(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主表面に凹凸部が形成され、該主表面が絶縁膜で被覆されている太陽電池であって、前記凹凸部を形成する凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて前記絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が前記主表面に形成されてなり、該半導体層露出領域内において前記凸部の頂上部の先端高さ位置が、該半導体層露出領域の外周縁における前記絶縁膜の最大高さ位置よりも高くなっており、かつ前記半導体層露出領域内の前記凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極が形成されている太陽電池の製造方法において、
半導体基板の主表面に凹凸部を形成する工程と、
その半導体基板の前記主表面を、前記凹凸部を含む形にて前記絶縁膜で覆う工程と、
前記凹凸部を形成する凸部の頂上部以外の領域にて前記絶縁膜をエッチング保護膜で、前記頂上部が該エッチング保護膜から突出するように覆う工程と、
その後エッチングによって前記凸部の前記頂上部の絶縁膜を除去することにより、前記凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて前記絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域を形成する工程と、
前記半導体層露出領域内の前記凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極を形成する工程と、
を含む、
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
半導体基板の主表面に凹凸部が形成され、該主表面が絶縁膜で被覆され、前記凹凸部を形成する凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて前記絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が前記主表面に形成されてなり、かつ前記半導体層露出領域内の前記凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極が形成された太陽電池であって、前記半導体層露出領域は、前記半導体基板の前記主表面を、前記凹凸部を含む形にて前記絶縁膜で覆い、さらに前記凸部の前記頂上部以外の領域にて前記絶縁膜をエッチング保護膜で、前記頂上部が該エッチング保護膜から突出するように覆い、その後エッチングによって前記凸部の前記頂上部の絶縁膜を除去して形成された太陽電池の製造方法において、
半導体基板の主表面に凹凸部を形成する工程と、
その半導体基板の前記主表面を、前記凹凸部を含む形にて前記絶縁膜で覆う工程と、
前記凹凸部を形成する凸部の頂上部以外の領域にて前記絶縁膜をエッチング保護膜で、前記頂上部が該エッチング保護膜から突出するように覆う工程と、
その後エッチングによって前記凸部の前記頂上部の絶縁膜を除去することにより、前記凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて前記絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域を形成する工程と、
前記半導体層露出領域内の前記凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極を形成する工程と、
を含む、
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記凹凸部をエッチングにて形成する工程を含む請求項１又は請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記凹凸部を機械的加工によって形成する工程を含む請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記半導体層露出領域を前記主表面に複数形成する工程と、それら半導体層露出領域の一部のものにおいて、前記出力取出用電極を前記半導体層に直接接して形成する工程と、前記出力取出用電極が形成されない残余の半導体層露出領域を補助絶縁層にて被覆する工程とを含む請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記補助絶縁層を、前記残余の半導体層露出領域と前記絶縁膜と前記出力取出用電極とを一括して覆うものとして形成する請求項５記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は光電変換効率が比較的高く、しかも、低コストで作製できる太陽電池及びその製造方法に関する。
背景技術
太陽電池は、光エネルギーを電力に変換する半導体素子であり、ｐ−ｎ接合形、ｐｉｎ形、ショットキー形などがあるが、ｐ−ｎ接合形が最も広く用いられている。太陽電池をその基板材料をもとに分類すると、大きく分けて、シリコン結晶系太陽電池、アモルファス（非晶質）シリコン系太陽電池、化合物半導体系太陽電池の３種類が挙げられる。シリコン結晶系太陽電池は、更に、単結晶系太陽電池と多結晶系太陽電池に分類される。これらのうち最もエネルギー変換効率が高いものは、化合物半導体系太陽電池であるが、化合物半導体系太陽電池は、その材料となる化合物半導体を作ることが非常に難しく、太陽電池基板の製造コスト面で一般に普及するには問題があり、その用途は限られたものとなっている。他方、化合物半導体系太陽電池の次に変換効率の高い太陽電池としては、シリコン単結晶系太陽電池が続き、太陽電池用シリコン単結晶基板も比較的容易に製造できることから、一般に普及している太陽電池の主力となっている。
太陽電池の出力特性は、一般に、図１８に示すような出力電流電圧曲線を、ソーラーシミュレータを用いて測定することにより評価される。この曲線上で、出力電流Ｉｐと出力電圧Ｖｐとの積Ｉｐ・Ｖｐが最大となる点Ｐｍを最大出力Ｐｍと呼び、該Ｐｍを太陽電池に入射する総光エネルギー（Ｓ×Ｉ：Ｓは素子面積、Ｉは照射する光の強度）にて除した値：
η≡｛Ｐｍ／（Ｓ×Ｉ）｝×１００  （％）  ‥‥（１）
が太陽電池の変換効率ηとして定義される。図１８からも明らかな通り、変換効率ηを高めるには、短絡電流Ｉｓｃ（電流電圧曲線上にてＶ＝０のときの出力電流値）あるいは開放電圧Ｖｏｃ（同じくＩ＝０のときの出力電圧値）を大きくすること、及び、出力電流電圧曲線をなるべく角型に近い形状のものとすることが重要である。なお、出力電流電圧曲線の角型の度合いは、一般に、
ＦＦ≡Ｉｐｍ×Ｖｐｍ／（Ｉｓｃ×Ｖｏｃ）  ‥‥（２）
