(57)【要約】      （修正有）【課題】工程数を削減して、効率的に製造することが可能な太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】高濃度第１導電型半導体領域９となる領域及び低濃度第２導電型半導体領域７１となる領域３２に、第１導電型の不純物を拡散させる第１工程と、高濃度第２導電型半導体領域５２となる領域及び低濃度第２導電型半導体領域７１となる領域３２に、第２導電型の不純物を拡散させる第２工程を、この順に有し、低濃度第２導電型半導体領域７１は、第２導電型の不純物が第１導電型の不純物より優位であるように拡散されている太陽電池の製造方法。【選択図】図５
2013065587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のシリコン基板の一方の面に、高濃度第１導電型半導体領域、高濃度第２導電型半導体領域及び低濃度第２導電型半導体領域を形成する太陽電池の製造方法であって、
前記高濃度第１導電型半導体領域となる領域及び前記低濃度第２導電型半導体領域となる領域に、第１導電型の不純物を拡散させる第１工程と、
前記高濃度第２導電型半導体領域となる領域及び前記低濃度第２導電型半導体領域となる領域に、第２導電型の不純物を拡散させる第２工程を、この順に有し、
前記低濃度第２導電型半導体領域は、前記第２導電型の不純物が前記第１導電型の不純物より優位であるように拡散されている、
太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記太陽電池は、裏面電極型太陽電池である請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程の後に、
前記シリコン基板に熱酸化法により酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記酸化シリコン膜をエッチングすることにより、前記酸化シリコン膜を前記高濃度第１導電型半導体領域上のみに残す工程とをさらに備えた請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、
前記高濃度第１導電型半導体領域は、前記第１導電型の不純物を含むドーピングペーストを塗布して熱処理により形成する請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記低濃度第２導電型半導体領域となる領域は、前記ドーピングペーストからのアウトディフュージョンにより、前記ドーパントがドーピングされる請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
第１導電型のシリコン基板の裏面に形成された、第１導電型半導体領域、及び第２導電型半導体領域と、
前記シリコン基板の裏面上に形成された裏面パッシベーション膜と、
前記第１導電型半導体領域に接して形成された第１電極と、
前記第２導電型半導体領域に接して形成された第２電極とを有し、
前記第２導電型半導体領域は、高濃度第２導電型半導体領域と低濃度第２導電型半導体領域とを有し、前記低濃度第２導電型半導体領域は前記裏面パッシベーション膜に接し、前記第２電極は、前記高濃度第２導電型半導体領域に接している太陽電池。
【請求項７】
前記低濃度第２導電型半導体領域は、前記高濃度第２導電型半導体領域より面積が大きい請求項６に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第１導電型半導体領域は、前記第２導電型半導体領域と接している請求項６または７に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１導電型半導体領域と接している前記第２導電型半導体領域は、前記高濃度第２導電型半導体領域である請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記低濃度第２導電型半導体領域は、前記高濃度第２導電型半導体領域で囲まれている請求項９に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記高濃度第２導電型半導体領域は、前記第２電極に接する領域と、前記第１導電型半導体領域に接する領域とに分離している請求項９に記載の太陽電池。
【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、および太陽電池、特に、太陽電池の入射光側の反対の面である裏面構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とに電極が形成された構造のものである。
【０００４】
しかしながら、受光面に電極を形成した場合、電極における光の反射、吸収があることから、形成された電極の面積分だけ入射する太陽光が減少するので、裏面にのみ電極を形成した太陽電池が開発されている。この裏面にのみ電極を形成した太陽電池は、裏面電極型太陽電池とも呼ばれる。
【０００５】
図９は、特許文献１に開示されている従来の裏面接合型太陽電池の断面を表す模式図である。以下に、従来の裏面接合型太陽電池２００について説明する。
【０００６】
