(57)【要約】      （修正有）【課題】パッシベーション領域が広く、配線抵抗が低く、並列抵抗が高く、変換効率の高い太陽電池と、低コストで製造できる太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】受光面とは反対の裏面に第１導電型の領域２０と第２導電型の領域２１とを有する第１導電型の半導体基板１３の裏面に、第１のコンタクト部２６と第１の集電部とからなる第１のフィンガー電極、第２のコンタクト部２７と、第２の集電部とからなる第２のフィンガー電極、第１のバスバー電極、及び、第２のバスバー電極３８を備え、少なくとも第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極の直下の全域に絶縁膜２５を備え、絶縁膜上において、第１の集電部及び第１のバスバー電極、並びに第２の集電部及び第２のバスバー電極の電気的な接合がされたものであり、少なくとも絶縁膜の直下において、第１のコンタクト部及び第２のコンタクト部がライン状に連続したものである太陽電池。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とする第１導電型の半導体基板を備え、該半導体基板が、前記裏面において、前記第１導電型の領域と、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の領域とを有するものである太陽電池であって、
前記第１導電型の領域に接合された第１のコンタクト部と、該第１のコンタクト部上に形成された第１の集電部とからなる第１のフィンガー電極、
前記第２導電型の領域に接合された第２のコンタクト部と、該第２のコンタクト部上に形成された第２の集電部とからなる第２のフィンガー電極、
前記第１の集電部と電気的に接合された第１のバスバー電極、及び、
前記第２の集電部と電気的に接合された第２のバスバー電極
を備え、
少なくとも前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極の直下の全域に絶縁膜を備え、該絶縁膜上において、前記第１の集電部及び前記第１のバスバー電極、並びに前記第２の集電部及び前記第２のバスバー電極の前記電気的な接合がされたものであり、
少なくとも前記絶縁膜の直下において、前記第１のコンタクト部及び前記第２のコンタクト部がライン状に連続したものであることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極がライン状に連続したものであり、前記絶縁膜がライン状に連続したものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極の本数の合計が４本以上、１０本以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記絶縁膜が、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記絶縁膜の厚みが１〜６０μｍであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１の集電部、前記第２の集電部、前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂから選択される１種類以上の導電性物質を含有し、さらにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種類以上の樹脂を含有する材料からなるものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
一方の主表面が受光面であり、もう一方の主表面が裏面である第１導電型の半導体基板を備え、該半導体基板の前記裏面において、前記第１導電型の領域と、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の領域とを有する太陽電池を製造する方法であって、
前記裏面に、前記第１導電型の領域及び前記第２導電型の領域を形成する工程と、
前記第１導電型の領域に接合された第１のコンタクト部及び前記第２導電型の領域に接合された第２のコンタクト部を、少なくとも一部にライン状に連続した形状を有するように形成する工程と、
前記第１のコンタクト部及び前記第２のコンタクト部における前記ライン状に連続した形状を有する部分の上部と側部を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上のみにおいて第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極を形成する工程と、
前記第１のコンタクト部上に、前記第１のバスバー電極と電気的に接合された第１の集電部を形成し、前記第２のコンタクト部上に、前記第２のバスバー電極と電気的に接合された第２の集電部を形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極を形成する工程と、前記第１の集電部及び第２の集電部を形成する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項７に記載の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、太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、従来の裏面電極型太陽電池を模式的に示す断面図である。従来の技術を用いて作製された裏面電極型太陽電池２１０について、図１４を参照して説明する。Ｎ型シリコン基板２１３の受光面側には凹凸形状２１４が形成され、Ｎ型拡散層であるＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層２１５が形成されている。そして、凹凸形状２１４上には、Ｎ型シリコン基板２１３側から二酸化ケイ素を含む誘電性パッシベーション層（表面パッシベーション層）２１７、窒化シリコンを含む反射防止膜２１６が形成されている。
【０００３】
また、Ｎ型シリコン基板２１３の裏面側にはＮ型ドープされたＮ型拡散層２２０とＰ型ドープされたＰ型拡散層２２１とが交互に形成されている。さらに、Ｎ型シリコン基板２１３の裏面には酸化物層（第１裏面パッシベーション膜）２１９が形成されている。そして、Ｎ型拡散層２２０にはＮ型コンタクト電極２１１が形成されており、Ｐ型拡散層２２１にはＰ型コンタクト電極２１２が形成されている。これらの基板自体と直接結合するコンタクト電極は、集電用のフィンガー電極として機能させることもできる。
【０００４】
