(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換素子の製造方法及び光電変換素子を提供する。【解決手段】半導体基板１１０上に第１不純物を用いて第１導電型半導体層１２０を形成する段階と、レーザーを用いて、第１導電型半導体層１２０の一部領域への高濃度ドーピング１２０ａ、及び半導体基板１１０の背面のエッジへの溝部１７０形成を行う高濃度ドーピング−エッジ分離段階と、半導体基板１１０の前面に反射防止膜１３０を形成する段階と、半導体基板１１０の前面に第１金属電極１４０を形成する段階と、半導体基板１１０の背面に、前記第１不純物と異なる導電型である第２不純物を含む第２導電型半導体層１５０、及び第２金属電極１６０を形成する段階と、を含む光電変換素子の製造方法。【選択図】図１
2013110406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に第１不純物を用いて第１導電型半導体層を形成する段階と、
レーザーを用いて、前記第１導電型半導体層の一部領域への高濃度ドーピング、及び前記半導体基板の背面のエッジへの溝部形成を行う高濃度ドーピング−エッジ分離段階と、
前記半導体基板の前面に反射防止膜を形成する段階と、
前記半導体基板の前面に第１金属電極を形成する段階と、
前記半導体基板の背面に、前記第１不純物と異なる導電型である第２不純物を含む第２導電型半導体層、及び第２金属電極を形成する段階と、を含む光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記高濃度ドーピング−エッジ分離段階以後に、前記第１導電型半導体層の形成段階で生成された副産物層をマスクとして、前記溝部に形成されたダメージ層をエッチングするエッチング段階をさらに含む請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング段階は、
アルカリ溶液を使用したウェットエッチングにより行われる請求項２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング段階以後に、
前記副産物層を除去する段階をさらに含む請求項２又は３に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記高濃度ドーピングが行われる前記第１導電型半導体層の一部領域は、前記第１金属電極と対応する領域である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記反射防止膜を形成する段階以前に、
前記半導体基板の前面を洗浄する洗浄段階をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄段階は、
硝酸とフッ酸との混合溶液で表面の不純物を除去する１次段階と、
希釈されたフッ酸を用いて前記１次段階で形成された酸化膜を除去する２次段階と、を含む請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２導電型半導体層及び第２金属電極を形成する段階は、
前記半導体基板の背面に金属性ペーストを塗布し、焼成することにより同時に行われる請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法により製造された光電変換素子。
【請求項１０】
半導体基板と、
前記半導体基板の前面及び側面を取り囲むように形成され、第１不純物でドーピングされた第１導電型半導体層と、
前記半導体基板の背面に形成され、前記第１不純物と異なる第２不純物でドーピングされた第２導電型半導体層と、
前記半導体基板の背面のエッジに形成されて、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層を電気的に分離させる溝部と、を備え、
前記第１導電型半導体層のうち一部領域は、前記第１不純物が前記第１導電型半導体層の他の領域より高濃度でドーピングされた光電変換素子。
【請求項１１】
前記半導体基板、前記第１導電型半導体層、及び前記第２導電型半導体層の一部は、前記溝部を通じて外部に露出する請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
前記第１導電型半導体層の一部領域上に形成された第１金属電極をさらに含む請求項１０又は１１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記第１導電型半導体層上に形成された反射防止膜をさらに含む請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１４】
前記第２導電型半導体層上に形成され、前記第２不純物と同じ元素を含む第２金属電極をさらに含む請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１５】
前記半導体基板は、第２導電型である請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１６】
前記半導体基板は、テクスチャリング面を備える請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の製造方法及び光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を製造するためには、ｐ型（またはｎ型）基板にｎ型（またはｐ型）不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成し、これによりエミッタを形成する方法が一般的に用いられている。このような光電変換素子では、受光により形成された電子−正孔対が分離されて、電子はｎ型領域の電極に、正孔はｐ型領域の電極に収集されることにより、電力が生産される。