ｎ型シリコン基板２０１の受光面にはテクスチャ構造２０８が形成され、テクスチャ構造２０８の表面は窒化珪素膜または酸化珪素膜からなる反射防止膜２１０でおおわれている。この反射防止膜２１０はパッシベーション膜としての役割も果たす。
【０００７】
また、ｎ型シリコン基板２０１の裏面には、パッシベーション膜２１１が形成されている。そして、ｐ型電極２０４はコンタクトホールを通じてＰ＋＋型拡散領域２０２と、ｎ型電極２０５はコンタクトホール２０７を通じてｎ＋型拡散領域２０３と接続している。２０９は、ｐ＋型拡散領域ある。ｐ＋＋型拡散領域２０２はｐ＋型拡散領域２０９よりもｐ型ドーパント濃度の高い領域である。
【０００８】
図１０は、特許文献１に開示されている、図９に示す従来の裏面接合型太陽電池の製造方法の一例である。図１０に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【０００９】
まず、図１０（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の全面にそれぞれ、酸化シリコン膜などの第１拡散マスク２２１を形成する。
【００１０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の裏面の第１拡散マスク２２１上に第１拡散マスク２２１をエッチングすることが可能な成分を含有するエッチングペースト２２４を所定の形状に印刷する。その後、エッチングペースト２２４の印刷後のｎ型シリコン基板２０１を加熱処理することによって、エッチングペースト２２４の印刷箇所に相当する第１拡散マスク２２１の部分を選択的に除去して第１拡散マスク２２１に開口部を形成する。
【００１１】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第１拡散マスク２２１に形成された開口部から露出したｎ型シリコン基板２０１の裏面にたとえばＢＢｒ3などのｐ型ドーパントガス２３１を接触させることによってｐ型ドーパントを拡散させてｐ＋＋型拡散領域２０２を形成する。その後、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の第１拡散マスク２２１をそれぞれ除去する。
【００１２】
次に、図１０（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の全面にそれぞれ第２拡散マスク２２２を形成する。その後、ｎ型シリコン基板２０１の裏面のｐ＋＋型拡散領域２０２に対応する領域を包含する第２拡散マスク２２２上の領域にエッチングペースト２２４を印刷する。その後、エッチングペースト２２４の印刷後のｎ型シリコン基板２０１を再度加熱処理することによって、エッチングペースト２２４の印刷箇所に相当する第２拡散マスク２２２の部分を選択的に除去して第２拡散マスク２２２に開口部を形成する。
【００１３】
次に、図１０（ｅ）に示すように、第２拡散マスク２２２に形成された開口部から露出したｎ型シリコン基板２０１の裏面にたとえばＢＢｒ3などのｐ型ドーパントガス２３１を再度接触させることによってｐ型ドーパントを拡散させてｐ＋＋型拡散領域２０２の周囲にｐ＋型拡散領域２０９を形成する。ここで、ｐ＋＋型拡散領域２０２はｐ＋型拡散領域２０９よりもｐ型ドーパント濃度の高い領域とする。その後、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の第２拡散マスク２２２をそれぞれ除去する。
【００１４】
次に、図１０（ｆ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の全面にそれぞれ第３拡散マスク２２３を形成する。その後、ｎ型シリコン基板２０１の裏面のｐ＋＋型拡散領域２０２およびｐ＋型拡散領域２０９に対応する領域以外の領域の第３拡散マスク２２３の一部に開口部を設けた後、たとえばＰＯＣｌ3などのｎ型ドーパントガス２３２を接触させることによってｎ型ドーパントを拡散させてｎ＋型拡散領域２０３を形成する。その後、ｎ型シリコン基板２０１の受光面および裏面の第３拡散マスク２２３をそれぞれ除去する。
【００１５】
次に、図１０（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の受光面をテクスチャエッチングしてテクスチャ構造２０８を形成した後に、ｎ型シリコン基板２０１の受光面のテクスチャ構造２０８上には反射防止膜２１０を形成するとともに、ｎ型シリコン基板２０１の裏面上にはパッシベーション膜２１１を形成する。
【００１６】
次に、図１０（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の裏面のｐ＋＋型拡散領域２０２の一部が露出するようにパッシベーション膜２１１の一部を除去してコンタクトホール２０６を形成するとともに、ｎ＋型拡散領域２０３の一部が露出するようにパッシベーション膜２１１の一部を除去してコンタクトホール２０７を形成する。
【００１７】