図１５は、従来の裏面電極型太陽電池の裏面の外観を模式的に示す平面図である。図１５に示すように、裏面電極型太陽電池には、フィンガー電極（Ｎ型コンタクト電極２１１、Ｐ型コンタクト電極２１２）から集電するためのバスバー電極が基板端に１対（Ｎ型バスバー電極２２２、Ｐ型バスバー電極２２３）設けられている。図１５では基板外周に最も近いフィンガー電極がＮ型コンタクト電極となっているが、Ｐ型コンタクト電極でも良いし、それぞれＰ型、Ｎ型と異なる型の金属電極でも良い。
【０００５】
裏面電極型太陽電池を高効率化するために、発電層であるＰ型拡散層をできる限り広くすると短絡電流の増加が期待できる。このため、Ｐ型拡散層とＮ型拡散層の面積割合は８０：２０〜９０：１０とＰ型拡散層の領域を広く形成することが望ましい。また、基板とコンタクト電極の接触面積（以下、コンタクト面積とも記載する。）をできるだけ小さくしてパッシベーション領域を広くすると開放電圧の増加が期待できるため、コンタクト電極の形状を、細いラインや、ドット状とすることによりコンタクト領域をできるだけ小さく設計することが望ましい。
【０００６】
特許文献１ではコンタクト電極を形成し、コンタクト電極以外を絶縁膜で覆い、配線電極を形成するという３工程により、電極と基板のコンタクト面積を必要最低限に抑え、パッシベーション領域を大きくした裏面電極型太陽電池が開示されている。
【０００７】
図１７は、特許文献１で開示された従来の裏面電極型太陽電池の裏面の外観を模式的に示す平面図である。しかしながら特許文献１の太陽電池はバスバー電極（Ｎ型バスバー電極２２２、Ｐ型バスバー電極２２３）が基板外周に１対形成されているのみである（図１７参照）。この配置の場合、フィンガー電極の長さが長いため、配線抵抗が非常に大きくなり、曲線因子低下の原因となってしまう。この配線抵抗は配線の長さに比例して大きくなる。この問題は、配線電極（フィンガー電極）の断面積を大きくする、もしくはフィンガー長さを短く設計することにより解決できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３１７２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、コンタクト面積を減少させつつ、フィンガー電極の断面積を大きくし、フィンガー電極の長さを短くすることができる太陽電池が要求されている。このため裏面電極型太陽電池において電極構造を立体構造とすること等が検討されている。しかしながら、これまで、電極構造を立体構造とすると並列抵抗が低くなりやすいなどの問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、パッシベーション領域が広く、配線抵抗が低く、並列抵抗が高く、変換効率の高い太陽電池を提供すること、及びそのような太陽電池を低コストで製造することができる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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とする第１導電型の半導体基板を備え、該半導体基板が、前記裏面において、前記第１導電型の領域と、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の領域とを有するものである太陽電池であって、
前記第１導電型の領域に接合された第１のコンタクト部と、該第１のコンタクト部上に形成された第１の集電部とからなる第１のフィンガー電極、
前記第２導電型の領域に接合された第２のコンタクト部と、該第２のコンタクト部上に形成された第２の集電部とからなる第２のフィンガー電極、
前記第１の集電部と電気的に接合された第１のバスバー電極、及び、
前記第２の集電部と電気的に接合された第２のバスバー電極
を備え、
少なくとも前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極の直下の全域に絶縁膜を備え、該絶縁膜上において、前記第１の集電部及び前記第１のバスバー電極、並びに前記第２の集電部及び前記第２のバスバー電極の前記電気的な接合がされたものであり、
少なくとも前記絶縁膜の直下において、前記第１のコンタクト部及び前記第２のコンタクト部がライン状に連続したものであることを特徴とする太陽電池を提供する。
【００１２】
このような太陽電池であれば、絶縁膜を設け、バスバー電極とフィンガー電極を立体構造とすることにより、バスバー電極の本数を増やし、フィンガー電極の長さを短くすることができ、バスバー電極両側のフィンガー電極から集電することができる。その結果、配線抵抗を減少させることができ、曲線因子を増加させることができる。更に、異なる導電型用のバスバー電極とフィンガー電極とを絶縁膜により接しにくくするだけでなく、バスバー電極が直接基板と接しないため、シャントしにくい。また、バスバー電極が形成された領域が平坦であるため、そのバスバー電極の形成時に滲みを発生させにくくなる。その結果、並列抵抗の高い太陽電池とすることができる。更には、絶縁膜の直下において、コンタクト部がライン状に連続したものであるため、製造時に工程数を増やすことなくバスバー電極とフィンガー電極の立体構造を形成することができる。
【００１３】
なお、ここでいうシャントとは、並列抵抗が小さくなることを意味する。これは、Ｐ型用のフィンガー電極とＮ型用のフィンガー電極が、バスバー電極を介して、又は同じ導電型の拡散層（Ｎ型拡散層若しくはＰ型拡散層）を介して接続される（すなわち、短絡する）ことにより発生すると考えられる。「シャントする」とは、そのような状態を生じることを意味する。
【００１４】
また、前述のように、パッシベーション領域をできるだけ大きくするために、コンタクト部を小さくした場合にも、集電部が存在することによりフィンガー電極の断面積が大きくなり、配線抵抗を小さくすることができる。このような太陽電池であれば、安価で、配線抵抗が低く、変換効率が高い太陽電池とすることができる。
【００１５】
なお、バスバー電極とは、フィンガー電極の集電部と電気的に接合された集電用電極のことを指す。バスバー電極は、通常、フィンガー電極に略直交する位置に形成されている。
【００１６】
また、前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極がライン状に連続したものであり、前記絶縁膜がライン状に連続したものであることが好ましい。
【００１７】
このような太陽電池であれば、モジュール化した際の信頼性をより高めることができる。
【００１８】
また、前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極の本数の合計が４本以上、１０本以下であることが好ましい。
【００１９】
このような太陽電池であれば、フィンガー電極の厚みを増加させることなくフィンガー電極の配線抵抗をより減少させることができる。例えばバスバー電極の本数の合計が２本のときに比べて６本のときは配線抵抗を６分の１に、１０本のときは配線抵抗を１０分の１に低減することができる。
