(57)【特許請求の範囲】
【請求項３】
半導体基板（１）の裏面（１ａ）に、線状のｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を夫々交互に形成し、これら両拡散層（２，３）に正負の裏面電極（４，５）を別々に接続する裏面接合型太陽電池の製造方法において、
前記半導体基板（１）の裏面（１ａ）にｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）を互いに接近させて同時に形成する工程と、これらｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）の外側端部同士が接触する半導体基板（１）の裏面（１ａ）側全体を平らに除去し、その除去面に基板部分（１ｃ）を露出させて両拡散層（２，３）を分離させる工程と、この除去工程により分離したｐ＋型拡散層（２）の露出面（２ａ）とｎ＋型拡散層（３）の露出面（３ａ）に正負の裏面電極（４，５）を別々に接続する工程からなることを特徴とする裏面接合型太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記ｐ＋型拡散層（２）とｎ＋型拡散層（３）の外側端部同士が接触する半導体基板（１）の裏面（１ａ）側の外層部分（１ｂ）全体をエッチングで除去した請求項３記載の裏面接合型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、受光面と反対の裏面に正負の電極が配置される裏面接合型（バックコンタクト型）太陽電池の構造及びその製造方法に関する。
詳しくは、半導体基板の裏面に、線状のｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々交互に形成し、これら両拡散層に正負の裏面電極を別々に接続する裏面接合型太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の裏面接合型太陽電池及び製造方法として、シリコン基板の裏面側に不純物拡散のマスクとして酸化シリコン膜を形成し、その所定部分をエッチング除去してから、ｎ型拡散層（ｎ+領域）を形成し、次に不純物拡散のマスクとしての酸化シリコン膜を除去してから、ｐ型拡散層（ｐ+領域）を形成し、その上には、ｎ型拡散層と点状に接触する裏面電極と、ｐ型拡散層と点状に接触する電極が夫々形成され、これら両拡散層と両電極とを、シリコン基板の裏面側の対向部で夫々合流するように櫛歯状に形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、半導体基板の裏面にライン状のｎ＋型拡散層とｐ＋型拡散層とが、夫々交互に同一の間隔（ピッチ）で形成されたものもある（例えば、特許文献２参照）。【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６４５５６号公報（第２−３頁、図１，４）
【特許文献２】特開２００４−７１８２８号公報（第２頁、図１（ａ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来の裏面接合型太陽電池及び製造方法では、光電変換効率の向上を図る目的から、線状のｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて配置することが望ましいが、半導体基板の裏面側にｐ型及びｎ型の不純物を互いに接近させて配置した状態で熱拡散させると、半導体基板内部への不純物の拡散が等方性であることと、不純物が接していない基板部分へもオートドープ（オートドーピング）によって拡散成長するため、これらｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が基板外側において接触してしまい、正負の電極から電流を取り出せないという問題があった。
この問題を解決するには、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない距離まで離さなければならず、このような配置では、光の入射により発生した電子と正孔がｐ＋型拡散層及びｎ＋型拡散層まで移動する距離が長くなるため、光電変換効率が低下するという問題があった。【０００５】
本発明のうち請求項１、３記載の発明は、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置することを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の接触位置を検出することなく簡単に分離することを目的としたものである。
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明の目的に加えて、多数の半導体基板の裏面除去を一度に行うことを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、半導体基板の裏面に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、これらｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側を除去して、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を分離させたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体を除去して、両拡散層の間に基板部分を露出させた構成を加えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、半導体基板の裏面にｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成する工程と、これらｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側を除去して両拡散層を分離させる工程と、この除去工程により分離したｐ＋型拡散層の露出面とｎ＋型拡散層の露出面に正負の裏面電極を別々に接続する工程からなることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に、前記ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体をエッチングで除去した構成を加えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のうち請求項１、３記載の発明は、半導体基板の裏面に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を互いに接近させて同時に形成し、これらｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側を除去して、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を分離させることにより、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層が互いに接近して分離配置される。