にて定義されるフィルファクタ（曲線因子）により評価でき、該ＦＦの値が１に近いほど出力電流電圧曲線が理想的な角型に近づき、変換効率ηも高められることを意味する。
例えば、シリコン結晶系太陽電池においては、出力取出用の金属電極とシリコン層との直接接触部における電子・正孔の再結合を防止して開放電圧Ｖｏｃを高めるために、シリコン層表面にＳｉＯ２などの絶縁膜を形成する構造が採用されている（いわゆるＭＩＳコンタクトあるいはコンタクトパッシベーション）。しかしながら、シリコン層の全表面が上記のような絶縁膜にて覆われていると、発生した光電流は該絶縁膜をトンネル効果で通過しなければならなくなり、光電流収集率が低下して十分な変換効率の向上が見込めなくなる。
これを防止するために、絶縁膜の一部に小さなコンタクトホールを設け、ここに金属電極を形成することで、再結合場所として振舞う金属電極とシリコン層との直接接触部を微小領域に制限し、光電流収集率を向上させることが行なわれている。この場合、いかにして絶縁膜にコンタクトホールを形成するかが問題となる。例えば、実験室的にはフォトレジストなどを用い、絶縁膜をエッチングすることによりコンタクトホールを形成する方法が考えられる。しかしながら、この方法はフォトリソグラフィー技術を利用するために工数とコストがかかりすぎ、太陽電池の量産を図る観点からは現実的でない。
そこで、特開平８−３３５７１１号公報には、フォトリソグラフィー技術を用いずにコンタクトホールを形成する方法が提案されている。具体的には、導電性ペーストのスクリーン印刷により出力取出用金属電極のパターンを絶縁膜上に形成し、さらに焼成する。これにより、ペースト内に含まれる金属とガラスのフリットとが熱によって溶融し、絶縁膜を突き破ってエミッタ層に到達することによりコンタクトホールが形成される。この手法は一般にファイヤースルーと称され、簡便にコンタクトホールを形成できることから、単結晶あるいは多結晶太陽電池を作製する際に広く利用されている。
ところで、ファイヤースルー方式による太陽電池作製方法では、表面ｎ型層であるエミッタ層のドーパント濃度を高く設定する必要がある。これは、エミッタ層のドーパント濃度が低い場合、ファイヤースルーにより形成される金属とシリコンとの直接接触部のコンタクト抵抗が十分に下がらず、コンタクト抵抗ロスが大きくなって取り出せる電力が小さくなることにつながるからである。しかしながら、拡散によってエミッタ層のドーパント濃度を高くすると、半導体シリコンとドーパントとの化合物が析出し、表面に多くの欠陥準位が形成されて、表面再結合速度が大きくなる。このような状態になると、太陽電池の短波長感度が低くなり、取り出せる電流が小さくなる不具合を生ずる。
一方、太陽電池の変換効率ηを高めるためには、出力取出用金属電極の形成幅をなるべく小さくし、シャドーイングロスの低減を図ることも重要である。しかしながら、ファイヤースルー方式では電極をスクリーン印刷により形成することから、電極幅を極端に小さくすることは原理的に困難であり、結果としてシャドーイングロス低減のために、複数本形成する電極の配列間隔を広くせざるをえなくなる。このように電極の配列間隔を広くすると、電流取出時において、薄いエミッタ層内での横方向通電距離が長くなることからエミッタ抵抗ロスが大きくなり、変換効率ηは低下せざるを得ない。これらの理由により、ファイヤースルー方式を採用して、変換効率ηの良好な太陽電池、例えばηが２０％を超える太陽電池を作製することは困難であるとみなされている。
本発明の課題は、変換効率が高くしかも低コストにて製造可能な太陽電池と、その製造方法とを提供することにある。
発明の開示
上記の課題を解決するために、本発明の太陽電池の第一の構成は、半導体基板の主表面に凹凸部が形成され、該主表面が絶縁膜で被覆されている太陽電池において、凹凸部を形成する凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が主表面に形成されてなり、該半導体層露出領域内において凸部の頂上部の先端高さ位置が、該半導体層露出領域の外周縁における絶縁膜の最大高さ位置よりも高くなっており、かつ半導体層露出領域内の凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極が形成されていることを特徴とする。
なお、本明細書において半導体基板の主表面とは、半導体基板の厚さ方向における両面（表面、裏面）の少なくともいずれかを意味している。従って、凹凸部は、基板の一方の主表面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもいずれでもよい。また、本明細書において半導体層露出領域とは、絶縁膜が完全に除去された場合はもちろん、トンネル電流が流れる程度の厚さ（３ｎｍ以下程度）の絶縁膜が残存する場合も概念として含む。
上記第一の構成の太陽電池では、半導体基板の主表面に凹凸部を形成している。このような凹凸部形成は、主に反射損失を防止する目的で従来のシリコン単結晶系太陽電池においても採用されてきたものである。しかしながら、本発明においては、上記凹凸部を反射損失防止の観点のみならず、その特有の形態を、出力取出用電極と半導体層とのコンタクトホールとして機能させるべき半導体層露出領域の形成に利用するところに特徴がある。具体的には、図１９Ａに例示するように、該半導体層露出領域５を凸部１５の頂上部２５を包含する形にて形成するとともに、該凸部１５の先端高さ位置が、半導体層露出領域５の外周縁における絶縁膜３の最大高さ位置よりも高くする。そして、半導体層露出領域５内の凸部１５の頂上部２５に直接（又は他の導電層を介して間接的に）接触するように、出力取出用電極７を形成する。
例えば、従来の太陽電池における、フォトリソグラフィーやファイヤースルーにより形成したコンタクトホールでは、図１９Ｂに示すように、半導体層露出領域５はコンタクトホールのいわば底面を形成する形となり、露出領域５内の半導体層２が周囲の絶縁膜３の上縁よりも突出することは決してありえない。この点において、上記本発明の第一に係る太陽電池の構造は、これら従来の太陽電池の構造と決定的に相違する。そして、このような構造を採用することにより、半導体層露出領域５を、以下に示す本発明の太陽電池の製造方法により極めて簡単に形成できる利点を生ずる。
すなわち、該方法は、半導体基板の主表面に凹凸部を形成する工程と、
その半導体基板の主表面を、凹凸部を含む形にて絶縁膜で覆う工程と、
凹凸部を形成する凸部の頂上部以外の領域にて絶縁膜をエッチング保護膜で覆う工程と、
その後エッチングによって凸部の頂上部の絶縁膜を除去することにより、凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領城を形成する工程と、
