(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性および信頼性の高い太陽電池を提供する。【解決手段】第１導電型の基板の１つの面上にｉ型非晶質層と、第２導電型の非晶質層をこの順に積層する工程と、第２導電型の非晶質層上に、剥離層を選択的に形成する工程と、第２導電型の非晶質層および剥離層上に金属層を積層する工程と、剥離層を樹脂層近傍の金属層とともに剥離して樹脂層下の第２導電型の非晶質層を露出させて第１の開口部を形成する工程と、第１の開口部の前記第２導電型の非晶質層およびｉ型非晶質層を除去して基板面を露出させる工程と、基板面および金属層上に、ｉ型非晶質層と第１導電型の非晶質層をこの順に形成する工程と、ｉ型非晶質層および第１導電型の非晶質層の一部を除去して金属層を露出させて第２の開口部を形成する工程と、第１の開口部および第２の開口部に電極を形成する工程をこの順に含む。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板の１つの面上にｉ型非晶質層と、第２導電型の非晶質層をこの順に積層する工程と、
前記第２導電型の非晶質層上に、剥離層を選択的に形成する工程と、
前記第２導電型の非晶質層および前記剥離層上に金属層を積層する工程と、
前記剥離層を前記樹脂層近傍の金属層とともに剥離して前記樹脂層下の第２導電型の非晶質層を露出させて第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部の前記第２導電型の非晶質層およびｉ型非晶質層を除去して基板面を露出させる工程と、
前記基板面および前記金属層上に、ｉ型非晶質層と第１導電型の非晶質層をこの順に形成する工程と、
前記ｉ型非晶質層および前記第１導電型の非晶質層の一部を除去して金属層を露出させて第２の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部および前記第２の開口部に電極を形成する工程をこの順に含む太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記剥離層は、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記剥離層は、粘着剤付治具により半導体基板と剥離用樹脂層の界面から剥離される請求項１または請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記剥離層は、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法により形成される請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
第１導電型基板と、
前記第１導電型基板上の第１の領域に形成された第１のｉ型非晶質層と、
前記第１のｉ型非晶質層上に形成された第１導電型非晶質層と、
前記第１導電型非晶質層上に設けられた第１の電極と、
前記第１導電型基板上の第２の領域に形成された第２のｉ型非晶質層と、
前記第２のｉ型非晶質層上に形成された第２導電型非晶質層と、
前記第２導電型非晶質層上に形成された金属層と、
前記金属層上に設けられた第２の電極を有し、
前記第１の電極が設けられた開口部に面する金属層の側面は、基板の電極形成面側から見て略直線状である太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板に薄い真性半導体薄膜（ｉ層）を介して薄膜の不純物ドープシリコン層からなる接合或いはＢＳＦ（Back Surface Field）層を形成するヘテロ接合型太陽電池において、半導体基板の裏面にｐ型とｎ型との両方の不純物ドープ薄膜を交互に配置し、エミッタおよびベースの両電極を裏面側に形成することにより、受光面側の電極によるシャドーロスを抑制したバックコンタクトヘテロ接合型太陽電池が提案されている。
【０００３】