従って、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を接触させずに細かく配置することができる。
その結果、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を夫々が拡散成長しても互いに接触しない距離まで離す必要がある従来のものに比べ、光の入射により発生した電子と正孔がｐ型拡散層及びｎ型拡散層まで移動する距離が格段に短くなるため、光電変換効率を向上できる。
更に、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層を同時に形成するので、これら両拡散層を別々に形成する従来のものに比べ、簡単に短時間でしかも安価で製造できる。【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体を除去して、両拡散層の間に基板部分を露出させることにより、この基板部分を挟んでｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層が互いに接近して配置される。
従って、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の接触位置を検出することなく簡単に分離することができる。【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明の効果に加えて、ｐ＋型拡散層とｎ＋型拡散層の外側端部同士が接触する半導体基板の裏面側の外層部分全体をエッチングで除去することにより、多数の半導体基板の裏面が同時に除去可能となる。
従って、多数の半導体基板の裏面除去を一度に行うことができる。
その結果、切削機などで機械的に枚葉処理で切断して除去するものに比べ、単位一枚当たりの処理時間を大幅に短縮化できて生産性が向上するばかりでなく、製造コストの更なる低減も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の裏面接合型太陽電池Ａは、図１〜図４に示す如く、ｐ−型（又はｎ−型）の半導体基板１の裏面１ａに、線状のｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を夫々交互に接近させて同時に形成し、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う半導体基板１の裏面１ａ側を除去して両拡散層２，３を分離させると共に、この除去により分離したｐ＋型拡散層２の露出面２ａと、ｎ＋型拡散層３の露出面３ａに正負の裏面電極４，５を夫々接続することで、受光面１ｄと反対側から通電可能にしている。【００１１】
上記ｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３は、シリコン単結晶や多結晶シリコンからなるの半導体基板１の裏面１ａに、ｐ型の不純物として例えばボロンなどのペースト２′と、ｎ型の不純物として例えばリンなどのペースト３′を、パターン印刷するなどの手法で夫々所望形状に塗布する。【００１２】
これらｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′は、ほぼ平行な線状に夫々接近して配置され、それを含め半導体基板１全体を焼成するなどして所定温度まで加熱することにより、これらｐ型不純物２′及びｎ型不純物３′が半導体基板１の内部に夫々同時に熱拡散して、ｐ＋型拡散層２の領域とｎ＋型拡散層３の領域が夫々交互に接近したままで同時形成される。【００１３】
そして、上記熱拡散工程では、半導体基板１内部へのｐ型不純物２′の拡散及びｎ型不純物３′の拡散が等方性であることと、ｐ型不純物２′及びｎ型不純物３′から基板部分１ｃへもオートドープ（オートドーピング）によって拡散成長するため、この半導体基板１の裏面１ａ側で、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触してしまう。【００１４】
そこで、少なくとも上記ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う半導体基板１の裏面１ａ側を除去して両拡散層２，３を分離させるが、本実施例では、半導体基板１の裏面１ａから所定深さまでの外層部分１ｂ全体を、例えばエッチング液などで化学的に除去するか、又は切削機などで機械的に切断して除去することにより、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を分離して、両者間に半導体基板１のシリコンからなる基板部分１ｃを露出させている。【００１５】
更に、上記除去工程によって分離したｐ＋型拡散層２の新たな露出面２ａとｎ＋型拡散層３の新たな露出面３ａには、これら露出面２ａ，３ａと同じ線状に形成された正負の裏面電極４，５を夫々接続している。【００１６】
なお、図示例の場合には、上記ｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′とが櫛歯形状にパターン印刷され、これらを熱拡散させることにより、ｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３の領域が櫛歯形状に同時形成され、これら櫛歯状に噛み合うｐ＋型拡散層２及びｎ＋型拡散層３に、同じ櫛歯形状の裏面電極４，５を形成している。【００１７】
また、上記半導体基板１の受光面１ｄ側には、この半導体基板１がｐ−型である場合にはｐ＋型の受光側拡散層６を形成し、半導体基板１がｎ−型の場合にはｎ＋型の受光側拡散層６を形成しており、その表面側には必要に応じて図示せる如く、反射防止膜７を形成することも可能である。【００１８】