最後に、図１０（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板２０１の裏面のパッシベーション膜２１１に形成されたコンタクトホール２０６を通してｐ＋＋型拡散領域２０２に接するｐ型電極２０４を形成するとともに、ｎ型シリコン基板２０１の裏面のパッシベーション膜２１１に形成されたコンタクトホール２０７を通してｎ＋型拡散領域２０３に接するｎ型電極２０５を形成する。以上により、裏面接合型太陽電池２００が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−１８６９２７号公報（平成２０年８月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の製造方法においては、ｐ＋＋型拡散領域、ｐ＋型拡散領域、およびｎ＋型拡散領域をそれぞれ個別の工程で形成し、さらに各拡散領域の形成工程ごとに拡散マスクを形成する必要があったため、工数が多くなり、裏面接合型太陽電池を効率的に製造することができないという問題があった。
【００２０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工程数を低減して、効率的に製造することが可能な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】
【００２１】
本発明の太陽電池の製造方法は、第１導電型のシリコン基板の一方の面に、高濃度第１導電型半導体領域、高濃度第２導電型半導体領域及び低濃度第２導電型半導体領域を形成する太陽電池の製造方法であって、高濃度第１導電型半導体領域となる領域及び低濃度第２導電型半導体領域となる領域に、第１導電型の不純物を拡散させる第１工程と、高濃度第２導電型半導体領域となる領域及び低濃度第２導電型半導体領域となる領域に、第２導電型の不純物を拡散させる第２工程を、この順に有し、低濃度第２導電型半導体領域は、第２導電型の不純物が第１導電型の不純物より優位であるように拡散されている。
【００２２】
ここで、本発明の太陽電池の製造方法は、太陽電池は、裏面電極型太陽電池であってもよい。
【００２３】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、第１工程の後に、シリコン基板に熱酸化法により酸化シリコン膜を形成する工程と、酸化シリコン膜をエッチングすることにより、酸化シリコン膜を高濃度第１導電型半導体領域上のみに残す工程とをさらに備えてもよい。
【００２４】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、第１工程において、高濃度第１導電型半導体領域は、第１導電型の不純物を含むドーピングペーストを塗布して熱処理により形成してもよい。
【００２５】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、低濃度第２導電型半導体領域となる領域は、ドーピングペーストからのアウトディフュージョンにより、ドーパントがドーピングされてもよい。
【００２６】
本発明の太陽電池は、第１導電型のシリコン基板の裏面に形成された、第１導電型半導体領域、及び第２導電型半導体領域と、シリコン基板の裏面上に形成された裏面パッシベーション膜と、第１導電型半導体領域に接して形成された第１電極と、第２導電型半導体領域に接して形成された第２電極とを有し、第２導電型半導体領域は、高濃度第２導電型半導体領域と低濃度第２導電型半導体領域とを有し、低濃度第２導電型半導体領域は裏面パッシベーション膜に接し、第２電極は、高濃度第２導電型半導体領域に接している。
【００２７】
ここで、本発明の太陽電池は、低濃度第２導電型半導体領域は、高濃度第２導電型半導体領域より面積が大きくてもよい。
【００２８】
また、本発明の太陽電池は、第１導電型半導体領域は、第２導電型半導体領域と接していてもよい。
【００２９】
また、本発明の太陽電池は、第１導電型半導体領域と接している第２導電型半導体領域は、高濃度第２導電型半導体領域であってもよい。
【００３０】
また、本発明の太陽電池は、低濃度第２導電型半導体領域は、高濃度第２導電型半導体領域で囲まれていてもよい。
【００３１】
また、本発明の太陽電池は、高濃度第２導電型半導体領域は、第２電極に接する領域と、第１導電型半導体領域に接する領域とに分離していてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、第１工程で、第１導電型の低濃度の不純物を拡散させ、第２工程で、第２導電型の不純物を拡散させることで、低濃度第２導電型半導体領域を形成することができるため、低濃度第２導電型半導体領域の形成工程をさらに設ける必要はなく、拡散マスクの形成工程も低減することができるので、工程数を削減して、効率的に製造することが可能な太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の太陽電池の一例の模式的な裏面図である。
【図２】本発明の太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【図３】本発明の太陽電池の一例の裏面側から見た半導体領域の模式的な図である。
【図４】図３の一部を拡大した模式図である。
【図５】本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す模式的な図である。
【図６】本発明の太陽電池の他の一例の模式的な断面構成図である。
【図７】本発明の太陽電池の他の一例の裏面側から見た半導体領域の模式的な図である。