【０００３】
ｐｎ接合形成の工程において、基板のエッジ部分にも、ｎ型またはｐ型不純物がドーピングされるため、太陽電池の前面と背面電極が電気的に連結されて電池としての効率が低下する。したがって、電池効率の低下を防止するために、前面と背面とを互いに電気的に分離するエッジ分離（ｅｄｇｅ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程を別途、行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第２００９−００９１５６２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９８０８０号公報
【特許文献３】韓国公開特許第２００５−００９８４７２号公報
【特許文献４】韓国公開特許第２０１０−０１３３４２０号公報
【特許文献５】韓国公開特許第２０１０−０１１９２９１号公報
【特許文献６】韓国公開特許第２００８−００５４２８０号公報
【特許文献７】韓国公開特許第２００６−００３７０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、エッジ分離工程を別途行うと、工程数が増加してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、工程数を減少させることが可能な、新規かつ改良された光電変換素子の製造方法及び光電変換素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、半導体基板上に第１不純物を用いて第１導電型半導体層を形成する段階と、レーザーを用いて、前記第１導電型半導体層の一部領域への高濃度ドーピング及び前記半導体基板の背面のエッジへの溝部形成を行う高濃度ドーピング−エッジ分離段階と、前記半導体基板の前面に反射防止膜を形成する段階と、前記半導体基板の前面に第１金属電極を形成する段階と、前記半導体基板の背面に前記第１不純物と異なる導電型である第２不純物を含む第２導電型半導体層、及び第２金属電極を形成する段階と、を含む光電変換素子の製造方法が提供される。
【０００８】
前記高濃度ドーピング−エッジ分離段階以後に、前記第１導電型半導体層の形成段階で生成された副産物層をマスクとして、前記溝部に形成されたダメージ層をエッチングするエッチング段階をさらに含んでもよい。
【０００９】
前記エッチング段階は、アルカリ溶液を使用したウェットエッチングにより行われてもよい。
【００１０】
前記エッチング段階以後に、前記副産物層を除去する段階をさらに含んでもよい。
【００１１】
前記高濃度ドーピングが行われる前記第１導電型半導体層の一部領域は、前記第１金属電極と対応する領域であってもよい。
【００１２】
前記反射防止膜を形成する段階以前に、前記半導体基板の前面を洗浄する洗浄段階をさらに含んでもよい。
【００１３】
前記洗浄段階は、硝酸とフッ酸との混合溶液で表面の不純物を除去する１次段階と、希釈されたフッ酸を用いて前記１次段階で形成された酸化膜を除去する２次段階と、を含んでもよい。
【００１４】
前記第２導電型半導体層及び第２金属電極を形成する段階は、前記半導体基板の背面に金属性ペーストを塗布し、焼成することにより同時に行われてもよい。
【００１５】
前述したような製造方法により製造された光電変換素子を提供されてもよい。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の前面及び側面を取り囲むように形成され、第１不純物でドーピングされた第１導電型半導体層と、前記半導体基板の背面に形成され、前記第１不純物と異なる第２不純物でドーピングされた第２導電型半導体層と、前記半導体基板の背面のエッジに形成されて、前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層を電気的に分離させる溝部と、を備え、前記第１導電型半導体層のうち一部領域は、前記第１不純物が前記第１導電型半導体層の他の領域より高濃度でドーピングされた光電変換素子が提供される。
【００１７】
前記半導体基板、前記第１導電型半導体層、及び前記第２導電型半導体層の一部は前記溝部を通じて外部に露出してもよい。
【００１８】
前記第１導電型半導体層の一部領域上に形成された第１金属電極をさらに含んでもよい。
【００１９】
前記第１導電型半導体層上に形成された反射防止膜をさらに含んでもよい。
【００２０】
前記第２導電型半導体層上に形成され、前記第２不純物と同じ元素を含む第２金属電極をさらに含んでもよい。
【００２１】
前記半導体基板は、第２導電型であってもよい。
【００２２】
