）９と、を備える。ｐ型電極９は、裏面無電解めっき膜１１の外面上に形成する。
【００４３】
本実施形態によれば、絶縁性裏面パッシベーション被膜７に代えて、導電性を有する裏面側無電解めっき膜１１を形成したので、ｐ＋拡散層６とｐ型電極（裏面電極）９とを導通させるための電極パターンを形成する必要がなく、裏面５側における電極パターンの形成工程を省略することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
図３に示すように、本実施形態の太陽電池セルは、第１実施形態のｎ型電極（表面電極）８に代えて、表面電極（ｎ型電極）を表面側電解めっき膜１２によって形成したものであり、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
すなわち、本実施形態の太陽電池セルは、シリコン基板１と、ｎ＋拡散層２と、表面側無電解めっき膜３と、裏面パッシベーション被膜としての裏面側無電解めっき膜１１と、ｐ＋拡散層６と、絶縁性裏面パッシベーション被膜７と、表面電極（ｎ型電極）としての表面側電解めっき膜１２と、ｐ型電極（裏面電極）９と、を備える。表面側電解めっき膜（表面電極）１２は、表面側無電解めっき膜３の外面のほぼ全域に重ねて形成する。
【００４６】
本実施形態によれば、無電解めっきで形成されたウエハ表面の表面側電解めっき膜１２そのものを電極として使用するため、シリコン基板１の表面に対する電極製造プロセスが不要となる。このため、半田ペースト印刷後の焼成プロセスがなくなり、ウエハへの高温ダメージをなくすことができる。さらに、最終的にセルを接合する工程は、リフロー炉で自動接合が可能となり、従来本工程で発生していたウエハ破損不良を大幅に低減することができる。
【００４７】
なお、表面側電解めっき膜１２を省略し、表面側無電解めっき膜３を厚肉に形成することによって、表面側無電解めっき膜３を表面電極（ｎ型電極）として用いてもよい。
【００４８】
また、絶縁性裏面パッシベーション被膜７に代えて、裏面側無電解めっき膜１１を形成してもよい。
【００４９】
（第４実施形態）
図４に示すように、本実施形態の太陽電池セルは、第１実施形態のシリコン基板１の裏面５の外縁側に部分的に裏面側無電解めっき膜１１を形成し、表面側無電解めっき膜３と裏面側無電解めっき膜１１とをシリコン基板１の側面上で連続させることによって導通し、表面側電極を設けずに裏面５側にｎ型電極８及びｐ型電極９の双方を形成したものであり、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
すなわち、本実施形態の太陽電池セルは、シリコン基板１と、ｎ＋拡散層２と、表面パッシベーション被膜である表面側無電解めっき膜３と、ｐ＋拡散層６と、絶縁性裏面パッシベーション被膜７と、ｎ型電極８と、ｐ型電極９と、裏面側無電解めっき膜１１と、表面側無電解めっき膜３と裏面側無電解めっき膜１１とを導通する側面上無電解めっき膜１３と、を備える。裏面側無電解めっき膜１１は、シリコン基板１の裏面５のうち外縁近傍に部分的に形成され、ｐ＋拡散層６は、裏面５のうち外縁近傍を除く領域（無電解めっき膜非形成領域）に形成される。絶縁性裏面パッシベーション被膜７は、無電解めっき膜非形成領域の外面上に形成される。ｎ型電極８は、裏面側無電解めっき膜１１の外面上に形成されて露出し、ｐ型電極９は、電極パターンを介してｐ＋拡散層６と導通した状態で絶縁性裏面パッシベーション被膜７から外部へ露出する。なお、ｎ＋拡散層２を、裏面５側に加えて、第１実施形態のように表面４側にも形成してもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、表面側無電解めっき膜３と裏面側無電解めっき膜１１とがシリコン基板１の側面上で連続するように無電解めっき処理を施し、シリコン基板１の裏面５側にｎ型電極８及びｐ型電極９の双方を形成することによって、シリコン基板１の表面４側の電極を廃止することができる。
【００５２】
なお、絶縁性裏面パッシベーション被膜７に代えて、裏面側無電解めっき膜１１を形成してもよい。
【００５３】
また、図５に示すように、シリコン基板（Ｐ型）１に代えてシリコン基板（Ｎ型）１４を使用し、ｎ＋拡散層２を、表面４側に加えて、裏面５側のシリコン基板１４と裏面側無電解めっき膜１１との間に形成してもよい。
【００５４】
さらに、図６に示すように、ｎ＋拡散層２と裏面側無電解めっき膜１１とｎ型電極８とを裏面５の両側の外縁のうち一方の外縁側に形成し、ｐ＋拡散層６とｐ型電極９とを裏面５の両側の外縁のうち他方の外縁側に形成してもよい。また、図５及び図６において、表面４側のｎ＋拡散層２と裏面５側のｎ＋拡散層２とのうち一方を省略してもよい。
【００５５】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲では適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：Ｐ型シリコン基板（半導体基板）
２：ｎ＋拡散層（ｎ＋拡散領域）
３：表面側無電解めっき膜（表面パッシベーション被膜）
４：シリコン基板の表面
５：シリコン基板の裏面
６：ｐ＋拡散層（ｐ＋拡散領域）
７：絶縁性裏面パッシベーション被膜
８：ｎ型電極
９：ｐ型電極
１０：表面側電解めっき膜（表面電極）
１１：裏面側無電解めっき膜（裏面パッシベーション被膜）
１２：表面側電解めっき膜（表面電極）
１３：側面上無電解めっき膜
１４：Ｎ型シリコン基板（半導体基板）
【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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