【図８】図７の一部を拡大した模式図である。
【図９】従来技術の裏面接合型太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【図１０】従来技術の裏面接合型太陽電池の製造方法の一例を示す模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３４】
図１、図２は、受光面と反対側の面である裏面にのみ電極を形成した本発明の一例の太陽電池を表す図である。図１は、太陽電池１の裏面側から見た図であり、太陽電池１の裏面には、第１導電型のｎ型半導体領域に接しているｎ型用電極２、及び第２導電型のｐ型半導体領域に接しているｐ型用電極３がそれぞれ帯状に交互に形成されている。
【００３５】
図２（ａ）は、図１で示したＡ−Ａ′の断面を表す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す太陽電池１の受光面の一部の模式的な拡大断面図であり、図２（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面の凹凸を図解する模式的な拡大断面図である。
【００３６】
本実施例の太陽電池１では、ｐ型半導体領域に、ｐ＋＋領域１０とｐ＋領域５１を有する。以下に、本実施例の太陽電池１の構造を詳細に述べる。
【００３７】
単結晶シリコン基板であるｎ型シリコン基板４の受光面にはテクスチャ構造である凹凸形状５が形成されている。この凹凸は数μｍ〜数十μｍである。受光面全面には受光面拡散層６であるｎ＋層がＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層として形成され、受光面拡散層６上には受光面パッシベーション膜１３が形成されている。さらに、受光面パッシベーション膜１３上には反射防止膜１２が形成されている。ここで、受光面パッシベーション膜１３は酸化シリコン膜で、その膜厚は５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。また、反射防止膜１２はチタン酸化物からなる膜で形成されている。膜厚は、たとえば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。さらに、反射防止膜１２にはリン酸化物が含まれており、リンの濃度はリン酸化物として１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下含有することが好ましい。なお、リン酸化物として反射防止膜１２の１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下含まれるとは、反射防止膜１２中のリン酸化物の含有量が反射防止膜１２全体の１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下であることを意味する。
【００３８】
また、ｎ型シリコン基板４の裏面には、ｎ型シリコン基板４側から、第２裏面パッシベーション膜８、第１裏面パッシベーション膜１１の２層からなる裏面パッシベーション膜１４が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とが形成され、ｎ型半導体領域にはｎ＋＋領域９が、ｐ型半導体領域には、低濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋領域５１、及び高濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋＋領域１０が形成されており、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とは隣接している。ｐ＋領域５１は、ｐ＋＋領域１０で囲まれており、ｐ＋領域５１は、ｐ＋＋領域１０よりも面積が大きい。なお、低濃度ｐ型半導体領域は、高濃度ｐ型半導体領域よりもｐ型不純物濃度が低い。ｎ＋＋領域９の表面は、ｎ＋＋領域９以外の表面よりも凹状になっている。図２に示す凹状の深さｄは数十ｎｍである。そして、ｎ＋＋領域９にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋＋領域１０にはｐ型用電極３が形成されている。
【００３９】
ここで、ｎ型シリコン基板４に対してエミッタ領域となるｐ型半導体領域において、低濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋領域５１は、裏面パッシベーション膜１４と接しているので、裏面パッシベーション膜１４との界面でのキャリアの再結合を抑えパッシベーション効果を向上させることができ、ｐ型用電極３は、ｐ型半導体領域の高濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋＋領域１０と接しているので、直列抵抗を低減することができるので、太陽電池の特性を向上させることができる。また、より高い短絡電流を得るために、ｎ型シリコン基板に対して、エミッタ領域となるｐ型半導体領域の合計面積のほうが、ｎ型半導体領域の合計面積よりも大きい。
【００４０】