【００２０】
また、前記絶縁膜が、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるものであることが好ましい。
【００２１】
このような材料からなる絶縁膜であれば、耐熱性に優れる。従って、電極形成において熱処理を実施する場合に、このような絶縁膜とすることが好ましい。
【００２２】
また、前記絶縁膜の厚みが１〜６０μｍであることが好ましい。
【００２３】
このような太陽電池であれば、絶縁性をより向上させることができる。また、過度に絶縁膜を形成することもないため、所望の太陽電池をより低コストで製造することができる。
【００２４】
また、前記第１の集電部、前記第２の集電部、前記第１のバスバー電極及び前記第２のバスバー電極が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂから選択される１種類以上の導電性物質を含有し、さらにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種類以上の樹脂を含有する材料からなるものであることが好ましい。
【００２５】
このような電極材料からなるものであれば、電極を形成するために行う加熱時にこの電極材料がシリコン基板等の半導体基板と直接結合することがなく、コンタクト面積の増加が抑制される。
【００２６】
更に本発明では、一方の主表面が受光面であり、もう一方の主表面が裏面である第１導電型の半導体基板を備え、該半導体基板の前記裏面において、前記第１導電型の領域と、前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の領域とを有する太陽電池を製造する方法であって、
前記裏面に、前記第１導電型の領域及び前記第２導電型の領域を形成する工程と、
前記第１導電型の領域に接合された第１のコンタクト部及び前記第２導電型の領域に接合された第２のコンタクト部を、少なくとも一部にライン状に連続した形状を有するように形成する工程と、
前記第１のコンタクト部及び前記第２のコンタクト部における前記ライン状に連続した形状を有する部分の上部と側部を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上のみにおいて第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極を形成する工程と、
前記第１のコンタクト部上に、前記第１のバスバー電極と電気的に接合された第１の集電部を形成し、前記第２のコンタクト部上に、前記第２のバスバー電極と電気的に接合された第２の集電部を形成する工程と
を有することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
【００２７】
このような太陽電池の製造方法であればパッシベーション領域が広く、配線抵抗が低く、並列抵抗が高く、変換効率の高い裏面電極型太陽電池を低コストで生産性よく製造することができる。
【００２８】
なお、本明細書では半導体基板、特に、第１導電型の領域及び第２導電型の領域とコンタクトを形成している電極のことをコンタクト部と定義する。また、バスバー電極とコンタクト部を接続している電極のことを集電部と定義する。また集電部とコンタクト部を総称してフィンガー電極と呼ぶ。集電部は、「ライン部」とも呼ぶことができる。
【００２９】
また、前記第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極を形成する工程と、前記第１の集電部及び第２の集電部を形成する工程とを同時に行うことが好ましい。
【００３０】
このようにすれば、工程数を更に削減することができ、より低コストで変換効率の高い太陽電池を製造することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の太陽電池は、絶縁膜を設け、バスバー電極とフィンガー電極を立体構造とすることにより、バスバー電極の本数を増やし、フィンガー電極の長さを短くすることができ、バスバー電極両側のフィンガー電極から集電することができる。その結果、配線抵抗を減少させることができ、曲線因子を増加させることができる。また、コンタクト部上に集電部を形成することで、コンタクト面積を減少しつつ、フィンガー電極の断面積を大きくし、配線抵抗を小さくすることができ、開放電圧を向上させることができる。また、バスバー電極が基板と直接接触していないため、シャントしにくい太陽電池となる。更にはバスバー電極を形成する領域を平坦化することにより、バスバー電極形成時の滲みを抑制できるため、歩留りを向上させることができる。更に、本発明の太陽電池の製造方法は、製造工程数を増やすことなく、そのような太陽電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図である。
【図２】本発明の太陽電池の一部分を拡大した拡大図である。
【図３】本発明の太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。
【図４】本発明の太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。
【図５】本発明の太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。
【図６】本発明の太陽電池の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図７】本発明の太陽電池の電極の形成工程を示す平面図である。
【図８】本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図である。
【図９】本発明者らが検討した太陽電池の一例を示す上面模式図である。
【図１０】本発明者らが検討した太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。
【図１１】本発明者らが検討した太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。
【図１２】本発明者らが検討した太陽電池の電極の形成工程を示す平面図である。
【図１３】本発明者らが検討した太陽電池に発生した不具合の一例を示す裏面の上面模式図である。
【図１４】従来の裏面電極型太陽電池を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の裏面電極型太陽電池の裏面の外観を模式的に示す平面図である。
【図１６】本発明者らが検討した太陽電池の電極の形成工程を示す平面図である。