前記半導体基板は、テクスチャリング面を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、光電変換素子の製造工程において、工程数を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による光電変換素子を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による光電変換素子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図４】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図５】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図６】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図７】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図８】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図９】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図１０】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【図１１】図２の製造方法の各段階による状態を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
本発明は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照することにより明らかになる。しかし、本発明は以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、多様な形態によって具現され得る。本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、当業者に発明の思想を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の定義は請求項によってのみ定められる定義される。
【００２７】
また、本明細書で使われる用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。本明細書において単数形は、文言で特に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子以外の一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在や追加を排除しない。第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いられるが、係る構成要素は用語により限定されない。第１、第２などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで用いられる。
【００２８】
図面では、複数の層、領域、膜を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜の構成が他の構成「上に」あるというのは、他の構成の「直上に」ある場合だけでなく、その中間に他の構成が備えられた場合も含む。一方、ある構成が他の構成の「真上に」あるというのは、その中間に他の構成が備えられていない場合を示す。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態による光電変換素子を概略的に示す断面図である。
【００３０】
図１を参照すると、本実施形態に係る光電変換素子は、半導体基板１１０、第１導電型半導体層１２０、反射防止膜１３０と第１金属電極１４０、第２導電型半導体層１５０、及び第２金属電極１６０を含む。光電変換素子の背面のエッジには、エッジ分離工程により形成された溝部１７０が備えられてもよい。
【００３１】
半導体基板１１０は、光吸収層であるシリコン基板を含む。例えば、半導体基板１１０は、ｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板であってもよい。
【００３２】
半導体基板１１０の前面と背面のうち少なくとも一面は、テクスチャリング構造を含んでいてもよい。テクスチャリング構造により入射された光の光路長が延びるため、半導体基板１１０の光吸収効率が向上する。半導体基板１１０の前面と背面のうち少なくとも一面はテクスチャリングされているので、半導体基板１１０上に形成される第１導電型半導体層１２０及び反射防止膜１３０も、凹凸面を備えていてもよい。
【００３３】
第１導電型半導体層１２０は、半導体基板１１０の前面と側面とを取り囲むように備えられ、ｎ型ドーパントである第１不純物でドーピングされる。第１不純物としては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などの５族元素を用いてもよい。第１導電型半導体層１２０は、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成する。
【００３４】
第１導電型半導体層１２０の一部領域は、他の領域に比べて第１不純物が高濃度でドーピングされてもよい。第１導電型半導体層１２０のうちの高濃度ドーピング領域は、第１金属電極１４０の直下に位置して第１金属電極１４０とのコンタクト抵抗を低減させる。これにより、光電変換素子の電気的特性を向上させることができる。
【００３５】
反射防止膜１３０は、第１導電型半導体層１２０上に形成される。反射防止膜１３０は、透光性を有し、太陽光が入射される際に光が反射されて光電変換素子の光吸収損失が起きることを防止することにより、光電変換素子の効率を向上させる。例えば、反射防止膜１３０は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）などを含み、形成されてもよい。または、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などを含み、形成されてもよい。
【００３６】