特許文献１によれば、ｎ型半導体基板の受光面の反対の面（裏面）側には、パッシベーション膜として酸素を含む酸素含有真性シリコン膜が形成され、酸素含有真性シリコン膜上には、ｎ型半導体基板１と反対の導電型（ｐ型）を有するｐ型半導体接合領域と、ｎ型半導体基板と同じ導電型（ｎ型）を有するｎ型半導体接合領域とがそれぞれ櫛形形状に形成され、そして、ｎ型半導体基板１の裏面において、ｐ型半導体接合領域とｎ型半導体接合領域とは、櫛形形状においてそれぞれ櫛歯に相当する部分が１本ずつ交互に噛み合わさるように配置された。すなわち、ｐ型半導体接合領域の櫛形形状において櫛歯に相当する領域の１本１本と、ｎ型半導体接合領域の櫛形形状において櫛歯に相当する領域の１本１本とが１本ずつ交互に噛み合わさるように配置されてなるバックコンタクトヘテロ接合型の太陽電池が記載されている。
【０００４】
この太陽電池においては反射防止膜側が受光面とされ、太陽光が入射される。この太陽電池は、ｐ型集電極およびｎ型集電極が、太陽電池の裏面側にのみ配されたヘテロ構造の裏面接合型太陽電池である。これにより、実施の形態１にかかる太陽電池は、受光面側のシャドーロスを抑制して光電変換効率の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３９４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のようなヘテロ接合型バックコンタクトの太陽電池は、裏面にｐ型の非晶質シリコン膜の領域とｎ型の非晶質シリコン膜の領域からなるパターンを形成する必要があるが、このパターン形成するための製造コストを抑制することが困難であった。また、変換効率を向上させるためには、裏面に形成される電極の面積を増やす必要があるが、ｐ電極とｎ電極間の間隔が小さくなると、両電極が短絡しやすくなるという問題があり、電極形成の精度を高めるためにコスト高になり生産性を向上させることが難しかった。
【０００７】
本発明は上述の課題を鑑みなされたものであり、生産性および信頼性の高い太陽電池および太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池の製造方法は、第１導電型の基板の１つの面上にｉ型非晶質層と、第２導電型の非晶質層をこの順に積層する工程と、第２導電型の非晶質層上に、剥離層を選択的に形成する工程と、第２導電型の非晶質層および剥離層上に金属層を積層する工程と、剥離層を樹脂層近傍の金属層とともに剥離して樹脂層下の第２導電型の非晶質層を露出させて第１の開口部を形成する工程と、第１の開口部の前記第２導電型の非晶質層およびｉ型非晶質層を除去して基板面を露出させる工程と、基板面および金属層上に、ｉ型非晶質層と第１導電型の非晶質層をこの順に形成する工程と、ｉ型非晶質層および第１導電型の非晶質層の一部を除去して金属層を露出させて第２の開口部を形成する工程と、第１の開口部および第２の開口部に電極を形成する工程をこの順に含むものである。
【０００９】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、剥離層は、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂であるものを含む。
【００１０】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、剥離層は、粘着剤付治具により半導体基板と剥離用樹脂層の界面から剥離されるものを含む。
【００１１】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、剥離層は、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法により形成されるものを含む。
【００１２】
本発明の太陽電池は、第１導電型基板と、第１導電型基板上の第１の領域に形成された第１のｉ型非晶質層と、第１のｉ型非晶質層上に形成された第１導電型非晶質層と、第１導電型非晶質層上に設けられた第１の電極と、第１導電型基板上の第２の領域に形成された第２のｉ型非晶質層と、第２のｉ型非晶質層上に形成された第２導電型非晶質層と、第２導電型非晶質層上に形成された金属層と、金属層上に設けられた第２の電極を有し、第１の電極が設けられた開口部に面する金属層の側面は、基板の電極形成面側から見て略直線状であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、生産性および信頼性の高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的平面図である。