次に、本発明の裏面接合型太陽電池Ａの製造方法について、特に半導体基板１の裏面１ａ側を中心に工程順に従って説明する。
先ず、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す如く、半導体基板１の裏面１ａに、ｐ型不純物のペースト２′とｎ型不純物のペースト３′を線状に夫々交互に接近させて、パターン印刷するなどの手法により、ほぼ平行に塗布するか、又は図示せる如く櫛歯状に塗布する。
また、この際、半導体基板１の受光面１ｄには、受光側拡散層６を形成するためのｎ型又はｐ型の不純物ペースト６′を塗布する。【００１９】
その後、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す如く、少なくともｐ型不純物のペースト２′及びｎ型不純物のペースト３′を加熱して同時に熱拡散させると、半導体基板１の内部にｐ＋型拡散層２の領域とｎ＋型拡散層３の領域が同時に形成される。【００２０】
この際、半導体基板１内部へのｐ型不純物２′の拡散及びｎ型不純物３′の拡散が等方性であることと、ｐ型不純物２′及びｎ型不純物３′から基板部分１ｃへもオートドープ（オートドーピング）によって拡散成長するため、半導体基板１の裏面１ａ側で、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する。【００２１】
この状態で、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示す如く、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う半導体基板１の裏面１ａ側を除去して両拡散層２，３の外側端部を分離させる。
本実施例では、半導体基板１の裏面１ａから所定深さまでの外層部分１ｂ全体をエッチングで化学的に除去するか、又は切削機などで機械的に切断して除去している。
それにより、これらｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が分離して、両者間に半導体基板１のシリコンからなる基板部分１ｃが露出する。【００２２】
それ以降は、上記除去工程によって分離したｐ＋型拡散層２の新たな露出面２ａとｎ＋型拡散層３の新たな露出面３ａに、同じ線状に形成された正負の裏面電極４，５を夫々接続して、裏面１ａ側の製造工程が完了する。【００２３】
従って、本発明の裏面接合型太陽電池Ａ及び製造方法は、上記ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が互いに接近して分離配置されるため、光の入射により発生した電子と正孔がｐ型拡散層２及びｎ型拡散層３まで移動する距離が格段に短くなって、光電変換効率が向上する。【００２４】
また、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３を同時に形成するため、これら両拡散層２，３を簡単に短時間で製造できるという利点がある。【００２５】
更に、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う半導体基板１の裏面１ａから所定深さまでの外層部分１ｂ全体を除去して、両拡散層２，３の間に基板部分１ｃを露出させた場合には、この基板部分１ｃを挟んでｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３が互いに接近して細かく配置されるため、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の接触位置を検出することなく簡単に分離できるという利点がある。【００２６】
更にまた、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触し合う半導体基板１の裏面１ａから所定深さまでの外層部分１ｂ全体をエッチングで化学的に除去した場合には、多数の半導体基板１の裏面１ａが同時に除去可能となるため、単位一枚当たりの処理時間を大幅に短縮化できて、生産性が向上するという利点がある。【００２７】
尚、前示実施例では、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する半導体基板１の裏面１ａ側を除去することにより両拡散層２，３を分離させる一例として、半導体基板１の裏面１ａから所定深さまでの外層部分１ｂ全体を除去したが、これに限定されず、ｐ＋型拡散層２とｎ＋型拡散層３の外側端部同士が接触する境界部分のみを部分的に除去することにより、ｐ＋型拡散層２の外側端部とｎ＋型拡散層３の外側端部とを分離させても良い。【００２８】
更に、半導体基板１の受光面１ｄ側にｎ＋型又はｐ＋型の受光側拡散層６を形成し、その表面側に反射防止膜７を形成したが、これに限定されず、受光面１ｄ側の構造はそれ以外の従来周知な他の構造であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の裏面接合型太陽電池の一実施例を示す縦断側面図で、その要部を部分拡大して示している。
【図２】同縮小底面図であり、その一部を切欠して示している。
【図３】本発明の裏面接合型太陽電池の製造方法の一実施例を示す縦断側面図で、その工程を（ａ）〜（ｃ）に順次示しており、要部を部分拡大して示している。
【図４】図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する縮小底面図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ  裏面接合型太陽電池              １  半導体基板
１ａ  裏面                          １ｂ  外層部分
１ｃ  基板部分                      １ｄ  受光面
２  ｐ＋型拡散層                     ２′  ｐ型不純物（ペースト）
２ａ  露出面                        ３  ｎ＋型拡散層 
３′  ｎ型不純物（ペースト）        ３ａ  露出面
４  裏面電極                        ５  裏面電極
６  受光側拡散層                    ６′  ｎ型又はｐ型の不純物ペースト
７  反射防止膜
【図１】
0003962086.tif 000002
【図２】
0003962086.tif 000003
【図３】
0003962086.tif 000004
【図４】
0003962086.tif 000005