【図１７】特許文献１で開示された従来の裏面電極型太陽電池の裏面の外観を模式的に示す平面図である。
【図１８】本発明の太陽電池の一部分を拡大した拡大図であり、図２に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す拡大図である。
【図１９】本発明の太陽電池の一部分を拡大した拡大図であり、図２に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す拡大図である。
【図２０】本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図であり、図８に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す模式図である。
【図２１】本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図であり、図８に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
上記のように、パッシベーション領域が広く、配線抵抗が低く、並列抵抗が高く、変換効率の高い太陽電池を提供することが求められている。また、パッシベーション領域が広く、配線抵抗が低く、並列抵抗が高く、変換効率の高い太陽電池を低コストで製造することができる太陽電池の製造方法を提供することが求められている。
【００３４】
本発明者らは、このような要求を満たす太陽電池を得るために検討を行った。その結果、まず、バスバー電極を従来よりも内側に配置し、異なる導電型用のフィンガー電極とバスバー電極が接しないように絶縁膜を配置し、バスバー電極、及びコンタクト部と集電部とからなるフィンガー電極を立体構造とする太陽電池を検討した。このような太陽電池の一例を図９〜１１に示す。図９は、本発明者らが検討した太陽電池の一例を示す上面模式図である。図１０、１１は、本発明者らが検討した太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。なお、図１０は、図９に示す太陽電池の１−１’断面図である。また、図１１は、図９に示す太陽電池の２−２’断面図である。
【００３５】
図９に示す太陽電池１１０では、第１のバスバー電極１３７、第２のバスバー電極１３８を複数本設け、フィンガー電極の長さをできるだけ短くすることにより配線抵抗を低減している。この太陽電池には、バスバーを複数本設けるために、異なる導電型用のフィンガー電極とバスバー電極が交差する領域（以下、絶縁領域とも記載する。）のみに絶縁膜１２４、１２５が設けられている。これにより、立体構造を簡便に形成している。また、この太陽電池では、絶縁膜の直下以外で第１のコンタクト部１２６、第２のコンタクト部１２７の形状を、ドット状等とすることができるので、コンタクト面積を減少させることができる。
【００３６】
ここで、図１０、１１に示すように、第１のコンタクト部１２６は、第１導電型の半導体基板１１３の裏面に形成された第１導電型の領域１２０に接合され、その上部には図９に示すように、第１の集電部１３５が形成されている。一方、第２のコンタクト部１２７は、第２導電型の領域１２１に接合され、その上部には図９に示すように、第２の集電部１３６が形成されている。第１の集電部１３５は第１のバスバー電極１３７と、第２の集電部１３６は、第２のバスバー電極１３８とそれぞれ電気的に接合されている。その他の構造は、基本的に図１４に示す太陽電池と同様であり、受光面側に、凹凸形状１１４、ＦＳＦ層１１５及び反射防止膜１１６を有し、裏面側に、第１裏面パッシベーション膜１１９及び第２裏面パッシベーション膜１１８を有する。
【００３７】
ここで、図１２、１６を参照して、バスバー電極とフィンガー電極を立体構造とする太陽電池の製造方法について説明する。図１２、図１６は、本発明者らが検討した太陽電池の電極の形成工程を示す平面図である。
【００３８】
図１６に示す方法では、コンタクト電極１２８をドット状に不連続に形成したのち（図１６（１））、これらの電極を繋ぐ別の配線電極１２９を形成し（図１６（２））、絶縁領域のみに絶縁膜１２５´を設け（図１６（３））、バスバー電極１３０を形成する（図１６（４））。この場合、上記のように配線電極１２９を形成する工程が必要となるため、工程が増え、コストが高くなるなどの問題があった。
【００３９】
図１２に示す方法では、第１のコンタクト部１２６及び第２のコンタクト部１２７を形成し（図１２（１））、絶縁領域のみに絶縁膜１２４、１２５を形成した後（図１２（２））、第１のバスバー電極１３７、第２のバスバー電極１３８の形成時に第２の集電部１３６、第１の集電部１３５も同時に形成することができる（図１２（３））。これにより、図１６に示す方法に比べて、工程数を増加させることなくフィンガー電極の断面積を大きくすることができ、配線抵抗を低減することができる。
【００４０】
図９に示す太陽電池では、絶縁領域のみに部分的に絶縁膜１２４、１２５が形成されている。この結果、バスバー電極を形成する箇所には絶縁膜の形成・非形成部が存在することとなる。この場合、バスバー電極が基板と直接接する領域が多く、シャントしやすくなってしまう。また、絶縁膜は、通常、１〜６０μｍの厚みを有するため、絶縁膜の上部にバスバー電極を形成しようとすると吐出量が不均一となり、図１３の破線部に示すように滲みが発生してしまう。ここで、図１３は、本発明者らが検討した太陽電池に発生した不具合の一例を示す裏面の上面模式図である。これにより、例えば、Ｐ型用のフィンガー電極とＮ型用のバスバー電極が接することで太陽電池の並列抵抗が減少してしまい、変換効率が大幅に減少してしまうという問題があった。
【００４１】
本発明者らは、上記問題点を解決するために、更に検討を行った。その結果、バスバー電極の直下の全域に絶縁膜を備え、バスバー電極とフィンガー電極を立体構造とする太陽電池が、上記問題点を解決できることを見出し、本発明の太陽電池を完成させた。また、絶縁膜上のみにおいてバスバー電極を形成し、バスバー電極とフィンガー電極の立体構造を形成する太陽電池の製造方法が、上記問題点を解決できることを見出し、本発明の太陽電池の製造方法を完成させた。
【００４２】
以下、本発明の太陽電池について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下、第１導電型の半導体基板がＮ型シリコン基板である場合（すなわち、第１導電型がＮ型、第２導電型がＰ型）を中心に説明するが、第１導電型の半導体基板がＰ型シリコン基板であっても、ボロン、リン等の不純物源を逆に使用すればよく、同様に本発明を適用できる。
【００４３】
［太陽電池（裏面電極型太陽電池セル）］