【図６】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の太陽電池の製造工程に使用されるメタルマスクの平面図である。
【図１１】本発明の太陽電池を示す平面図である。
【図１２】本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の太陽電池の端部を示す模式的断面図である。
【図１４】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図１５】本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。
【図１６】本発明の太陽電池および太陽電池の製造方法を示す模式的断面図である。
【図１７】本発明の太陽電池および太陽電池の製造方法を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについて詳細な説明は繰り返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１から図９は、本発明の太陽電池の製造工程を示す模式図であり、太陽電池の裏面電極のパターンの一部に相当する部分を製造工程に沿って示すものである。まず、図１に示すように、第１の導電型であるｎ型の単結晶シリコンからなる半導体基板１１を準備する。半導体基板１１としては、ｎ型単結晶シリコンが望ましいが、基板に限定されず、従来から公知の半導体基板を用いることも可能である。半導体基板１１は、受光面のその反対側に設けられた裏面を有する。また、太陽電池の受光面の表面反射を低減させるための受光面に凹凸を形成したテクスチャ構造は、たとえば、半導体基板１１の受光面をテクスチャエッチングすることなどにより形成することができる。また、テクスチャを形成したシリコン基板上にパッシベーションおよび反射防止のためにＳｉＮなどを形成し、必要に応じて保護膜をさらに形成する工程を、本発明の裏面パターン形成前に実施しておくが、図面では省略する。
【００１７】
半導体基板１１の厚さは、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができ、好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。また、半導体基板１１の比抵抗も、特に限定されないが、たとえば０．１Ω・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下とすることができる。
【００１８】
続いて、半導体基板１１の受光面の反対側の面全面にｉ型のアモルファスシリコンを例えば、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により積層してｉ型非晶質層１４を形成する。ｉ型非晶質層１４の層厚は、例えば、３ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることができる。続いて、ｉ型非晶質層１４上にｐ型アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により第２の導電型の非晶質層であるｐ型非晶質層１５を積層する。ｐ型非晶質層１５の層厚は、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００１９】
次に、図２に示されるように、ｐ型非晶質層１５上に、剥離層である、剥離用樹脂層１２を形成する。まず、剥離用樹脂層１２をスクリーン印刷法により所望のパターンに形成する。剥離用樹脂層１２の厚さは、１０μｍ程度であり、スクリーンとしてステンレス１２０メッシュを使用することができる。また、剥離用樹脂層１２として用いる材料として、例えば十条ケミカル（株）のＧＥＣ−６Ｓ、ＧＥＣ-１０Ｈ等を使用することができる。剥離層としては、次の工程で積層する金属層よりも半導体基板との密着性が低く、半導体基板から剥離しやすい層であることが必要である。なお、インクジェット印刷法で剥離層を形成することも可能である。