なお、ｎ型不純物濃度は、ｎ型シリコン基板、受光面拡散層であるｎ＋層、ｎ＋＋領域の順に高くなり、ｐ型不純物濃度は、ｐ＋領域、ｐ＋＋領域の順に高くなる。
【００４１】
また、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とを隣接して形成、すなわち、ｎ＋＋領域９とｐ＋＋領域１０とを隣接して形成することより、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、部分的に電圧がかかることがなく、局所的な逆方向電流による発熱をさけることができる。さらに、ｎ＋＋領域に対し、ｐ＋領域でなくｐ＋＋領域を隣接して形成しているため、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、逆方向電流が流れやすくなる。また、ｎ＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４と、ｐ＋＋領域１０上またはｐ＋領域５１上との裏面パッシベーション膜１４とに膜厚差があり、ｎ＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４の方が厚くなっている。
【００４２】
さらに、ｎ型シリコン基板４の裏面の最も外側には、電極が形成されていない、すなわち、電極に接触していない半導体領域であるｐ＋領域７１とｐ＋＋領域５２とを形成している。
【００４３】
図３は、太陽電池１からｎ型用電極２とｐ型用電極３とを除去し、さらに裏面パッシベーション膜１４を除去して、ｎ型シリコン基板４を裏面側から見た図である。また、図４は、図３の一部を拡大した模式図である。
【００４４】
ｎ型シリコン基板４の裏面の外周縁には、上記に示した電極に接触していない半導体領域であるｐ＋領域７１とｐ＋＋領域５２とを、それぞれ形成している（外周縁に形成した、電極に接触していない半導体領域を、以下「外周縁半導体領域」という。）。ｎ＋＋領域９の周囲に、ｎ＋＋領域９とは導電型の異なる上記の外周縁半導体領域を形成することで、太陽電池１のエッジ部等に半導体領域ができたとしても、その半導体領域と、ｎ＋＋領域９、ｐ＋＋領域１０及びｐ＋領域５１とは、電気的に分離できている。また、外周縁半導体領域があるので、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、外周縁を通して発生する逆方向電流を抑えることができる。また、外周縁半導体領域において大きな面積を占めるｐ＋領域７１のｐ型不純物濃度を、ｐ＋＋とせずｐ＋とすることにより、裏面パッシベーション膜１４との界面でのキャリアの再結合を抑えパッシベーション効果を向上させることができる。図３では、ｎ＋＋領域９は全てつながって１つの半導体領域を形成している。さらにまた、太陽電池の各辺の最も外側の電極が同じ導電型なので、形成した電極を回転対称構造にすることが可能になり、太陽電池を複数並べる太陽電池モジュールを作製する際、例えば、図１に示す太陽電池の上下が反対になっても問題ない。
【００４５】
以下に、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す。
【００４６】
図５は、図１、および図２に示す本発明の太陽電池の製造方法の一例である。図５に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【００４７】
まず、図５（ａ）に示すように、１００μｍ厚のｎ型シリコン基板４の受光面となる面（以下「ｎ型シリコン基板の受光面」という。）の反対側の面である裏面（以下「ｎ型シリコン基板の裏面」という。）に、窒化シリコン膜等のテクスチャマスク２１をＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成する。その後、図５（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面にテクスチャ構造である凹凸形状５をエッチングにより形成する。エッチングは、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加し、７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液により行われる。
【００４８】
次に、図５（ｃ）を用いて次工程を説明する。図５（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面側が上となっている。図５（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成したテクスチャマスク２１を除去後、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２２を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｐ＋＋領域１０及びｐ＋＋領域５２を形成しようとする領域に、例えば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を少なくとも含むマスキングペーストをインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２３を形成する。次に、例えば、溶剤、増粘剤、酸化シリコン前駆体およびｎ型不純物であるリンを少なくとも含むドーピングペースト３１をインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し形成する。そして、熱処理によって、ｎ型シリコン基板４の裏面に、高濃度ｎ型半導体領域であるｎ＋＋領域９を形成し、ドーピングペースト３１からのアウトディフュージョンにより、ｎ＋＋領域９よりもｎ型不純物濃度が低い低濃度ｎ型半導体領域であるｎ＋領域３２を形成する。