第１金属電極１４０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及びこれらの合金を含んで形成されてもよい。第１金属電極１４０は、外部の装置（図示せず）とインターコネクションを形成することができる。
【００３７】
第２導電型半導体層１５０は半導体基板１１０の背面に備えられ、ｐ型ドーパントである第２不純物でドーピングされる。第２不純物としては、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）などの３族元素を用いてもよい。第２導電型半導体層１５０は、半導体基板１１０より不純物が高濃度でドーピングされた状態であり、すなわち、ｐ＋またはｐ＋＋型であってもよい。これにより第２導電型半導体層１５０は、背面電界を形成し、第２金属電極１６０の付近で正孔と電子とが再結合されて消滅されることを防止できる。ここで、ｐ＋型とは、ｐ型半導体に対して、第２不純物をより多く入れたことを明示するための表記であり、ｐ＋＋型とは、ｐ＋型に対して、第２不純物をさらにより多く入れたことを明示するための表記である。
【００３８】
本発明の一実施例において、第２導電型半導体層１５０は、後述する製造方法によってアルミニウム（Ａｌ）などの金属元素を含んでもよい。
【００３９】
第２金属電極１６０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及びこれらの合金を含んで形成されてもよい。第２金属電極１６０は、外部の装置（図示せず）とインターコネクションを形成することができる。
【００４０】
半導体基板１１０の背面には、半導体基板１１０の側端から所定間隔離れた位置に溝部１７０が形成される。第１導電型半導体層１２０を形成するためにｎ型ドーパントをドーピングする工程において、半導体基板１１０の前面と背面とが電気的に連結されてしまう。溝部１７０は、光電変換素子の前面と背面とを電気的に分離することにより光電変換素子の効率を向上させる。溝部１７０により半導体基板１１０の一部及び、第１、２導電型半導体層１２０、１５０の一部は露出する。
【００４１】
溝部１７０は、レーザー及び化学的エッチングにより形成される。具体的には、レーザーを用いて半導体基板１１０の背面に所定の深さの溝部１７０を形成することにより、前面と背面とを電気的に絶縁させることができる。レーザーを用いて前述した絶縁処理であるエッジ分離を行う場合、高温のレーザーによりダメージ層（図示せず）が形成される。ダメージ層は、レーザーにより溶融され固化した不純物層である。ダメージ層により光電変換素子の効率が低下するので、ダメージ層は化学的エッチングにより除去される。化学的エッチングは、アルカリ溶液を用いてもよい。溝部１７０の形成工程については、該当部分で詳細に後述する。
【００４２】
前述した実施形態においては、半導体基板１１０はｐ型シリコン基板であり、第１導電型半導体層１２０はｎ型ドーパントでドーピングされており、第２導電型半導体層１５０はｐ型ドーパントでドーピングされた場合を説明した。しかし、本発明は係る例に限定されない。例えば、半導体基板１１０がｎ型シリコン基板であり、第１導電型半導体層１２０はｐ型物質でドーピングされており、第２導電型半導体層１５０は、ｎ型物質でドーピングされていてもよい。
【００４３】
以下では、本発明の一実施形態に係る光電変換素子の製造方法を説明する。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態に係る光電変換素子の製造方法を概略的に示すフローチャート図であり、図３〜図１１は、図２で示した各段階別状態を概略的に示す側面図である。
【００４５】
図２及び図３を参照すると、段階Ｓ１０において、半導体基板２１０にテクスチャー構造が形成される。半導体基板２１０の前面及び背面のテクスチャー構造により入射された光の光路長が延びるので、半導体基板２１０の光吸収効率が向上する。
【００４６】
テクスチャリング工程の一実施形態として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの塩基性溶液とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などとの混合溶液に半導体基板２１０を浸漬する方法を使用することができる。かかる方法により、三角または四角のピラミッド状のテクスチャーが形成される。
【００４７】
半導体基板２１０は、ｐ型シリコン基板またはｎ型シリコン基板のいずれであってもよい。以下では、説明の便宜のために、半導体基板２１０がｐ型シリコン基板である場合を説明するが、ｎ型シリコン基板においても実質的に同様の工程を実施することができることは言うまでもない。
【００４８】
図２及び図４を参照すると、段階Ｓ２０において、第１導電型半導体層２２０が形成される。第１導電型半導体層２２０は、半導体基板２１０に含まれた不純物とは異なる導電型の不純物、すなわち、ｎ型ドーパントをドーピングすることで形成される。
【００４９】
シリコン基板に、５族元素から選択された少なくともいずれか一つの元素を含む物質をドーピングすることで、第１導電型半導体層２２０が形成される。例えば、第１導電型半導体層２２０の形成には、半導体基板２１０を炉（ｆｕｒｎａｃｅ）に投入した後、ＰＯＣｌ３などの不純物を導入してドーピングを行う熱拡散法などを使用することができる。係る工程により、第１導電型半導体層２２０が形成されると共に、第１導電型半導体層２２０の外郭には、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）などの副産物層２２５が形成される。
【００５０】