【００２０】
次に、紫外線を照射し剥離用樹脂１２を硬化させる。硬化はランプ強度１２０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを用いる。このとき、ランプの照射距離は約１０ｃｍで行う。このようにして、ｐ型非晶質層１５上に剥離用樹脂層１２が選択的に半導体基板上の第１の領域に形成される。
【００２１】
続いて、図３に示されるように、ｐ型非晶質層１５および剥離用樹脂層１２上に、金属層１９を形成する。金属層１９は、Ｔｉ層１６、Ａｇ層１７およびＴｉ層１８を順次積層したものである。まず、Ｔｉ層１６を蒸着法あるいはスパッタ法により、ｐ型非晶質層１５および剥離用樹脂層１２上に、形成する。Ｔｉ層１６の厚さは、例えば、３ｎｍ程度である。
【００２２】
次に、Ｔｉ層１６上に、Ａｇを蒸着あるいはスパッタしてＡｇ層１７を形成する。Ａｇ層１７の厚さは、例えば、５０ｎｍから１００ｎｍ程度であり、剥離用樹脂層１２の厚さよりも薄いことが好ましい。
【００２３】
次に、Ａｇ層１７上に、Ｔｉを蒸着あるいはスパッタしてＴｉ層１８を形成する。Ｔｉ層１８の厚さは１０ｎｍ程度である。このようにして、Ｔｉ層１６、Ａｇ層１７およびＴｉ層１８からなる金属層１９が形成される。また、Ｔｉ層１６、Ｔｉ層１８の代わりに、透明電極やＡｌ、Ｎｉ等の金属を用いて金属層１９を形成しても良い。また、Ｔｉ層１６、Ａｇ層１７およびＴｉ層１８からなる金属層１９の代わりにＴｉを数％含有するＡｇ層を用いても良い。このようにして、受光面の反対側全面のｐ型非晶質層１５の面が金属層１９で覆われる。
【００２４】
次に、図４に示されるように、粘着ローラを用いて剥離用樹脂層１２をｐ型非晶質層１５から剥離する（剥離工程）。剥離用樹脂層１２は、ｐ型非晶質層１５上に直接形成されており、剥離用樹脂層１２が形成されていない部分よりもｐ型非晶質層１５から剥離されやすくなっている。そのため、粘着ローラにより、剥離用樹脂層１２が剥離されてｐ型非晶質層１５が露出することにより、ストライプ状の開口部２０が形成される。
【００２５】
粘着ローラの粘着材が金属層１９上やｐ型非晶質層１５上に残留する場合には、剥離工程後、洗浄してもよい。特に粘着ローラでなくとも、剥離樹脂層１２を剥がすための力をかける手段であれば良い。例えば超音波洗浄を用いても剥離樹脂層１２上の積層膜を剥離することは可能である。剥離用樹脂層１２は、温水により膨潤して剥離する性質を有するＧＥＣ−６Ｓ等の樹脂を用いれば、粘着ローラよりも効率的に剥離することができる。
【００２６】
剥離用樹脂層１２上に形成された、Ｔｉ層１６、Ａｇ層１７およびＴｉ層１８は、剥離用樹脂層とともに剥離される。例えば、開口部２０の幅は３００μｍ程度であり、開口部と隣の開口部の間の金属層の幅は５００μｍ程度にすることができる。
【００２７】
図５は、開口部２０を受光面と反対側の裏面からみた平面の部分模式図であるが、この時形成される開口部２０は、スクリーン印刷法等で形成した剥離用樹脂層１２を剥離して形成されるため、剥離が困難な形状であれば、生産性、信頼性を損なう可能性があるが、
また、一般的に、粘着ローラは直線的に動くことから、剥離樹脂が存在する輪郭が略直線状であることで剥離層が速やかに剥離することができるので生産効率が向上する。
【００２８】
開口部の輪郭である金属層１９の側面は、剥離層１２の輪郭に対応した形状であり、略直線形状であるが、多少波打った直線形状である。金属層１９の側面は、フォトエッチングを用いて形成する方法で形成されたような凹凸のない形状の輪郭ではないが、セル特性を損なうことはない。また、このような輪郭の特徴から、本実施例の製造方法を推測することができる。
【００２９】
次に、図６に示されるように、金属層１９をメタルマスクとして利用し、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液でエッチングを行う。アルカリエッチング工程により、開口部２０に露出したｐ型非晶質層１５およびその下部にあるｉ型非晶質層１４はエッチングされて、開口部２０において半導体基板１１の表面が露出する。
【００３０】