半導体層露出領域内の凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る太陽電池の第二の構成は、上記製法の観点から本発明の太陽電池の特徴を捉えたもので、半導体基板の主表面に凹凸部が形成され、該主表面が絶縁膜で被覆され、凹凸部を形成する凸部の少なくとも一部のものの頂上部を包含する形にて絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が主表面に形成されてなり、かつ半導体層露出領域内の凸部の頂上部に直接又は他の導電層を介して間接的に接触するように、出力取出用電極が形成された太陽電池において、
半導体層露出領域は、半導体基板の主表面を、凹凸部を含む形にて絶縁膜で覆い、さらに凸部の頂上部以外の領域にて絶縁膜をエッチング保護膜で覆い、その後エッチングによって凸部の頂上部の絶縁膜を除去して形成されたものであることを特徴とする。
上記方法によると、図４Ａに示す半導体基板１の主表面に対し、図４Ｂに示すように、該主表面に形成された凸部１５の頂上部２５を除く領域が覆われるように、換言すれば凸部１５が高さ方向の途中まで埋まり、頂上部のみが突出するようにエッチング保護膜４を形成する。そして、図４Ｃに示すように、その後エッチングを施すことで、エッチング保護膜４から突出している凸部１５の頂上部２５の絶縁膜３のみが選択的に除去される。その結果、凸部１５の頂上部２５を包含する形にて前述の該半導体層露出領域５が形成される。図４Ｄに示すように、該凸部１５の先端高さ位置は、半導体層露出領域５の外周縁における絶縁膜３の最大高さ位置１１よりも高くなる。
エッチング保護膜４は、感光性を有さない汎用の高分子レジストを使用でき、上記のような被覆状態を形成するには、エッチング保護膜４の形成厚さを適正に設定するのみでよく、一旦このような被覆状態を形成してしまえば、例えば適当なエッチング液に基板を浸漬するのみで半導体層露出領域５を簡単に形成することができる。従って、面倒で工数の多いフォトリソグラフィー技術は全く不要であり、もちろん、ファイヤースルーも不要であるから、基板表面のドーパント濃度を高めなくとも良好なオーミック接触を得ることが可能となる。これにより太陽電池のフィルファクタを高めることができる。また、表面のドーパント濃度を低くできることから、太陽電池の短波長感度が増大し、短絡電流を向上させることができる。こうして、変換効率の高い高性能の太陽電池が実現可能となる。
次に、本発明に係る太陽電池の第三の構成は、半導体基板の主表面が絶縁膜で被覆されている太陽電池において、絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が主表面に形成されてなり、半導体層露出領域と絶縁膜とを一括して覆う透明導電層が形成され、該透明導電層上に出力取出用電極が形成されていることを特徴とする。
この構成では、コンタクトホールとして機能する半導体層露出領域を絶縁膜に形成し、それら半導体層露出領域と絶縁膜とを一括して覆う透明導電層を形成する。そして、出力取出用電極をこの透明導電層上に形成する。このような透明導電層を設けない場合、図１３Ａに例示するように、半導体基板１側で発生した電流は、抵抗率の比較的高い基板表層部（例えばエミッタ層）２を横方向に流れた後、出力取出用電極か７から取り出される形となるので直列抵抗が大きくなり、損失が生じやすくなる。しかし、本発明の第三の構成に係る太陽電池によれば、図１３Ｂに例示するように、半導体層露出領域５からの電流は、導電率の比較的高い（つまり抵抗率の比較的低い）透明導電層６を横方向に流れた後、出力取出用電極７から取り出すことができる。従って、横方向に電流が流れる際の抵抗損失を大幅に軽減することができる。例えば、図１３Ａにおいては、出力取出用電極７までの距離ＬＰ１が全て、基板表層部２内の横方向導通路とならざるを得ないが、図１３Ｂにおいては、出力取出用電極７の存在の有無にかかわらず、最寄の半導体層露出領域５から透明導電層６へ電流が流れ込めばよいので、その横方向導通長さＬＰ２は、図１３Ａの横方向導通長さＬＰ１よりも大幅に短くなることが明らかである。また、別の効果として、形成されているのが透明導電層であるから、透明導電層自身によるシャドーイングロスはほとんど発生しない。こうして、太陽電池の短絡電流及び変換効率の向上を図ることができる。
特に、出力取出用電極を汎用のスクリーン印刷で形成する場合、出力取出用電極７の幅が大きくなるから、シャドウイングロス軽減のため、その形成間隔を広くする必要がある。図１３Ａに示すように、透明導電層を設けない場合は、横方向電流による直列抵抗増大が問題となるが、上記本発明に係る太陽電池の第三の構成では、図１３Ｂに示すように、透明導電層６が横方向導通路として機能するため、該問題の影響を劇的に軽減することができる。また、直列抵抗が増大すると出力取出用電極の形成間隔を大きくするにも一定の限界が生ずるのに対し、本発明の第三の構成に係る太陽電池によると、透明導電層６上に設けられる出力取出用電極７，７の形成間隔を相当大きくとっても直列抵抗はそれほど高くならず、結果としてシャドウイングロスをさらに小さくすることが可能である。
また、本発明では基板表層部（例えばエミッタ層）にて横方向に電流を流す必要がないため、そのシート抵抗を高くしても、例えばｎ型エミッタ層を形成する場合は、シート抵抗を１００Ω／□からはるかに高くしても問題はない。つまり、基板表層部のドーパント濃度をさらに下げることが可能である。これにより、表面再結合速度をさらに下げることが可能となり、変換効率を上昇させることができる。
なお、上記本発明に係る太陽電池の第三の構成は、前述の第一の構成あるいは第二の構成と組み合わせることができる。この場合、出力取出用電極７，７は、図１３Ｂに示すように、基板主表面の各所に散らばった凸部１５に対応する位置に形成することができる。他方、第三の構成を第一あるいは第二の構成とは無関係に独立して実施することもできる。図７Ｅにおいては、基板１の主表面に凸部１５が形成されておらず、絶縁層３にはフォトリソグラフィー等にて半導体層露出部３５が形成されている。
次に、本発明に係る太陽電池の第四の構成は、半導体基板の主表面が絶縁膜で被覆されている太陽電池において、絶縁膜にて被覆されていない半導体層露出領域が主表面に複数形成されてなり、それら半導体層露出領域の一部のものにおいて、出力取出用電極が半導体層に直接接して形成される一方、出力取出用電極が形成されない残余の半導体層露出領域が透明な補助絶縁層にて被覆されていることを特徴とする。