次に、段階Ｓ３０において、一つのレーザーを用いて高濃度ドーピング及びエッジ分離を行う。この場合、高濃度ドーピングのためのレーザーの出力と、エッジ分離のためのレーザー出力とは、互いに異なって設定される。
【００５１】
図２及び図５を参照すると、段階Ｓ３１において、第１導電型半導体層２２０の一部領域２２０ａに対してレーザードーピングを行うことができる。レーザーを用いて副産物層２２５に含まれたＰＳＧ中の５族元素（例えば、リン（Ｐ））のさらなる拡散を誘導することができるだけでなく、既に拡散されたリン（Ｐ）に対してもさらに高い活性化を誘導することができる。第１導電型半導体層２２０のうちレーザーにより高濃度でドーピングされた領域２２０ａは、図１０を参照して後述する第１金属電極２４０との接触抵抗を低減させるので、効率的な電荷の抽出を可能にする。
【００５２】
図２及び図６を参照すると、段階Ｓ３２において、半導体基板２１０の背面のエッジに溝部２７０を形成するエッジ分離が行われる。溝部２７０は、レーザーを照射することにより形成され、溝部２７０により半導体基板２１０、第１導電型半導体層２２０及び副産物層２２５の一部が外部に露出する。
【００５３】
レーザーを用いてエッジ分離が行われることにより、高温のレーザーにより溶融された部分が固化しダメージ層２７０ａが形成される。ダメージ層２７０ａによる電流の分流（シャント：ｓｈｕｎｔ）を防止するために、ダメージ層２７０ａの除去を行う。
【００５４】
図２及び図７を参照すると、段階Ｓ４０において、化学的エッチングによりダメージ層２７０ａが除去される。副産物層２２５をマスクとしてダメージ層２７０ａをエッチングにより除去することができる。エッチングは、アルカリ溶液を使用してもよい。アルカリ溶液は、副産物層２２５とダメージ層２７０ａのうちダメージ層２７０ａを選択的にエッチングするため、ダメージ層２７０ａを除去することができる。アルカリ溶液としては、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの溶液を使用することができる。
【００５５】
図２及び図８を参照すると、段階Ｓ５０において、副産物層２２５が除去される。ＰＳＧなどのガラス類である副産物層２２５は、フッ酸（ＨＦ）溶液を用いた湿式エッチングにより除去される。
【００５６】
図２を参照すると、段階Ｓ６０において、洗浄が行われる。洗浄は、２段階で行われ、まず、半導体基板２１０の全面の不純物が除去される。不純物は、硝酸とフッ酸との混合溶液を使用した洗浄工程により除去することができる（１次段階）。
【００５７】
１次段階により表面不純物を除去する工程において酸化膜が生じうる。酸化膜は、希釈されたフッ酸（Ｄｉｌｕｔｅｄ  ＨＦ）を使用することにより除去することができる（２次段階）。
【００５８】
図２及び図９を参照すると、段階Ｓ７０において、反射防止膜２３０が形成される。不純物及び表面酸化膜２２７が除去された第１導電型半導体層２２０上に、反射防止膜２３０が形成される。反射防止膜２３０は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）などを含んでもよい。または、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などを含んでもよい。反射防止膜２３０は、化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングなどの方法により形成されてもよい。
【００５９】
図２を参照すると、段階Ｓ７０において、第１金属電極２４０が形成され、段階Ｓ８０において、第２導電型半導体層２５０及び第２金属電極２６０が形成される。この時、第２導電型半導体層２５０を形成する段階Ｓ８１と、第２金属電極２６０を形成する段階Ｓ８２とは同時に行うことができる。このための具体的方法は次の通りである。
【００６０】
図１０を参照すると、第１、２金属電極２４０、２６０を形成するために金属性ペースト２４０ｐ、２６０ｐが塗布される。金属性ペースト２４０ｐ、２６０ｐは、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの元素を含んでいてもよいが、段階Ｓ８１及び段階Ｓ８２を同時に行うためには、アルミニウムなどの３族金属元素を含むことが望ましい。
【００６１】
図１１を参照すると、塗布した金属性ペースト２４０ｐ、２６０ｐを焼成することで、第１金属電極２４０及び第２金属電極２６０が形成される。第１金属電極２４０を形成するための金属性ペースト２４０ｐは、焼成工程により反射防止膜２３０を貫通して、第１導電型半導体層２２０と電気的接触を形成する。
【００６２】
ここで、焼成工程により、第２金属電極２６０だけでなく第２導電型半導体層２５０も共に形成することができる。具体的には、第２金属電極２６０を形成するための金属性ペースト２６０ｐ中に含まれる３族の金属元素がｐ型不純物として作用することにより、半導体基板２１０の背面をｐ＋型（またはｐ＋＋型）にドーピングすることができる。形成された第２導電型半導体層２５０は、背面電界を形成する。上述した方法により、第２導電型半導体層２５０と第２金属電極２６０とを同時に形成した場合、第２導電型半導体層２５０と第２金属電極２６０とは、アルミニウムなどの３族の金属元素の中から同一の元素を含むようになる。
【００６３】
前述した製造工程においては、半導体基板２１０としてｐ型シリコン基板を使用し、不純物として５族元素を使用することで、ｎ型の第１導電型半導体層２２０を形成する場合を説明したが、本発明は係る例に限定されない。例えば、半導体基板２１０としてｎ型シリコン基板を使用し、不純物として３族元素を使用することで、ｐ型の第１導電型半導体層２２０を形成してもよいことはいうまでもない。この場合、第１導電型半導体層２２０の外郭には、ＢＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）などの副産物層２２５が形成される。