図１は、本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図である。図２は、本発明の太陽電池の一部分を拡大した拡大図である。また、図３〜５は、本発明の太陽電池の一部分を拡大した断面模式図である。なお、図３は、図１に示す太陽電池のａ−ａ’断面図、図４は、図１に示す太陽電池のｂ−ｂ’断面図、図５は図１に示す太陽電池のｃ−ｃ’断面図である。
【００４４】
本発明の太陽電池１０は、図１に示すように、一方の主表面を受光面とし、もう一方の主表面を裏面とする第１導電型の半導体基板１３を備える。太陽電池１０は、図３〜５に示すように、この半導体基板が、裏面において、第１導電型の領域（Ｎ型拡散層）２０と、第１導電型と反対の導電型である第２導電型の領域（Ｐ型拡散層）２１とを有するものである太陽電池、いわゆる裏面電極型太陽電池である。
【００４５】
更に、図２〜５に示すように、太陽電池１０は、第１導電型の領域２０に接合された第１のコンタクト部２６と、第１のコンタクト部２６上に形成された第１の集電部３５とからなる第１のフィンガー電極を備える。また、第２導電型の領域２１に接合された第２のコンタクト部２７と、第２のコンタクト部２７上に形成された第２の集電部３６とからなる第２のフィンガー電極を備える。また、第１の集電部３５と電気的に接合された第１のバスバー電極３７を備える。また、第２の集電部３６と電気的に接合された第２のバスバー電極３８を備える。
【００４６】
このように、第１の集電部３５、第２の集電部３６は、それぞれ第１のコンタクト部２６、第２のコンタクト部２７に接続され、コンタクト部からバスバー電極へ電流を収集することができる。
【００４７】
この太陽電池１０は、図３〜５に示すように、第１導電型の半導体基板１３の受光面側に凹凸形状１４や、ＦＳＦ層（Ｎ型拡散層）１５を形成することができる。また、凹凸形状１４上には、窒化シリコン等を含む反射防止膜１６を形成することができる。ＦＳＦ層１５と反射防止膜１６の間に、誘電性パッシベーション層（不図示）を形成することもできる。
【００４８】
また、第１導電型の半導体基板１３の裏面には酸化物層（第１裏面パッシベーション膜）１９を形成することができる。酸化物層１９上に、第２裏面パッシベーション膜１８を形成することもできる。このように受光面及び裏面のそれぞれが、保護膜（パッシベーション膜）で覆われていることが好ましい。パッシベーション膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜及び酸化アルミニウム膜から選択される少なくとも１つ以上からなるものであることが好ましい。
【００４９】
更に、太陽電池１０は、図２に示すように、少なくとも第１のバスバー電極３７及び第２のバスバー電極３８の直下の全域に絶縁膜２４、２５を備える。また、絶縁膜２４上において、第１の集電部３５及び第１のバスバー電極３７が電気的に接合されている。また、絶縁膜２５上において、第２の集電部３６及び第２のバスバー電極３８が電気的に接合されている。
【００５０】
絶縁膜２４、２５は、通常、第１のバスバー電極３７、第２のバスバー電極３８の直下のコンタクト部上においては、第１コンタクト部２６、第２コンタクト部２７の上部及び側部を覆うことができる厚みで形成されている。
【００５１】
更に、図２〜５に示すように、太陽電池１０は、少なくとも絶縁膜２４、２５の直下において、第１のコンタクト部２６及び第２のコンタクト部２７がライン状に連続したものである。図５に示すように、太陽電池１０において、異なる導電型用のバスバー電極とフィンガー電極は絶縁膜２４、２５を介して物理的に接合することができる。すなわち、異なる導電型用のバスバー電極と集電部は電気的に接合されていない（離間している。）。一方、図５に示すように、同じ導電型用のバスバー電極とフィンガー電極が交差する領域（最隣接部）においては、絶縁膜２４、２５は、コンタクト部と集電部との間に挟まれている。すなわち、同じ導電型用のバスバー電極と集電部は、絶縁膜上において電気的に接合されている。なお、図５における３７（３５）は、第１のバスバー電極３７と第１の集電部３５とが重なり合う（電気的に接合されている）部分を示す。
【００５２】
このような太陽電池であれば、絶縁膜を設けることによって、バスバー電極とフィンガー電極を立体構造とすることができる。これにより、バスバー電極の本数を増やし、フィンガー電極の長さを短くすることができる。また、バスバー電極が直接シリコン基板と接触することがないため、シャントが発生しない。さらに、バスバー電極の直下の全域に絶縁膜が形成されていることにより、バスバー電極形成時の工程不良を発生させることなく、第１のフィンガー電極と第２のバスバー電極をより確実に絶縁し、第２のフィンガー電極と第１のバスバー電極をより確実に絶縁することができる。これにより、並列抵抗が高く、変換効率が高い太陽電池とすることができる。さらに、本発明の太陽電池は、絶縁膜の直下において、基板自体と直接結合するコンタクト部がライン状に連続して形成されたものである。そのため、図１６（２）に示すような、コンタクト部同士を接続するための１工程を削減することができ、歩留りが高く安価な太陽電池を製造することができる。
【００５３】
以下、本発明の太陽電池の各構成についてより詳細に説明する。
【００５４】
［第１導電型の半導体基板］
本発明に用いることができる半導体基板は特に限定されない。例えば、Ｎ型シリコン基板を用いることができる。この場合、基板の厚さは、例えば、１００〜２００μｍ厚とすることができる。基板の主面の形状及び面積は特に限定されない。
【００５５】
［コンタクト部］
第１のコンタクト部及び第２のコンタクト部の材料としては、例えば、銀粉末とガラスフリットを有機物バインダで混合した流動性のあるペースト（以下、焼結ペーストとも記載する。）を用いることができる。
【００５６】
上述のように、絶縁膜の直下において、基板自体と直接結合するコンタクト部がライン状に連続して形成されたものである必要があるが、その他の箇所において、コンタクト部の形状は特に限定されない。例えば、絶縁膜が形成された箇所以外の箇所におけるコンタクト部の形状が、ドット状、ライン状、又はこれらの形状の組み合わせのいずれかであることが好ましい。例えば、当該箇所におけるコンタクト部の形状がドット状であれば、コンタクト面積をより小さくすることができる。これにより、パッシベーション領域を広くし、開放電圧を増加させることができる。
【００５７】
また、バスバー電極の直下に形成された絶縁膜の幅と長さがバスバー電極よりも大きいことが好ましい。このように設計することで、第１のバスバー電極と第２のコンタクト部を十分に離間することができ、第２のバスバー電極と第１のコンタクト部を十分に離間することができる。また、このような設計により、絶縁膜がコンタクト部の側面を十分に覆うことができる。従って、異なる導電型用の電極間の絶縁を確実に達成することができる。
【００５８】
［絶縁膜］