半導体層露出領域において出力取出用電極が半導体層に直接接して形成される太陽電池の構成においては、例えば前述のように半導体基板の主表面の凹凸プロファイルを利用して、いわば偶発的に半導体露出領域を形成する形にすると、出力取出用電極を形成したときに、必ずしも全ての半導体露出領域が出力取出用電極とのコンタクトホールとして利用されず、出力取出用電極の形成領城から外れた位置にある半導体露出領域が残ってしまう場合がある。上記第四の構成では、コンタクトホールとして利用されないそのような残余の半導体層露出領域を透明な補助絶縁層にて被覆することで半導体層露出領域をパッシベーションでき、半導体層露出領域から半導体層に汚れ付着等による望まざるリーク電流等が生ずることを効果的に防止することができる。また、補助絶縁層は透明に構成されるから、該補助絶縁層形成によるシャドウイングロスも生じにくい。なお、このような補助絶縁層は、上記残余の半導体層露出領域と絶縁膜と出力取出用電極とを一括して覆うものとすれば形成が容易であり、製造コストを削減することができる。
上記本発明に係る太陽電池の第四の構成は、前述の第一の構成あるいは第二の構成と組み合わせることが可能である。例えば、図７Ｆでは、半導体層露出領域５が凸部１５の頂上部２５に形成され、出力取出用電極７はこの半導体層露出領域５にて半導体層２に直接接している。他方、第一の構成あるいは第二の構成と無関係に第四の構成を実施することもできる。図７Ｇに示す例では、基板１の主表面に凸部１５が形成されておらず、絶縁層３にはフォトリソグラフィー等にて半導体層露出部３５が形成されている。いずれの構成においても、補助絶縁層１０は、残余の半導体層露出領域５’と絶縁膜３と出力取出用電極７とを一括して覆うものとなっている。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係るいくつかの実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図面において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１Ａは、本発明の太陽電池の一実施形態を模式的に示す断面図である。該太陽電池１００は、シリコン単結晶基板１（以下、単に基板１と記載する：本実施形態ではｐ型とする）の第一主表面側に不純物の拡散層２（本実施形態ではｎ型とする）が形成され、ｐ−ｎ接合部をなしている。この拡散層２のように半導体基板の表面近傍に新たに形成された層を本発明においては半導体層２と総称する。半導体層２の表面には、絶縁膜（パッシベーション膜）３、透明導電層６及び出力取出用電極７がこの順序にて形成されている。
ここで、基板１の第一主表面には凹凸部が形成され、絶縁膜３はその凹凸部を覆う形で形成されている。そして、凹凸部を形成する多数の凸部１５の一部のものの頂上部２５を包含する形にて、絶縁膜３にて被覆されていない半導体層露出領域５が形成されている。図１９Ａに拡大して示すように、該半導体層露出領域５内において凸部１５の頂上部２５の先端高さ位置は、該半導体層露出領域５の外周縁における絶縁膜３の最大高さ位置（すなわち絶縁膜３の内周縁１１の最大高さ位置）よりも高くなっている。そして、透明導電層６は、半導体層露出領域５内の凸部１５の頂上部２５において、半導体層２に直接接触しており、その上に形成された出力取出用電極７は、透明導電層６を介して半導体層２にいわば間接的に接触する形となっている。
半導体層露出領域５は、当該半導体層露出領域５の形成される基板１の主表面（ここでは第一主表面）において、合計面積率が１％以下となるように形成するのがよい。半導体層露出領域５は透明導電層６とのコンタクトホールとして機能し、該位置では表面再結合速度が非常に大きくなるから、上記合計面積率を１％以下にすることにより、実効的な表面再結合速度を低減することが可能である。これにより開放電圧及び変換効率を向上させることができる。他方、該形成面積率は最低でも０．００１％程度確保されていないと、コンタクト近傍の電流集中により抵抗が増加して十分な変換効率の向上が見込めなくなる。
基板１の構成材料である単結晶シリコンは波長４００〜１１００ｎｍの領域で６．００〜３．５０の大きな屈折率を持つため、太陽光線が入射したときの反射損失が問題となる。上記の凹凸部は主として太陽電池の受光面となる第一主表面の反射防止のために形成されるものであり、図２Ａに示すように、外面が（１１１）面の多数のピラミッド状突起５５からなるランダムテクスチャ構造とすることができる。このようなテクスチャ構造は、シリコン単結晶の（１００）面を、ヒドラジン水溶液や水酸化ナトリウムなどのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより形成することができる。半導体層露出領域５は、そのピラミッド状突起５５の先端部を含むように形成できる。
また、この他にも、図２Ｂに示すように、Ｖ溝が一定間隔で配列した形態のもの（溝内面は、例えばシリコン単結晶の互いに交差する（１１１）面である）を採用することもできる。このようなＶ溝は、フォトリソグラフィーを用いて、例えば希釈ＮａＯＨ水溶液を用いた異方性エッチングにより形成できる。該形態では、隣接するＶ溝間に挟まれる三角屋根状形態のリブ状部５６が凸部であり、その稜線部が頂上部となる。半導体層露出領域５は、その稜線の例えば一部のみを含む形にて形成できる。本形態では、溝の形態をそろえることで、出力取出用電極を規則的な形状で形成でき、直列損失低減をより効果的に図ることができる。また、フォトリソグラフィーを用いれば、図２Ｃに示すように、図２Ｂのリブ状部５６を格子状にクロスさせた形態の格子状リブ５７ともできる。これは換言すれば、ピラミッド状の凹部を格子状に配列した形態の、いわゆる逆ピラミッド凹凸部を形成することである。これによると、表面反射を一層効果的に抑制することができる。
なお、反射防止効果が十分に得られ、かつ、頂上部のみを露出させた形にてエッチング保護膜４により覆う工程の実施の容易性を考慮すれば、形成する凸部１５の谷底部から頂上部までの最大高さを０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることが望ましい。
次に、絶縁膜３は酸化物系あるいは窒化物系のものを使用できる。ここでは、基板１がシリコン単結晶基板であり、絶縁膜３は、所定の雰囲気下での熱処理にて形成されたシリコンの酸化膜あるいは窒化膜（例えばＣＶＤ法により形成できる）として構成されている。これにより、絶縁膜３は表面再結合速度の小さなパッシベーション膜として機能する。
そして、絶縁膜３への半導体層露出領域５の形成方法は、図４を用いて既に説明した通りである。例えば弗酸等のエッチングに対して十分な耐性を有する高分子材料、例えばノボラック系樹脂等をレジスト材料として用いて塗布液を作製する。なお、塗布液の粘性は、適当な溶媒を用いて調整することができる。図８Ａに示すように、この塗布液を、公知の塗布方法、例えばスピンコート法あるいはスプレー法等により塗布する。すると、隣接する凸部１５，１５の間に形成される凹部１６には、塗布液が溜まって塗布層２４が形成される。次いで溶媒を蒸発・乾燥させると、図８Ｂに示すように、塗布層２４はレジスト層４’となり、凹部１６の底部付近を部分的に埋めた形となる。