【００６４】
図２〜図１２を参照して説明した本発明の一実施形態による光電変換素子の製造方法によると、レーザーを用いて高濃度ドーピング及びエッジ分離を一つの工程の中で行うことができるので、工程数を減少させることができる。また、一実施形態として、高濃度ドーピング及びエッジ分離を一つの工程の中で行い、さらに同時に行うようにしてもよい。係る場合、当該工程に係る時間を短縮することができる。
【００６５】
また、エッジ分離により形成された溝部２７０のダメージ層２７０ａを、化学的エッチングで除去するが、この時、副産物層２２５であるＰＳＧをエッチングマスクとして活用するので、別途のマスク用いる必要がない。
【００６６】
さらに、本発明の光電変換素子は、溝部２７０を背面に形成するので、前面に形成した時と比較して電流の光電変換効率を向上させることができる。
【００６７】
以下、比較例及び実施例を参照して、本発明の実施形態による光電変換素子の特性を説明する。
【００６８】
表１は、本発明の比較例であり、比較例１、２は、レーザーによるエッジ分離で溝部を形成した後、化学的エッチングを行わない場合である。また、比較例１は、レーザーによるエッジ分離が、金属電極形成の焼成工程後に行われた例であり、比較例２は、レーザーによるエッジ分離が、第１導電型半導体層の形成工程（拡散工程）後に行われた例である。
【００６９】
【表１】
2013110406.tif 000003
【００７０】
上記表１において、Ｊｓｃとは短絡電流密度を表し、Ｖｏｃは開放電圧を表し、Ｅｆｆ．は変換効率を表し、ＦＦは曲線因子を表し、内部直列抵抗を表し、Ｒｓｈは内部並列抵抗を表し、ｎはダイオード因子を表す。
【００７１】
比較例１及び比較例２を参照すると、レーザーを用いたエッジ分離をドーピング後に行うことにより、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、効率（Ｅｆｆ．）及び曲線因子（フィルファクター（ＦＦ））を向上させられることが分かった。かかる現象は、背面に溝部が形成された場合にも同一である。
【００７２】
下記の表２において、比較例３は、第１導電型半導体層の形成工程（拡散工程）後に、全面にレーザーを用いたエッジ分離を行い、化学的エッチングを行わない例であり、実施例は、本発明の製造方法によって第１導電型半導体層のドーピング後に、レーザーを用いたエッジ分離により溝部を形成し、化学的エッチングによりダメージ層を除去した例である。
【００７３】
【表２】
2013110406.tif 000004
【００７４】
上記表２において、Ｊｓｃとは短絡電流密度を表し、Ｖｏｃは開放電圧を表し、Ｅｆｆ．は変換効率を表し、ＦＦは曲線因子を表し、内部直列抵抗を表し、Ｒｓｈは内部並列抵抗を表し、ｎはダイオード因子を表す。
【００７５】
比較例３及び実施例を参照すると、前面よりも背面に溝部を形成し、レーザーに加えて化学的エッチングにより溝部に形成されたダメージ層を除去する工程を行うことにより、短絡電流密度（Ｊｓｃ）及び効率（Ｅｆｆ．）を向上させることができることが分かる。
【００７６】
本発明に係る光電変換素子の製造方法及び光電変換素子では、レーザーによる高濃度ドーピング及びエッジ分離を一つの工程の中で行う。すなわち、光電変換素子の製造工程中に一つのレーザーを用いて高濃度ドーピング及びエッジ分離を一つの工程の中で行うことにより、工程数を減少させることが可能である。また、一実施形態として、高濃度ドーピング及びエッジ分離を一つの工程の中で行い、さらに同時に行うようにしてもよい。係る場合、当該工程に係る時間を短縮することができる。
【００７７】
また、レーザー及び化学的エッチングによりダメージ層が除去された溝部が形成されるので、光電変換素子の電気的特性及び電池としての効率を向上させることができる。一方、背面に溝部が形成されるので、反射防止膜のパッシベーション効果を向上させることができ、電流特性を向上させることができる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、光電変換素子関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８０】
１１０、２１０    半導体基板
１２０、２２０    第１導電型半導体層
１２０、２２０    第１導電型半導体層の一部領域（高濃度ドーピング領域）
２２５            副産物層
２２７            酸化膜
１３０、２３０    反射防止膜
１４０、２４０    第１金属電極
１５０、２５０    第２導電型半導体層
１６０、２６０    第２金属電極
１７０、２７０    溝部
２７０ａ          ダメージ層
【図１】
2013110406.tif 000005
【図２】
2013110406.tif 000006
【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】
2013110406.tif 000011
【図８】
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【図９】
2013110406.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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