絶縁膜は、少なくともバスバー電極の直下の全域に形成されている。絶縁膜の数及び形状等は特に限定されない。図１に示すように、絶縁膜はライン状に連続したものであることが好ましい。絶縁膜の形状の他の一例として、図８に示す形状を挙げることができる。ここで、図８は、本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図である。図８では、絶縁膜２５´を大きく形成し、図１における絶縁膜２４（第１のバスバー電極３７の直下の絶縁膜）と絶縁膜２５（第２のバスバー電極３８の直下の絶縁膜）とを一体化して形成する態様を示している。ただし、電極構造を立体構造とし、同じ導電型用のバスバー電極とフィンガー電極を接触させるため、絶縁膜２５´の一部は図８に示したように開口されている。絶縁膜を図８の形状とすれば、コンタクト部とそれ以外の部分の高さが均等となるため、次工程の集電部を印刷で形成する際に位置ずれを回避することができる。図１、図８に示される絶縁膜はバスバー電極が基板と直接接触することを防止し、かつ、バスバー電極を形成する領域の凹凸を減少させることによりバスバー電極の形成時に滲みが発生してシャントすることを防止する。
【００５９】
なお、絶縁膜は、通常、バスバー電極直下のコンタクト部の側部と上部を覆うように形成されている。絶縁膜は、バスバー電極の幅と長さよりも大きいことが好ましい。
【００６０】
絶縁膜の厚みは、１〜６０μｍであることが好ましい。より好ましくは５〜４０μｍ程度、特に好ましくは１０〜３０μｍである。このような厚みとすることにより、絶縁性をより向上させることができる。また、過度に絶縁膜を形成することもないため、所望の太陽電池をより低コストで製造することができる。
【００６１】
この絶縁膜は、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂及びポバール樹脂から一つ以上選択された樹脂を含有する材料からなるもの（以下、絶縁材料とも記載する。）であることが好ましい。特に、集電部及びバスバー電極を形成する際、熱処理を実施する場合には、耐熱性樹脂を選択することが望ましい。例えば、シリコーン樹脂の主鎖であるシロキサン結合は、主鎖が炭素骨格からなる有機高分子材料と比較して、結合エネルギーが大きく、安定しているため耐熱性や耐候性に優れている。また、他の樹脂も分子鎖に芳香環を設けることにより高耐熱性を有した材料となる。
【００６２】
［集電部、バスバー電極］
集電部及びバスバー電極は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂから選択される１種類以上の導電性物質を含有し、さらにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種類以上の樹脂を含有する材料からなるものであることが好ましい。このような電極材料からなるものであれば、ガラスフリットを含む必要がないので、加熱時に電極材料がシリコン基板等の半導体基板と直接結合することがなく、コンタクト面積の増加が抑制される。
【００６３】
バスバー電極の本数は特に限定されないが、その合計が４本以上、１０本以下であることが好ましい。これにより、フィンガー電極の配線抵抗を減少し、変換効率を向上することができる。なお、バスバー電極の形状は特に限定されない。例えば、バスバー電極の形状は、バスバー電極の長手方向に分断された不連続の形状とすることができる。バスバー電極の形状としては、ライン状に連続したものであることが好ましい。このような形状であれば、容易に作製することができる。
【００６４】
また、図１等に示すように、集電部とバスバー電極は直角に交わるように形成することができる。
【００６５】
なお、第１のフィンガー電極は、通常、第１導電型の領域の長手方向に沿った方向に形成されている。第２のフィンガー電極は、通常、第２導電型の領域の長手方向に沿った方向に形成されている。フィンガー電極は、通常、複数形成されている。
【００６６】
［太陽電池の製造方法］
図６は、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示すフロー図である。以下、図６の（ａ）〜（ｌ）に示す模式的断面図を参照して、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例について説明する。特に、Ｎ型シリコン基板の場合を例にとって説明する。また、以下では、第１導電型の領域をＮ型拡散層、第２導電型の領域をＰ型拡散層とも記載する。以下で説明する方法は典型例であり、本発明はこれに限定されない。
【００６７】
まず、一方の主表面が受光面となり、もう一方の主表面が裏面となる第１導電型の半導体基板として、例えば１００〜２００μｍの厚さを有するＮ型シリコン基板１３を用意する。このＮ型シリコン基板１３の一方の主表面が受光面となり、もう一方の主表面が裏面となる。次に、図６（ａ）に示すように、このＮ型シリコン基板１３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３１をＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成する。
【００６８】
その後、図６（ｂ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の受光面にテクスチャ構造である凹凸形状１４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、６０℃以上８０℃以下に加熱した溶液により行われる。
【００６９】
次に、図６（ｃ）を用いて次工程を説明する。図６（ｃ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の裏面に形成したテクスチャマスク３１を除去後、Ｎ型シリコン基板１３の受光面と裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスク３２、３３を形成する。Ｎ型拡散層が形成される箇所に、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Ｎ型拡散層が形成される箇所の拡散マスク３２が除去され、基板が露出する。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。このエッチングペーストは、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。この処理は、フォトリソグラフィ法を用いて行ってもよい。
【００７０】
その後、ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散によって、Ｎ型シリコン基板１３の裏面の露出した箇所に、Ｎ型不純物であるリンが拡散してＮ型拡散層２０が形成される。Ｎ型拡散層はリン酸などのＮ型不純物をアルコールや水に溶解させた溶液をスピン塗布し、熱拡散することでも形成が可能である。