そして、図８Ｃ及び図８Ｄに示すように、このような塗布層２４の形成及び乾燥を繰り返すことにより、レジスト層４’は次第に厚みを増してゆく。そして、凸部１５の頂上部２５が必要十分な高さだけ露出した状態になれば、レジスト層４’のそれ以上の形成を止め、図４Ｃに示すように、これを最終的なエッチング保護膜４として用いる。この状態で、基板の第一主表面側を、弗酸等を含有するエッチング液に浸漬し、凸部１５の突出した頂上部２５を覆う絶縁膜（例えば酸化シリコン膜）を溶解・除去すれば、半導体層露出領域５が形成される。エッチングが終了すれば、図４Ｄに示すように、エッチング保護膜４をアセトンやＭＥＫ（メチルエチルケトン）等の有機溶媒を用いて除去する。
エッチング保護膜４を形成する際に用いる塗布液は、適度に粘度調整したもの（例えば０．０４〜０．１Ｎ・ｓ／ｍ２）を使用する必要がある。もし、塗布液の粘度が過度に大きいと、図９Ａに示すように、塗布層２４の液面から露出しようとする凸部１５の頂上部２５に対し、表面張力により液が回り込む形で残留しやすく、乾燥後において、図９Ｂに示すように、凸部１５の頂上部２５に余分なエッチング保護膜４ａが残留し、エッチングの妨げとなる。これに対し、適度に粘度調整された塗布液を用いた場合は、図９Ｃに示すように、凸部１５の頂上部２５を液面から過不足なく露出させることができる。この場合、乾燥後に多少のエッチング保護膜４ａが頂上部２５に残留しても、図９Ｄに示すように、その残留膜は薄く多孔質のものとなるか、あるいは島状となって、絶縁膜３が少なくとも部分的には露出した状態を確実に形成することができる。この場合、この露出部からエッチング液が染み込むので、エッチング保護膜４ａが残留している部分の絶縁膜３も除去することができる。そして、このように凸部１５の山頂部におけるエッチング保護膜４ａの残留量を少なくすることで、図７Ｃに示すように、エッチング保護膜４ａの膜表面位置に対応して、半導体層露出領域５の外周縁をなす絶縁膜３の内周縁部上面１１を平坦に形成することが可能となる。これにより、絶縁膜３の残留が少なく、形成面積のばらつきも低く抑えた半導体層露出領域５を形成することが可能となる。
なお、ある凸部１５の周囲を完全に取り囲む形にエッチング保護膜４により覆うことができれば、図７Ｂあるいは図７Ｃに例示したように、凸部１５の基端側外周面が絶縁膜３にて覆われ、その凸部１５の先端部が絶縁膜３の上縁１１よりも突出する形で半導体層露出領域５を形成することができる。しかしながら、全ての凸部１５の高さが理想的に揃っているわけではなく、例えば図１０Ａに示すように、周囲に存在する凸部１５よりも高さの小さい凸部１５’が形成されていると、これがエッチング保護膜４中に完全に埋没してしまうこともある。この場合、これら凸部１５’の頂上部２５の絶縁膜３は当然に除去されない。図７Ｄにも、絶縁膜３の除去されない凸部１５’が形成される例を示している。これらの凸部１５’は、出力取出用電極７との接触を妨げない程度であれば、多少形成されていても差し支えないものである。
他方、エッチング保護膜４は、全ての凹部内に均一に充填されるのが理想的ではあるが、例えばランダムテクスチャ構造を採用した場合などにおいては、外部に開放した凹部など、図１０Ｂに示すように、塗布液の溜まりにくい凹部１６’が形成されていることもある。この場合、このような凹部１６’やこれに隣接する凸部３５にはエッチング保護膜４が十分に形成されないことから、半導体層露出領域５内において絶縁膜３が全体にわたって除去された凸部３５として存在する場合がある。
なお、図１１Ａに示すように、形成面積のばらつきが小さい半導体層露出領域５を一様に形成するには、図８Ｄに示すように、エッチング保護膜４の膜面高さ位置を略一定にそろえることが望ましい。
次に、透明導電層６は、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）あるいは酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）などの導電性酸化物被膜として構成することができる。具体的には、アンチモン（Ｓｂ）をドープした酸化スズ膜（いわゆるネサ膜）あるいはスズ（Ｓｎ）をドープした酸化インジウム膜（いわゆるＩＴＯ膜）が高導電率であり、本発明に好適に使用できる。このうちネサ膜は導電率が高く、太陽電池の直列抵抗の減少に特に貢献する。他方、ＩＴＯ膜はネサ膜よりは導電率が多少劣るが安価である。なお、上記ネサ膜やＩＴＯ膜以外にも、例えば、Ｃｄ２ＳｎＯ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４、ＺｎＳｎＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、イットリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ２Ｏ６、ＳｎをドープしたＧａＩｎＯ３などを透明導電層６の材質として使用することができる。
これらの導電性酸化物被膜は、気相成膜法、例えば化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）あるいはスパッタリングや真空蒸着などの物理蒸着法（Ｐｈｉｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）にて形成することができるが、ゾル−ゲル法など他の方法を用いて形成してもよい。図１１Ｂに示すように、透明導電層６は、半導体層露出領域５と絶縁膜３とを一括して覆うものとして形成され、図７Ｄあるいは図１１Ｃに示すように、該透明導電層６上に出力取出用電極７が形成される。これらの図では、出力取出用電極７はいずれも半導体層露出領域５に重なる位置関係にて形成されているが、透明導電層６の導電率が高いことから、図１２に示すように、出力取出用電極７の形成位置が半導体層露出領域５の位置から多少外れていても差し支えない。
太陽電池１００の直列抵抗を減少させる観点において、透明導電層６は、電気比抵抗を５×１０−５〜３×１０−４Ω・ｃｍ程度に調整しておくことが望ましい。例えば、スパッタリングにより作製したＩＴＯ膜は電気比抵抗の値を、例えば１×１０−４〜２．８×１０−４Ω・ｃｍとすることができる。他方、ネサ膜はＣＶＤ法により、例えば１×１０−４Ω・ｃｍ以下の低抵抗率の膜を得ることができる。
なお、上記の透明導電層６は、基板１を構成するシリコン単結晶と屈折率の異なるものを採用することで、反射防止膜として機能させることもできる。反射防止膜として機能させる場合、透明導電層６の構成材料の屈折率は１．５〜２．５であるのがよい。例えば、ネサ膜の場合、屈折率は２．０程度であり、その厚みを４０〜７０ｎｍ程度とする場合に、顕著な反射防止効果を得ることができる。なお、透明導電層６とともに、あるいは透明導電層６に代えて、反射防止膜を別途形成するようにしてもよい。例えば透明導電層６上にＭｇＦ２膜など屈折率が透明電極層６より低い膜を形成すれば、反射率がさらに低減し、生成電流密度をさらに高くすることができる。