次に、図７に示されるように、半導体基板１１の受光面の反対側の面全面にｉ型のアモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により積層してｉ型非晶質層２１を形成する。ｉ型非晶質層２１の層厚は、例えば、３ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることができる。続いて、ｉ型非晶質層２１上にｎ型アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法によりｎ型非晶質層２２を積層する。ｎ型非晶質層２２の層厚は、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００３１】
このようにして、半導体基板１１の受光面の反対側から見た面の全面にｉ型非晶質層２１および、ｎ型非晶質層２２が形成される。すなわち、ストライプ状の開口部２０の底面および内壁にｉ型非晶質層２１とｎ型非晶質層２２が形成されるとともに、金属層１９の上面および側面にもｉ型非晶質層２１とｎ型非晶質層２２が形成されており、金属層１９は、シリコン非晶質層で被覆されている。
【００３２】
この結果、半導体基板１１上の第１の領域にはｉ型非晶質層２１および、ｎ型非晶質層２２が形成され、半導体基板１１上の第１の領域以外の領域である第２の領域にはｉ型非晶質層１４および、ｎ型非晶質層２５が形成される。
【００３３】
次に、図８に示されるように、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）−ＳＨＧ（Second harmonic generation）レーザなどを用いて金属層上に設けられたｉ型非晶質層２１とｎ型非晶質層２２の一部をレーザ加工によって取り除き、開口部２３を形成する。
【００３４】
次に、図９に示されるように、第１の電極であるｎ電極２４および第２の電極であるｐ電極２５を形成する。ｎ電極２４およびｐ電極２５は、メタルマスクを用いたマスク蒸着により形成される。各電極は、Ｔｉを含有したＡｇ（Ｔｉ含有量数％）や、Ａｌ、Ｎｉを蒸着して形成することができる。また、２種類以上の金属を蒸着して、多層構造にすることができ、例えば、Ｔｉ/Ａｇ/ＴｉやＡｌ/Ｎｉ、Ｔｉ/Ａｇ、Ｔｉ/Ａｇ/Ｎｉ、Ｔｉ／Ｃｕ等の多層膜を形成しても良い。
【００３５】
ｎ電極２４はｉ型非晶質層２１とｎ型非晶質層２２で形成された側面に接触しないように形成されることが望ましい。側面と金属電極が接触すると、ｉ型非晶質層２１、ｎ型非晶質層２２の絶縁層としての機能が十分ではない場合には、微小電流が流れるため、変換効率が低下する。
【００３６】
図１０は、電極のマスク蒸着に使用されるメタルマスクの平面図である。メタルマスク３０は、半導体基板１１をカバーできる正方形状である。メタルマスク３０の半導体基板１１に重なる領域３１には、ｎ電極を形成するための縦長スリット状の開口部３２がメタルマスク３０の一辺と平行に点線状に複数列設けられている。また、ｐ電極を形成するための縦長のスリット状の開口部３３が点線状に、開口部３２の列と平行に設けられている。また、開口部３２の列と開口部３３の列は交互に設けられている。
【００３７】
メタルマスク３０は、セルパターンと位置ずれしないようにセル上に設けられたアライメントマークと位置合わせを行うための開口部３４を有しており、位置合わせをした後、その後マスクに設けられた複数の開口部３４、３５に接着樹脂を付着して硬化して固定する。
【００３８】
例えば、開口部３４と開口部３５からなる９点の開口部３５がメタルマスク３０に設けられているが、接着部分の個数はマスクの固定状態に鑑み、適宜選択することができる。接着樹脂はＵＶ照射により硬化するタイプのものが扱いやすいが、熱硬化タイプでも支障はない。また、接着樹脂は、容易に剥離可能で溶剤等を用いずに温水剥離できるものが望ましい。また、メタルマスク３０は、太陽電池１０の裏面側から磁石によって固定する方法を用いても良い。
【００３９】
図１１は、本発明の太陽電池を示す平面図であり、太陽電池１０を受光面の反対側から見た図である。ｎ電極２４は、重ねられたメタルマスク３０の開口部３２に対応する部分に形成される。また、ｐ電極２５は、重ねられたメタルマスク３０の開口部３３に対応する部分に形成される。
【００４０】