【００４９】
次に、図５（ｄ）に示すように、熱処理後のドーピングペースト３１、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２２、２３、および拡散マスク２２、２３にリンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、酸素または水蒸気による熱酸化を行い、酸化シリコン膜２４を形成する。この際、図５（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面のｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４が厚くなる。本実施の形態では、９００℃で水蒸気による熱酸化を行い、ｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４の膜厚が７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下、ｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚は２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下になった。ここで、熱酸化前のｎ＋＋領域９のリンの表面濃度は、５×１０１９／ｃｍ３以上であり、熱酸化の処理温度の範囲としては、たとえば、酸素による熱酸化で８００℃以上１０００℃以下、水蒸気による熱酸化で８００℃以上９５０℃以下である。
【００５０】
熱酸化時に、酸化シリコン膜の厚さが異なる理由は次の通りである。熱酸化による酸化シリコン膜の成長速度は、シリコン基板に拡散されている不純物の種類と濃度により異なる。特にｎ型不純物濃度が高い場合は、成長速度が速くなる。このため、ｎ型シリコン基板４よりもｎ型不純物濃度が高いｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚の方がｎ型シリコン基板４上よりも厚くなる。酸化シリコン膜２４は、熱酸化時にシリコンと酸素とが結びつくことで形成されるので、ｎ＋＋領域９の表面は、ｎ＋＋領域９が形成されていない領域の表面よりも凹状になる。
【００５１】
次に、図５（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面の酸化シリコン膜２４および裏面のｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４をエッチングにより除去する。裏面では、上記に示したように、酸化シリコン膜２４がｎ＋＋領域９上に厚く形成されており、さらにｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４とｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４とのエッチングレートの差により、ｎ＋＋領域９上だけ酸化シリコン膜２４が残るようにし、拡散マスクとして用いる。例えば、９００℃３０分の水蒸気による熱酸化で酸化シリコン膜２４を形成し、ｎ＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４を除去するためにフッ化水素酸処理をした場合、ｎ＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚は１２０ｎｍ程度となる。なお、酸化シリコン膜２４を、ｐ＋＋領域及びｐ＋領域形成時のｎ＋＋領域の拡散マスクとして使用するには、ｎ＋＋領域９上とｎ＋＋領域９上以外との酸化シリコン膜２４の膜厚差は、６０ｎｍ以上必要となる。
【００５２】
さらに、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２５を形成し、その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に、有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール系溶媒に溶解させた溶液を塗布し、乾燥後、熱処理により、ｐ型不純物であるボロンが拡散して、ｎ型シリコン基板４の裏面の酸化シリコン膜２４で覆われていない領域に、高濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋＋領域１０、ｐ＋＋領域５２、低濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋領域５１、及び、外周縁半導体領域であるｐ＋領域７１を形成する。この時、ｐ＋領域５１、及び、ｐ＋領域７１は、先に拡散させたｎ型不純物であるリンよりもｐ型不純物であるボロンが優位となり、ｐ型領域となる。