【００７１】
次に、図６（ｄ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３に形成した拡散マスク３２及び拡散マスク３３、並びに拡散マスク３２、３３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、酸素または水蒸気雰囲気中で熱酸化を行い、酸化シリコン膜３４を形成する。
【００７２】
次に、図６（ｅ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の裏面のＰ型拡散層が形成される箇所に、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Ｐ型拡散層が形成される箇所の拡散マスク３４が除去され、基板が露出する。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。このエッチングペーストは、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。
【００７３】
図６（ｆ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の裏面に、ホウ酸などのＰ型不純物源をアルコールや水に溶解させた溶液をスピン塗布し、乾燥後、熱処理によりＮ型シリコン基板１３の裏面の露出した箇所にＰ型不純物であるボロンが拡散してＰ型拡散層２１が形成される。この際、Ｐ型拡散層２１はＢＢｒ３などの気相拡散法によっても形成することができる。
【００７４】
次に、図６（ｇ）を用いて次工程を説明する。図６（ｇ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３に形成した酸化シリコン膜３４、および酸化シリコン膜３４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１３の裏面に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１９をＣＶＤ法、またはＳＯＧ（スピンオングラス）の塗布、焼成により形成する。
【００７５】
その後、図６（ｈ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の受光面にリン酸などのＮ型不純物をアルコールや水に溶解させた溶液をスピン塗布し、熱拡散する手法か、ＰＯＣｌ３による気相拡散法などにより、受光面拡散層であるｎ−層（ＦＳＦ層１５）を形成してもよい。
【００７６】
次に、図６（ｉ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の裏面に窒化膜等による第２裏面パッシベーション膜１８をＣＶＤまたはスパッタ法で形成する。また、表面にも反射防止膜１６として、ＣＶＤまたはスパッタ法により窒化膜を形成してもよい。
【００７７】
なお、本発明では、Ｎ型シリコン基板の裏面に第１導電型の領域（Ｎ型拡散層）２０及び第２導電型の領域（Ｐ型拡散層）２１を形成する方法は、図６（ａ）〜（ｉ）に示す方法に限定されず、適宜変更可能である。
【００７８】
次に、図６（ｊ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１３の裏面側に形成されたＮ型拡散層２０、Ｐ型拡散層２１に電極を形成する。
【００７９】
図７は、本発明の太陽電池の電極の形成工程を示す平面図である。図７に示すように、第１のコンタクト部２６、第２のコンタクト部２７はシリコン基板とコンタクトを形成する電極である。これらのコンタクト部の電極パターンは、少なくともコンタクト部とバスバー電極が交差する領域において、ライン状に連続したパターンとする必要があるが、その他の箇所では楕円、矩形、ドットなどの不連続な形状でも良いし、ライン状でも良い。また、これらの形状を混在させてもよい。コンタクト部とバスバー電極が交差する領域においてコンタクト部をライン状に形成しておくことにより、その他の箇所において、コンタクト部がどんな形状であっても、例えば、第１のバスバー電極３７の直下の第２導電型の領域２１で発電した電流も収集することができる。
【００８０】
また、基板面積に対する第１のコンタクト部、第２のコンタクト部の面積の割合を、それぞれ、１％〜６％程度にすることが望ましい。例えば、フィンガー電極間の距離が１．５ｍｍピッチのときは、線幅は１４μｍ〜９０μｍとなる。裏面電極（コンタクト部）のコンタクト面積をできるだけ小さくすることにより、パッシベーション領域が増加し、開放電圧の上昇が見込めるためである。
【００８１】
このコンタクト部は、例えば、上記のようなライン状等のパターンを有する開口を持ったスクリーン製版を用いて、スクリーン印刷で形成することができる。他にもオフセット印刷や、インクジェット印刷、ディスペンサ、蒸着法などを用いて形成することも可能である。
【００８２】
図６（ｊ）、図７を参照して、コンタクト部等の具体的な形成方法を説明する。まず、コンタクト部の材料として、上述の焼結ペーストを用い、上記のような印刷法でＮ型拡散層２０上又はＰ型拡散層２１上に焼結ペーストを形成する。次に、この焼結ペーストを５〜３０分間、７００〜８００℃の温度で焼成して、第１のコンタクト部２６又は第２のコンタクト部２７を形成することができる。この際、第１導電型の領域２０に接合された第１のコンタクト部２６及び第２導電型の領域２１に接合された第２のコンタクト部２７を、少なくとも一部にライン状に連続した形状を有するように形成する（図７（１））。後述のように、このライン状に連続した形状を有する部分において、コンタクト部とバスバー電極が交差する。
【００８３】
このように、ガラスフリットを含有した焼結ペーストを用いることによって、焼成時にガラスフリットが溶融し、第２裏面パッシベーション膜１８及び第１裏面パッシベーション膜１９も同時に溶融し、これらの膜を貫通して電極が基板自体と直接結合するように接着する。なお、ｎ＋電極、ｐ＋電極（第１のコンタクト部、第２のコンタクト部）は同時に印刷し、同時に焼成してもよいし、印刷、焼成を順次行ってもよい。
【００８４】
次に絶縁膜の形成について説明する。図６（ｋ）はＰ型用のバスバー電極（第２のバスバー電極）の断面図、図６（ｌ）はＮ型用のバスバー電極（第１のバスバー電極）の断面図である。それぞれ、図１に示す太陽電池のａ−ａ’断面図と、ｂ−ｂ’断面図を示している。
【００８５】
絶縁膜２４、２５は、第１のコンタクト部２６及び第２のコンタクト部２７におけるライン状に連続した形状を有する部分の上部と側部を覆うように形成する（図７（２））。
【００８６】