出力取出用電極７は、銀粉末などの金属粉末を含有したペーストを用いて、スクリーン印刷等の公知の厚膜印刷法により所望の電極パターンを透明導電層６上に印刷して焼成することにより形成することができる。また、熱硬化型ペーストを使用することにより、より低温で出力取出電極７を形成することも可能である。図１７に示すように、基板１の第一主表面側は太陽電池の受光面となるので、出力取出用電極７は、ｐ−ｎ接合部４８への光の入射効率を高めるために、例えば内部抵抗低減のため適当な間隔で形成された太いバスバー電極と、そのバスバー電極から所定間隔で櫛型に分岐するフィンガー電極とを有するものとして構成できる。ただし、透明導電層６の導電率が十分に高い場合には、フィンガー電極を省略したり、あるいは形成する場合でもその形成間隔を広く設定したりすることが可能である。
なお、上記のようなスクリーン印刷を用いる場合、出力取出用電極７（バスバー電極あるいはフィンガー電極）の形成幅はある程度広くなる。この場合、図１Ａあるいは図７Ｄに示すように、出力取出用電極７は、半導体層露出領域５と周囲の絶縁層３とにまたがる形で形成される。スクリーン印刷により、このように特有の形態にて形成された出力取出用電極７は広幅であるから、シャドーイングロス低減のために複数本形成する電極の配列間隔を広くする必要がある。しかしながら、従来のファイヤースルー方式により製造された太陽電池と異なり、本構成では透明導電層６が形成されているから抵抗ロスが小さく、変換効率ηを高めることができる。
図１Ａに戻り、基板１の第二主表面には、裏面反射防止のための凹凸部が形成され、絶縁膜３がそれら凹凸部を覆う形で形成されている。また、凸部１５の山頂部に半導体層露出部５が形成されている。ただし、該第二主表面側は受光面とはならないため、その全面が出力取出用電極８により覆われている。なお、太陽電池セルの軽量化のため基板１の厚さを薄くする場合は、第二主表面側の電極８での少数キャリアの再結合・消滅を防止するために、図１Ｂに示すように、該第二主表面側に基板１と同一導電型であってより高濃度の高濃度拡散層９を形成することができる（いわゆるＢＳＦ（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ）層）。
以下、図１の太陽電池１００の作用について説明する。太陽電池１００は、図１６に示すように、光照射により、禁制帯幅以上のエネルギーを有するフォトンを吸収すると、ｐ型領域及びｎ型領域では光励起により電子と正孔とが少数キャリアとして生成し、それぞれ接合部に向けて拡散する。接合部には、電気二重層の形成により内部電界（いわゆる「作りつけられた（ｂｕｉｌｄ−ｉｎ）電界」）が生じており、少数キャリアとして拡散してきた電子と正孔とはこの内部電界により、電子はｎ型領域に、正孔はｐ型領域にそれぞれ引き込まれて分離され、多数キャリアとなる。その結果、ｐ型領域とｎ型領域とはそれぞれ正と負とに帯電して、各部に設けた電極（図１：７，８）間に太陽電池の起電力ΔＥが生ずる。
ここで、絶縁膜にて基板表面をパッシベーションする場合、コンタクトホールをファイヤースルー方式にて形成すると、半導体層２、ここでは表面ｎ型層であるエミッタ層のドーパント濃度を３×１０２０ｃｍ−３（シート抵抗換算：４０Ω／□）以下程度に設定しなければ、ファイヤースルーにて形成される電極接触部の抵抗を十分な値、例えば０．０１Ωｃｍ２程度まで下げることができない。つまり、ファイヤースルー方式では接触抵抗ロスを軽減するために、必然的に半導体層２のドーパント濃度を上げざるをえなかった。また、スクリーン印刷にて形成される出力取出用電極７の幅が細くても１００μｍ以上は確保しなければならず、また、シャドーイングロスを５％前後にするには例えば電極間ピッチを２〜３ｍｍにする必要があった。
しかしながら、図１の太陽電池１００の構成によると、コンタクトホールとなる半導体層露出領域５を、ファイヤースルー方式を用いず、しかも単純なエッチングにより簡単に形成することができる。従って、当然に半導体層２のドーパント濃度も３×１０２０ｃｍ−３（シート抵抗換算：４０Ω／□）より小さい値に設定することが可能となる。また、図１３Ｂに示すように、透明導電層６を用いているから、透明電極層６を用いない図１３Ａの場合と比較して、半導体層２内において横方向に電流を長い距離流す必要がなくなる。例えば、透明導電層６としてネサ膜やＩＴＯ膜を使用する場合、反射防止膜として利用する厚み（４０〜７０ｎｍ）があれば、そのシート抵抗は１０〜２５Ω／□程度と低くできる。これにより、透明導電層６上に設けられる出力取出用電極７は従来のもの（２〜３ｍｍ）に比べ、例えば２倍にしても直列抵抗がそれほど増加しないので、シャドウイングロスを大幅に軽減することができる。
なお、上記実施形態では、凹凸部をエッチングにて形成したが、機械的加工により凹凸部を形成することもできる。例えば、図２Ｂに例示するような溝形態のものは、切削加工により簡単に形成することができる。例えば軸線方向に複数配列した回転刃を基板表面から所定深さまで食い込ませる形で回転させつつ、基板と回転刃とを溝形成方向に相対移動させることにより、複数列の溝部を一括して形成することができる。
なお、本発明においては、直列抵抗がそれほど増加する心配のない場合には、図７Ａ〜図７Ｃあるいは図５に示すように、透明導電層６を省略し、半導体層露出領域５において出力取出用電極７を半導体層２に直接接触させることができる。この場合、図７Ｆに示すように、出力取出用電極７が形成されない残余の半導体層露出領域５’を補助絶縁層１０にて被覆することができる。この図の例では、補助絶縁層１０は、出力取出用電極７を形成した後、上記残余の半導体層露出領域５’と絶縁膜３と出力取出用電極７とを一括して覆うものとして形成されている。補助絶縁層１０の材質としては、窒化珪素、酸化珪素等の無機系絶縁膜を採用することができる。この場合、補助絶縁層１０の形成厚さを適度に調整することで、これを反射防止膜としても機能させることができる。
（実験例）
以下、本発明の効果を確認するために行なった実験結果について説明する。
（実験例１）
図１Ａに示す太陽電池を、図３のフローチャートを示す工程にて作製した。まず、シリコン単結晶インゴットから切り出されたアズスライス状態のｐ型結晶シリコン基板１（抵抗率２Ω・ｃｍ（ドーパント濃度７．２×１０１５ｃｍ−３）のボロンドープ品）を用意した。なお、基板１の厚さは３００μｍである。該基板１は、水酸化ナトリウム水溶液（濃度：４０質量％）により化学エッチングして、スライスによるダメージ層を取り除いた後、イソプロピルアルコールを加えた水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３質量％）に浸し、ウェットエッチングすることにより、図２Ａに示すランダムテクスチャ形態の凹凸部を基板１の両主表面に形成した。