したがって、ｎ電極２４は、縦長の長方形が点線状に連なった形状をしており、点線状のｎ電極２４の列が平行に複数本配列されている。また、ｐ電極２５は、ｎ電極２４は、縦長の長方形が点線状に連なった形状をしており、点線状のｐ電極２５の列が平行に複数本配列されている。ｎ電極２４の列とｐ電極２５の列は、交互に配置されている。また、アライメントマーク２６は、電極形成の際にマスクパターンの開口部３４と位置合わせを行うために設けられている。
【００４１】
上記の太陽電池の製造方法によれば、バックコンタクトタイプの太陽電池において、半導体基板上にマスクパターンを形成してエッチングするなどの工程を経ることなく、裏面電極パターンを形成するので、生産性を向上させることができる。
【００４２】
ｎ型非晶質層２２上に形成される。ｎ電極２４は、ｎ型非晶質層２２とオーミックコンタクトを構成する。ｐ電極２５は、レーザ加工によって形成された開口部２３上に形成され、金属層と電気的に接続される。このようにして、裏面電極型の太陽電池１０を形成することができる。
【００４３】
図１２は、本発明の太陽電池を示す模式的断面図である。ｎ型の半導体基板１１上に、ｉ型非晶質層１４およびｉ型非晶質層２１ａが形成されている。ｉ型非晶質層２１ａは、半導体基板１１の開口部２０に対応する部分に設けられたものである。このように、半導体基板１１の受光面の反対側の面である電極形成面は、ｉ型非晶質層で覆われている。
【００４４】
ｉ型非晶質層１４上にｐ型非晶質層１５が形成されている。ｐ型非晶質層１５上には、Ｔｉ層１６、Ａｇ層１７およびＴｉ層１８からなる金属層１９が形成されている。金属層１９は、複数の金属層であってもよいし、単層の金属層、例えばＴｉを数％含有するＡｇ層であっても良い。ｐ型非晶質層１５と金属層１９はオーミックコンタクトしている。
【００４５】
金属層１９上に、ｉ型非晶質層２１ｃおよびｎ型非晶質層２２ｃが形成され、絶縁層として機能する。ｉ型非晶質層２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、ｉ型非晶質層２１として同時に形成される。また、ｎ型非晶質層２２ａ、２２ｂ、２２ｃはｉ型非晶質層２２として同時に形成される。すなわち、開口部２０において半導体基板１１を覆うｉ型非晶質層２１ａおよびｎ型非晶質層２２ａがそれぞれ延設されて、金属層１９を被覆するｉ型非晶質層２１ｂ、２１ｃおよびｎ型非晶質層２２ｂ、２２ｃとなっている。
【００４６】
金属層１９の側面には、ｉ型非晶質層２１ｂおよびｎ型非晶質層２２ｂが形成されているが、絶縁性を高めるために、ｎ電極２４は、側面のｎ型非晶質層２２ｂに接触しないように形成することが望ましい。
【００４７】
また、開口部２０は、剥離層を剥離しやすい形状が望ましく、電極形成面である裏面側から見て、長方形状である棒状の形状が望ましい。すなわち、ｉ型非晶質層２１ｂおよびｎ型非晶質層２２ｂで覆われた金属層１９の側面は、基板の電極形成面である裏面側から見て、略直線形状であることが望ましい。
【００４８】
絶縁層であるｉ型非晶質層２１ｂおよびｎ型非晶質層２２ｂの一部が切り取られて開口部２３が設けられており、さらに、開口部２３上にｐ電極２５が設けられている。金属層１９と、ｐ型非晶質層１５が広い面積で接してオーミックコンタクトを構成しているので、キャリアを効率よく回収するので、発電効率を高めることができる。そして、太陽電池１０の表面にあるｐ型非晶質層１５よりも小さなｐ電極２５によって外部に電力を取り出す。
【００４９】
一方、太陽電池１０の裏面から見て、金属層１９は、ｐ電極２５との接続部分１９ａを除き、実質的に絶縁膜として機能するｉ型非晶質層２１およびｎ型非晶質シリコン層２２の非晶質シリコン層によって覆われている。そのため、表面に露出している金属部分の面積が小さく構成される。また、ｉ型非晶質層２１ａ上に設けられたｎ型非晶質層２２ｂ上にｎ電極２４が設けられている。ｎ電極２４は、直下のｎ型非晶質層２２ｂとオーミックコンタクトを構成している。以上のような構成によれば、ｎ電極２４とｐ電極２５との距離も十分確保できるので、短絡などの不良を減らすことができる。
【００５０】