ｎ＋領域３２では、ｎ型不純物濃度がｎ型シリコン基板４より高いので、低濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋領域が形成される。よって、ｐ＋領域とｐ＋＋領域の形成は、ｎ＋領域３２の有無によって１工程で行うことが可能となることから、工程数を低減することが可能になる。
【００５３】
次に、図５（ｆ）を用いて次工程を説明する。図５（ｆ）は、ｎ型シリコン基板４の受光面側が上となっている。図５（ｆ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した酸化シリコン膜２４、拡散マスク２５、および酸化シリコン膜２４、拡散マスク２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面にたとえば厚さ５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１裏面パッシベーション膜１１を、ＣＶＤ法により形成、またはＳＯＧ（スピンオングラス）を塗布し焼成することにより形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７の塗布を行い、乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００５４】
次に、図５（ｇ）に示すように、熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２が形成される。この熱処理は、窒素雰囲気で行い、処理温度は、たとえば８５０℃以上１０００℃以下である。
【００５５】
ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による第２裏面パッシベーション膜８を形成するため、酸素による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が形成されながら、図５（ｊ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成される。この受光面全面に形成された酸化シリコン膜は、受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に形成され、受光面パッシベーション膜１３となる。受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に受光面パッシベーション膜１３が形成される理由としては、受光面の凹凸形状５の凹部における反射防止膜１２の膜厚が厚くなって反射防止膜１２にクラックが生じ、そのクラックが生じている箇所から酸素が入り込んで受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。また、受光面の凹凸形状５の凸部では反射防止膜１２の膜厚が薄いため、酸素が透過し、受光面パッシベーション膜である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。さらに、ｎ型シリコン基板４の裏面と第１裏面パッシベーション膜１１との間に第２裏面パッシベーション膜８が形成される理由としては、ｎ型シリコン基板４の裏面の第１裏面パッシベーション膜１１はＣＶＤ法等で形成した膜であるため、第１裏面パッシベーション膜１１の内部に酸素が透過し、これにより、第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。なお、受光面パッシベーション膜１３の厚さは、たとえば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、第２裏面パッシベーション膜８の厚さは、たとえばｎ＋＋領域９上においては３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、ｐ＋領域上においては１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
【００５６】
また、第２裏面パッシベーション膜８と受光面パッシベーション膜１３との形成は、受光面拡散層６および反射防止膜１２を形成する熱処理に引き続き、ガスを切り替えて酸素による熱酸化を行うことによっても可能である。すなわち、受光面拡散層６であるｎ＋層および反射防止膜１２を形成する熱処理と、受光面パッシベーション膜１３を形成する熱処理とを、一連の熱処理によって形成することにより、工程数を減らすことができる。
【００５７】
そして、受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜形成温度を８５０℃より高く、より好ましくは９００℃以上にすることで、太陽電池１の受光面側の再結合電流を低減することができ、太陽電池特性を向上させることができる。加えて、上記工程で形成された受光面拡散層でのシート抵抗値が、１００Ω／□以上２５０Ω／□未満であれば、太陽電池１の受光面側の再結合電流を低減することができ、太陽電池特性を向上させる傾向にある。上記シート抵抗値の範囲における太陽電池の反射防止膜に含有するリン酸化物の濃度は、１５ｗｔ％以上であった。なお、リン酸化物濃度が３５ｗｔ％を超えると、反射防止膜は白く変色することがある。