凹凸形成の終了した基板１を洗浄後、リンを熱拡散することによりシート抵抗２００Ω／□のｎ型拡散層２（リン拡散層）を、第一主表面に形成した。次いで、基板表面に生じたリンガラスをエッチングして除去した後、酸化を行い、厚さ約５ｎｍの二酸化珪素膜を絶縁膜３として両主表面に形成した。そして、塗布液をスピンオン法で順次乾かしながら両面に塗布することにより、図４に示すように凸部１５の頂上部２５のいくつかが飛び出すように、ノボラック樹脂を主体とするエッチング保護膜４を形成した。引き続き濃度１０質量％の弗酸水溶液中に浸漬して、その頂上部２５の絶縁膜３のみをエッチングし、半導体層露出部５を形成した。次いで、基板をアセトンに浸漬してエッチング保護膜４を溶解・除去した。
次に、基板１の第一主表面に、透明導電層６としてアンチモンをドープした二酸化スズ膜を常圧ＣＶＤにより堆積した。この透明導電層６の膜厚は、反射防止膜も兼ねるため６０ｎｍとした。次に、基板１の第一主表面に、銀ペーストを用いたスクリーン印刷法により表面に、図１７に示す形態の出力取出用電極７のパターンを、また第二主表面の全面にアルミニウムペーストを用いて出力取出用電極８のパターンをそれぞれ形成した。その後、温度４００℃で水素アニールを行い、太陽電池１００を完成させた（実施例品１）。
なお、上記リン拡散工程時に、表面にリン、裏面にボロンを同時に拡散した以外は、上記と同様の工程を用いて、図１Ｂに示すような、裏面に高濃度ｐ型拡散層９（ＢＳＦ層）を設けた太陽電池１０１のサンプルも作製した（実施例品２）。他方、上記と同一の基板１を用いて従来のファイヤースルー技術を用いて作製した太陽電池も作製した（比較例品）。なお、透明電極６は比較例品では形成していない。各太陽電池は、以下のようにして性能評価試験を行なった。すなわち、１０ｃｍ角の受光面積を有する太陽電池ユニットに組み立て、ソーラーシミュレータ（光強度：１ｋＷ／ｍ２、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）を用いて、温度２５℃での電流電圧特性を測定した。その結果を図１４に示す。また、表１にこれら太陽電池の太陽電池諸特性を示す。さらに、図１５にこれらの太陽電池の内部量子効率を示す。
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実施例品１及び実施例品２では、半導体表層部２であるエミッタ層のシート抵抗を２００Ω／□に設定できた。他方、ファイヤースルー方式を用いた比較例品では、該シート抵抗は４０〜５０Ω／□であった。そして、表１に示すように、比較例品に比べて実施例品１及び実施例品２では、フィルファクタが減少していないことがわかる。これは、実施例品１及び実施例品２において透明導電層のシート抵抗が低く、コンタクト抵抗の増加が抑制されたためであると考えられる。
また、比較例品と比べた場合、実施例品１及び実施例品２では開放電圧が大幅に向上している。これは、エミッタ層のドーパント濃度が低減され、表面再結合速度が低減されたたことと、半導体層露出領域５に基づくコンタクトホールの面積を制限できたための結果であると考えられる。なお、実施例品１及び実施例品２に使用した基板１は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による表面観察から、半導体層露出領域５の第一主表面における合計面積率は、おおよそ１％となっていることを確認した。
比較例品と比べた場合、実施例品１及び実施例品２では短絡電流も増加している。これは、シャドーイングロスの低減と短波長感度の増加によるものと考えられる。比較例品では電流はエミッタ層内を横方向に流れるが、本実施例では代わりに透明導電層６内を流れる。透明導電層６のシート抵抗は約１０Ω／□であり、比較例品と比べて、電極ピッチを例えば２倍にしても同程度の抵抗ロスで済む。よって、シャドーイングロスを半分にでき、これが短絡電流の増加に大きく寄与したものと考えられる。また、図１５に示すように、実施例品１及び実施例品２は短波長感度も増大していることがわかる。これは上記説明したように、エミッタ層のドーパント濃度が低くなり、表面再結合速度が低減されたことによる。
そして、実施例品１及び実施例品２では、開放電圧、短絡電流及びフィルファクタが各々増加したことにより、２０％前後の変換効率を得ることができた。特に、裏面側にＢＳＦ層を導入した実施例品２では変換効率が２０％を越える太陽電池が得られた。
なお、本実施例における太陽電池では、裏面全面に電極を形成しているが、裏面側にも表面同様、透明導電膜と櫛形電極を形成し、裏面側からも光が入射する構造にしても構わない。また、２００Ω／□のｎ型拡散層を形成したが、１００Ω／□より高い値にできれば、短波長感度が増大し、太陽電池特性が向上する。さらに、作製プロセスにおいて、本実施例では絶縁膜として酸化膜（二酸化珪素膜）を利用したが、窒化珪素膜でも構わない。また、拡散層の形成には熱拡散法を用いたが、イオン打ち込み法やスピンオン法など、本発明の構造が形成可能であれば、いかなる手段を用いることも可能である。
（実験例２）
図５に示す構造の太陽電池１０３を以下のようにして作製した。まず、ＣＺ法にて作製したｐ型単結晶シリコン基板１（厚さ２５０μｍ、抵抗率０．５Ω・ｃｍのガリウムドープ品）を用意し、実験例１と同様にダメージ層をエッチングした後、両面にランダムテクスチャ面を形成した。テクスチャ形成後、Ｐ２Ｏ５を含有する塗布剤を塗布し、８５０℃で熱拡散を行い、表面にシート抵抗が約１００Ω／□のｎ型拡散層２を形成した。
その後、８００℃でパイロジェニック酸化を行い、さらに、実験例１と同様の方法で半導体層露出領域５を形成した。この後、実験例１と同様の出力取出用電極７，８を第一及び第二主表面にそれぞれ形成した。続いて、反射防止膜を兼ねた補助絶縁膜１０として窒化珪素膜をプラズマＣＶＤによって形成し、太陽電池１０３を完成させた（実施例品３）。この際、基板温度は４００℃に設定し、膜堆積後に、実験例１と同様の水素アニール処理を行った。該実施例品３について、実験例１と同様に性能評価試験を行なった。結果を表２に示す
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これによると、実施例品３では、前述の実施例品１及び２と比較して短絡電流が減少し、一方で、開放電圧が増加していることがわかる。短絡電流が減少した原因は電極幅、電極ピッチが従来方式のものと変わらないためであると考えられる。つまり、表１に示した実施例品１及び２と比較してシャドーイング面積が増加したことによる。一方、開放電圧が増加した理由は、基板抵抗率を２．０Ω・ｃｍから０．５Ω・ｃｍに下げたことによるものと考えられる。一般的に基板抵抗率を下げると逆飽和電流密度が減少し、開放電圧は増加する。しかし、ｐ型基板において抵抗率が２．０Ω・ｃｍ程度の場合、光劣化の問題を検討しておく必要がある。光劣化とは、太陽電池セルに強い光を照射すると太陽電池基板のライフタイムの低下が起こり、十分な変換効率を得ることができなくなる現象である。