図１３は、本発明の太陽電池の端部を示す模式的断面図である。ｉ型非晶質層１４、ｉ型非晶質層２１、ｐ型非晶質層１５、ｎ型非晶質層２２はプラズマＣＶＤ法などで、半導体基板１１全面を覆うように形成される。そのため、太陽電池１０端部は、ｉ型非晶質層１４、ｉ型非晶質層２１、ｐ型非晶質層１５、ｎ型非晶質層２２などの非晶質半導体層で覆われる。この非晶質半導体層は、途中の工程によっては、いずれかの層が欠ける場合も考えられるが、絶縁層として十分な厚さの非晶質半導体層が金属層１９および半導体基板１１の側面を覆っていれば良い。
【００５１】
図１３では、半導体基板１１の端部にはｉ型非晶質層１４、ｐ型非晶質層１５、ｉ型非晶質層２１、ｎ型非晶質層２２が順次積層された構造となっているが、ｉ型非晶質層１４、ｐ型非晶質層１５の上に金属層１９が形成されていてもかまわない。金属層１９はスパッタ等の方法で形成する場合、端部に回り込まないような治具を用いているが、必ずしも完全に回り込みを防止できるわけではない。しかし金属層１９の上にはｉ型非晶質層２１、ｎ型非晶質層２２が形成されるので、端部で金属層１９が露出した状態になることはない。
【００５２】
また、半導体基板１１の端部まで設けられた金属層１９の端部はｉ型非晶質層２１ｄ、ｎ型非晶質層２２ｄで覆われる。半導体基板１１の端部は、ｉ型非晶質層１４ｄ、ｐ型非晶質層１５ｄ、ｉ型非晶質層２１ｄ、ｎ型非晶質層２２ｄで覆われてなり、これらは高抵抗層として機能する。
【００５３】
一般的に、ヘテロ接合型バックコンタクト太陽電池においては、キャリアの収集効率を向上させる観点から、ｎ型またはｐ型非晶質半導体層の直上に金属層があることが望ましいが、端部の絶縁が問題となり電極を半導体基板の端まで設けることが困難であった。
【００５４】
しかしながら、本実施例に拠れば、金属層１９が半導体基板１１の端部まで存在しても電流のリークを抑制することができ、また、短絡の怖れも軽減できるので、太陽電池１０の発電効率を高めることができるとともに、信頼性を高めることができる。
【００５５】
太陽電池１０は、樹脂などの絶縁シート上に太陽電池の裏面電極と接続するための導体の配線パターンを形成した配線シートの上に縦横に並べて配置することにより、太陽電池モジュールを構成することができる。また、インターコネクタを用いて複数の太陽電池１０を接続して太陽電池モジュールを構成しても良い。
【００５６】
（実施の形態２）
前述した実施の形態１では、図４に示される状態から、開口部２０に露出したｐ型非晶質層１５およびその下部にあるｉ型非晶質層１４を除去して、図６に示されるような、半導体基板１１の表面を露出させる方法として、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液でエッチング除去する方法を開示したが、この方法よりもさらに簡便なプロセスとして、ｉ型非晶質層２１、ｎ型非晶質層２２を形成するプラズマＣＶＤ装置を用いて、図６に示すように、膜形成前にＮＦ３によってｐ型非晶質層１５およびその下部にあるｉ型非晶質層１４を除去することが可能である(ドライエッチング工程）。
【００５７】
このとき金属層１９は、ＮＦ３による除去はできないので、選択的にｐ型非晶質層１５およびｉ型非晶質層１４を除去可能である。このようなプロセスを用いることにより、ウェットエッチング工程を用いずにｐ型非晶質層１５およびｉ型非晶質層１４を除去できるので、プロセスの簡略化が図れる。また、ｐ型非晶質層１５およびｉ型非晶質層１４を真空中で除去できるため、半導体基板１１の表面の自然酸化膜は形成されず、フッ酸による処理が不要になり、ドライエッチング工程に続いて図７に示されるｉ型非晶質層２１、ｎ型非晶質層２２を製膜することができるので、生産性が向上する。
【００５８】
（実施の形態３）
前述した実施の形態１では、図９に示されるｎ電極２４およびｐ電極２５を形成する場合、プロセスが簡単なメタルマスクによるスパッタあるいは蒸着によって形成するプロセスを採用していたが、メタルマスクをセルのパターンに合わせて正確にセットし、電極成膜後にはメタルマスクを剥離する必要があった。また、メタルマスクは微細なパターンで形成されているため、消耗品としてある程度の回数で交換が必要であった。また、メタルマスク上に電極材料が堆積して使用回数の増加とともに厚くなっていくため、電極材料を剥離するためのメンテナンスも必要であった。
【００５９】