【００５８】
次に、図５（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋＋領域９、ｐ＋＋領域１０に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜１４にパターニングを行う。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により行われる。その後、パターニング処理を行ったエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００５９】
次に、図５（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋＋領域９にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋＋領域１０にはｐ型用電極３が形成され、太陽電池１を作製した。
【実施例２】
【００６０】
図６は、本発明の他の一例の太陽電池の断面を表す図である。太陽電池８１の裏面側から見た図は、図１と同様である。図６（ａ）は、図２（ａ）と同様に、図１のＡ−Ａ′の断面に対応する図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す太陽電池８１の受光面の一部の模式的な拡大断面図であり、図６（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４１の裏面の凹凸を図解する模式的な拡大断面図である。
【００６１】
図７は、太陽電池８１からｎ型用電極２とｐ型用電極３とを除去し、さらに裏面パッシベーション膜１４を除去した場合に、ｎ型シリコン基板４１を裏面側から見た図である。また、図８は、図７の一部を拡大した模式図である。実施例１との違いは、高濃度ｐ型半導体領域が、ｐ＋＋領域１０とｐ＋＋領域５３に分離している点である。
【００６２】
太陽電池８１のｐ型半導体領域には、低濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋領域５１、及び高濃度ｐ型半導体領域であるｐ＋＋領域１０、ｐ＋＋領域５３が形成されており、ｐ＋領域５１は、ｐ＋＋領域１０とｐ＋＋領域５３で挟まれ、ｐ＋＋領域５３は、ｐ型用電極３とは接続していない。また、図８に示すように、ｐ＋領域５１とｎ＋＋領域９とが接する箇所がある。それ以外は、太陽電池１の構造と同様である。
【００６３】
また、太陽電池１と同様に、太陽電池８１も、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とを隣接して形成することより、太陽電池８１に逆方向のバイアスがかかったとき、部分的に電圧がかかることがなく、局所的な逆方向電流による発熱をさけることができる。
【００６４】
太陽電池８１の製造方法については、実施例１と同様に、低濃度ｐ型半導体領域は、先に拡散させたｎ型不純物よりもｐ型不純物が優位となり、ｐ型領域となる。よって、低濃度ｐ型半導体領域と高濃度ｐ型半導体領域の形成を１工程で行うことが可能となることから、工程数を低減することが可能になる。そして、図８におけるｐ＋領域５１の短辺とｎ＋＋領域９との接する箇所に、図５（ｃ）に示す拡散マスク２３を形成しない以外は、図５に示す製造方法と同様である。
【００６５】
上記では、ｎ型シリコン基板について記載したが、ｐ型シリコン基板を用いることも可能である。その際、受光面拡散層が存在する場合はｐ型不純物を用いたｐ＋層となり、反射防止膜はｐ型不純物が含まれた膜となり、ｐ型シリコン基板に対してエミッタ領域となるｎ型半導体領域においては、ｎ＋領域とｎ＋＋領域とが形成され、ｐ型半導体領域にはｐ＋＋領域が形成される。また、外周縁半導体領域には、ｎ＋領域とｎ＋＋領域とがそれぞれ形成される。他の構造はｎ型シリコン基板について記載した上記構造と同様である。また、この場合、先に拡散させたｐ型不純物であるボロンよりもｎ型不純物であるリンが優位となり、ｎ型領域となった領域が形成される。加えて、ｐ型シリコン基板を用いる場合は、より高い短絡電流を得るために、ｎ型半導体領域のほうが、ｐ型半導体領域よりも大きい。
【符号の説明】
【００６６】
１  太陽電池、２  ｎ型用電極、３  ｐ型用電極、４  ｎ型シリコン基板、５  凹凸形状、６  受光面拡散層、８  第２裏面パッシベーション膜、９  ｎ＋＋領域、１０  ｐ＋＋領域、１１  第１裏面パッシベーション膜、１２  反射防止膜、１３  受光面パッシベーション膜、１４  裏面パッシベーション膜、２１  テクスチャマスク、２２  拡散マスク、２３  拡散マスク、２４  酸化シリコン膜、２５  拡散マスク、２７  混合液、３１  ドーピングペースト、３２  ｎ＋領域、４１  ｎ型シリコン基板、５１  ｐ＋領域、５２  ｐ＋＋領域、５３  ｐ＋＋領域、７１  ｐ＋領域、８１  太陽電池。
【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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