この光劣化の有無を調べるために、上記ガリウムドープＣＺシリコン単結晶基板を用いて作製した太陽電池と、通常のボロンドープＣＺシリコン単結晶基板（抵抗率０．５Ω・ｃｍ）を用いた以外は全く同様の方法にて作製した太陽電池とを、２５℃にて、上記ソーラーシミュレータの下で疑似太陽光を照射し続け、電流電圧特性の光照射時間依存性を調べた。その結果、ボロンドープ基板から作製された太陽電池は擬似太陽光下で１０時間照射すると、１割程度の変換効率の劣化がみられた。それに対し、ガリウムドープ基盤を用いた太陽電池は、若干の変換効率の変動が見られたが、劣化に相当する特性の変化は見られなかった。このように、ガリウムドープ基板を利用することで光劣化の問題は回避でき、開放電圧と変換効率を改善することができた。なお、本実施例ではＣＺ法によるガリウムドープのｐ型基板を利用したが、格子間酸素濃度を数ｐｐｍ以下としたＭＣＺ基板、ＦＺ基板でも光劣化問題は回避可能である。また、ｎ型基板を用い、ボロン等を用いてｐ型のエミッタ層を形成しても光劣化問題は回避可能である。
（実験例３）
図６に示す太陽電池１０４を以下のようにして作製した（なお、図６では煩雑となることを避けるため、凹凸部及び反射防止膜を描かずに、表面近傍の部分のみを示した）。まず、ＣＺ法にて作製したｐ型単結晶シリコン基板１（厚さ２５０μｍ、抵抗率２Ω・ｃｍのボロンドープ品）を用意し、ダイサを用いて、第一主表面に断面が三角形をしたリブ状の凸部４５，４５を２ｍｍ間隔で形成した（凸部４５，４５の間の領域は凹部とみなすことができる）。この際、基板１の第一主表面から各凸部４５，４５の頂上までの高さを約３０μｍとした。
次に、ダメージ層を化学エッチングした後、両主表面に凹凸部として、高さ５μｍ程度のランダムテクスチャ構造を形成した。その後、実験例２と同様に熱拡散を行い、表面にシート抵抗が約１００Ω／□のｎ型拡散層２を形成し、続いて、熱酸化を行うことにより絶縁膜３としての酸化膜を形成した。そして、第二主表面側に実験例１と同様の方法によりエッチング保護膜を形成する一方、第一主表面にはエッチング保護膜として、ゴム系樹脂からなる耐フッ酸仕様の印刷レジストを、厚さ２０μｍとなるようにスクリーン印刷を用いて塗布した。こうすることにより、最初にダイサで形成した凸部４５，４５の頂上部２５が稜線方向に周期的に印刷レジスト表面から突き出ることになる。
レジストを乾燥後、１０質量％フッ酸水溶液に基板１を浸漬し、凸部４５，４５の頂上部２５に半導体層露出部５を形成した。次いで、溶媒を用いてレジストを洗い流した後、スクリーン印刷法により、第一主表面には銀ペーストを用いて図６に示す出力取出用電極７のパターンを、第二主表面にはアルミニウムペーストを用いて全面に出力取出用電極８のパターンを形成した。この時、第一主表面側の出力取出用電極７は、凸部４５，４５の頂上の半導体層露出部５に重なる形で印刷されるよう、位置合わせする必要があるが、コンタクト幅に対して電極７の幅が半導体層露出部５の幅の１０倍程度あるため、比較的ラフに位置合わせが可能である。続いて、反射防止膜としてＴｉＯ２膜（図示せず）を常圧ＣＶＤによって６０ｎｍの厚さに形成し、太陽電池１０４を完成させた（実施例品４）。
該実施例品４の性能評価を実験例１と同様に行なったところ、開放電圧０．６６７Ｖ、短絡電流密度３６．９ｍＡ／ｃｍ２、フィルファクタ０．７７０、変換効率１９．０％が得られ、従来のスクリーン印刷／ファイヤースルー方式より特性が向上した。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、本発明に係る太陽電池の第一例の断面構造を示す模式図。
図１Ｂは、本発明に係る太陽電池の第二例の断面構造を示す模式図。
図２Ａは、半導体基板に形成する凹凸部の形態の第一例を示す斜視図。
図２Ｂは、同じく第二例を示す斜視図。
図２Ｃは、同じく第三例を示す斜視図。
図３は、実験例における太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
図４Ａは、本発明における半導体層露出領域の形成方法を示す工程説明図。
図４Ｂは、図４Ａに続く工程説明図。
図４Ｃは、図４Ｂに続く工程説明図。
図４Ｄは、図４Ｃに続く工程説明図。
図５は、実験例２で用いた太陽電池の断面構造を示す模式図。
図６は、実験例３で用いた太陽電池の要部を拡大して示す斜視図。
図７Ａは、本発明の太陽電池の、要部断面構造の第一例を示す模式図。
図７Ｂは、同じく第二例を示す模式図。
図７Ｃは、同じく第三例を示す模式図。
図７Ｄは、同じく第四例を示す模式図。
図７Ｅは、同じく第五例を示す模式図。
図７Ｆは、同じく第六例を示す模式図。
図７Ｇは、同じく第七例を示す模式図。
図８Ａは、塗布液を用いてエッチング保護膜を段階的に厚く形成する例を示す工程説明図。
図８Ｂは、図８Ａに続く工程説明図。
図８Ｃは、図８Ｂに続く工程説明図。
図８Ｄは、図８Ｃに続く工程説明図。
図９Ａは、塗布液の粘度とエッチング保護膜の形成状態との関係を説明する図。
図９Ｂは、図９Ａに続く説明図。
図９Ｃは、図９Ｂに続く説明図。
図９Ｄは、図９Ｃに続く説明図。
図１０Ａは、エッチング保護膜の形成形態と、半導体層露出部の形成態様との関係を例示して示す断面模式図。
図１０Ｂは、同じく別例を示す断面模式図。
図１１Ａは、透明導電層を組み込んだ本発明の太陽電池の、製造工程の第一例を示す断面模式図。
図１１Ｂは、同じく第二例を示す断面模式図。
図１１Ｃは、同じく第三例を示す断面模式図。
図１２は、透明導電層を組み込んだ本発明の太陽電池における、出力取出用電極の形成態様の変形例を示す断面模式図。
図１３Ａは、透明導電層の有無による、表層部を流れる電流経路の違いを説明する図。
図１３Ｂは、図１３Ａに続く説明図。
図１４は、実験例１における各太陽電池の電流電圧特性を示すグラフ。
図１５は、同じく内部量子効率と波長との関係を示すグラフ。
図１６は、ｐ−ｎ接合を利用した太陽電池の原理説明図。
図１７は、受光面側における出力取出用電極の形成形態の一例を模式的に示す斜視図。
図１８は、太陽電池の電流電圧曲線の説明図。
図１９Ａは、本発明と従来方法との半導体層露出部の形成形態の違いを対比して説明する模式図。
図１９Ｂは、図１９Ａに続く説明図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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