このようなメンテナンスと消耗品としてのコストを抑制するために、このようなメタルマスクを利用しない電極形成プロセスを以下に示す。
【００６０】
図１４から図１６は、本発明の太陽電池の製造工程を示す模式的断面図である。まず、実施の形態１と同様にして、図８に示される構造を形成する。このとき、開口部２０は、点線状に形成する必要はなく、直線状に形成する。メタルマスクを使用しないため、メタルマスクの強度を考慮した構造にする必要がないためである。また、開口部ができるだけ長い直線状である方が、剥離工程が効率よく進めることができる。
【００６１】
続いて、図１４のようにセル全面に金属層２７をＴｉ含有Ａｇ（Ｔｉ含有量数％）、Ｔｉ/Ａｇ/Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｌ/Ｎｉ、Ｔｉ/Ａｇ、Ｔｉ/Ａｇ/Ｎｉ、Ｔｉ/Ｃｕ等の金属をスパッタまたは蒸着にて５０〜１００ｎｍ程度形成する。
【００６２】
続いて、図１５に示されるように、金属層２７のうち、電極として残したい部分のみに樹脂レジスト２８をスクリーン印刷する。ピッチ０．７５ｍｍで幅１３０μｍの直線状のラインを約２００本形成する。
【００６３】
次に、樹脂レジストの乾燥を行い、酸性の溶液で金属層２７のエッチングを行う。金属層２７のエッチング後に純水にて洗浄してレジストの除去を行うことにより、図１６に示されるように、ｎ電極２４’およびｐ電極２５’を形成して太陽電池セル１０’を形成することができる。
【００６４】
上記の太陽電池の製造方法によれば、バックコンタクトタイプの太陽電池において、メタルマスク等のパターン形成用の治具を必要とせず、したがって、セルとメタルマスクのパターンを正確に位置合わせする装置も不要であり、また、メタルマスクを固定する工程も不要となる。また、メタルマスクのメンテナンスや定期的な消耗品としての補充も不要となり、生産性を向上させることができる。
【００６５】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の太陽電池および太陽電池の製造方法を示す模式的断面図である。実施例１と同様にして図８に示される構造を形成した後、Ａｇペーストをスクリーン印刷して、１５０℃程度で焼成することにより、図１４に示されるように、ｎ電極２４’’ｐ電極２５’’を形成して太陽電池１０’’を得る。ｎ電極２４’’は、開口部２０の側壁に形成されたｎ型非晶質層２２ｂと接触するともに、ｎ型非晶質層２２ｃの一部と接触している。このような場合であっても、ｎ型非晶質層２２の導電率がおおよそ１０−４Ｓ／ｃｍ以下であれば、絶縁層として機能するので、リーク電流を低く抑えることができる。
【００６６】
尚、Ａｇペーストは数μｍ程度の厚みで、塗布後に数Ｊ／ｃｍ２の強いパルス光で光焼成することによりｎ層２２ａとの電気的コンタクトが改善する。また、この電気的コンタクトをさらに改善する方法としてｎ層２２ａ上に数ｎｍの高ドープｎ+層を形成し、高ドープｎ+層上にｎ電極２４’’を形成しても良い。
【００６７】
上記各実施の形態では第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、これに限られることはなく、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型として、例えば、太陽電池１０の基板としてｐ型の基板を用いて構成しても良い。
【００６８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１０’１０’’…太陽電池
１１…半導体基板
１２…剥離用樹脂層
１４…ｉ型非晶質層
１５…ｐ型非晶質層
１６…Ｔｉ層
１７…Ａｇ層
１８…Ｔｉ層
１９…金属層
２０…開口部
２１…i型非晶質層
２２…ｎ型非晶質層
２３…開口部
２４、２４’２４’’…ｎ電極
２５，２５’２５’’…ｐ電極
２６…アライメントマーク
２７…金属層
２８…樹脂レジスト
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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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