絶縁膜の材料としては、上述したシリコーン樹脂等の樹脂を含有する材料からなるもの（絶縁材料）を用いることができる。この材料を太陽電池基板上に形成するため、溶剤を添加し流動性を付与したペースト状態のもの（絶縁ペースト）を使用すると良い。流動性があればオフセット印刷やスクリーン印刷、およびディスペンサなどを用いることができる。
【００８７】
例えば、図７に示すような絶縁膜のパターンを形成するために、このパターンと同様の形状の開口を持ったスクリーン製版を用いることができる。このスクリーン製版を用い、スクリーン印刷により、Ｎ型シリコン基板１３の所定の位置に絶縁ペーストを塗布し、３５０℃以下で５分〜３０分熱処理を行うことで絶縁ペーストを硬化し、絶縁膜を形成することができる（図７（２））。また、絶縁膜を全面に形成したのち、フォトリソグラフィを用いてエッチング処理およびパターン処理を行う方法を用いて、所望の位置に絶縁膜を形成してもよい。
【００８８】
次に、第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極の形成方法について説明する。前述のように、図１２に示す作製方法では、バスバー電極が基板に直接触れてシャントしたり、絶縁膜を部分的に形成することによる基板表面の凹凸により、バスバー電極の形成時に滲みが発生して（図１３）、絶縁膜からはみ出てしまい、異なる導電型用の電極同士が接続されるなどのおそれがあった。このような不具合が生じると、太陽電池の並列抵抗が低下して変換効率が低下するという問題があった。
【００８９】
このため、本発明ではこの工程で、絶縁膜２４、２５上のみにおいて第１のバスバー電極３７及び第２のバスバー電極３８を形成する。特に、バスバー電極の形状を、図７に示すように、ひとつなぎの長方形とする場合、絶縁膜をひとつなぎの長方形で形成する。すなわち、絶縁膜をバスバー電極の直下に形成する。これにより、バスバー電極を形成する領域の凹凸が小さくなる。本発明では、バスバー電極は、Ｎ型シリコン基板１３及びコンタクト部とは直接接触せず、両者の間には絶縁膜が挿入されている構造となる。絶縁膜の面積を小さくするとき、絶縁膜とバスバー電極とは同一形状となるが、本発明においては、絶縁膜の幅と長さはバスバー電極よりも大きくすることが好ましい。これにより、バスバー電極と基板はより確実に隔離される。また、バスバー電極を形成する領域の凹凸が減少するため、バスバー電極形成時の滲みを抑制することが可能である。なお、バスバー電極をスクリーン印刷で形成する際、幅方向の滲みを極力抑制するために、印刷方向とバスバー電極の長手方向を略並行にすることが望ましい。
【００９０】
次に、第１の集電部及び第２の集電部の形成方法について説明する。本発明ではこの工程で、第１のコンタクト部２６上に、第１のバスバー電極３７と電気的に接合された第１の集電部３５を形成し、第２のコンタクト部２７上に、第２のバスバー電極３８と電気的に接合された第２の集電部３６を形成する（図７（３））。
【００９１】
この際、第１のバスバー電極及び第２のバスバー電極を形成する工程と、第１の集電部及び第２の集電部を形成する工程とを同時に行うことが好ましい。これにより工程数を更に削減することができ、より低コストで変換効率の高い太陽電池を製造することができる。
【００９２】
なお、スクリーン印刷等の印刷法を用いて集電部を形成する場合、集電部の形状（パターン）は、図１８〜２１に示すような形状とすることが好ましい。図１８〜２１では、集電部を右から左へ印刷することを想定している。一般に、印刷の刷り終わり（例えば、図２及び図８の破線部）は、印刷物が太りやすい。ここで、集電部の形状が、図１８〜２１に示すような形状であれば、集電部の印刷の刷り終わりがコンタクト部上には存在せず、絶縁膜上にのみ存在することとなる。従って、これらの形状であれば、コンタクト部上において、集電部を形成するための印刷物が太るのを防ぎ、集電部線幅がコンタクト部線幅より広がるのを防ぐことができる。その結果、シャントしにくい太陽電池を容易に作製することができる。なお、図１８、１９は、本発明の太陽電池の一部分を拡大した拡大図であり、図２に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す拡大図である。図２０、２１は、本発明の太陽電池の一例を示す上面模式図であり、図８に示す太陽電池に対して、集電部の形状を変更したものを示す模式図である。
【００９３】
ここで、バスバー電極の上部にはタブ線と呼ばれるＰｂ−ＳｎなどでコーティングされたＣｕ配線をハンダ付けした後、太陽電池はガラスと封止材の間に封止され、屋外曝露されたときにも出力が維持できるよう、モジュール化される。このためバスバー電極はタブ線との接着力を有していれば、連続していても不連続であっても良い。
【００９４】
集電部及びバスバー電極を形成するための材料としては、上述のＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂから選択される１種類以上の導電性物質を含有し、さらにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選択される１種類以上の樹脂を含有する熱硬化ペーストを用いることが望ましい。このような熱硬化ペーストであれば、絶縁膜の材料として好適に用いられる有機物を含む絶縁材料が分解することのない４００℃未満の温度で、電極形成のための熱処理を行うことができるためである。
【００９５】
例えば、スクリーン印刷法で所定の場所に溶剤を添加した熱硬化ペーストを塗布したのち、乾燥させ、３５０℃以下で５〜３０分加熱し、硬化させる。この方法では、熱硬化ペーストが、コンタクト部の材料である焼結ペーストのようにガラスフリットを含まないため、加熱時に電極材料（熱硬化ペースト）がシリコン基板と直接結合することがなく、コンタクト面積の増加が抑制される。このような熱硬化樹脂のペーストを用いて、タブ線とバスバー部を接触させてから熱処理を行ってもよい。このようにするとハンダ付けなしでタブ線とバスバー部を接着することができる。
【実施例】
【００９６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００９７】
（実施例及び比較例）
本発明の有効性を確認するため、以下の工程を半導体基板１００枚（実施例１、比較例１について５０枚ずつ）について行い、太陽電池１００枚を作製した。バスバー電極は３組設けた。
【００９８】
図６に示すように、まず、１５ｃｍ角、２００μｍ厚のＮ型シリコン基板１３の裏面に、ＣＶＤ法により窒化シリコン膜を２００ｎｍ形成し、テクスチャマスク３１とした（図６（ａ））。その後、Ｎ型シリコン基板１３の受光面にイソプロピルアルコールを添加した水酸化カリウム溶液によりテクスチャ構造（凹凸形状）１４を形成した（図６（ｂ））。
【００９９】
次にＮ型シリコン基板１３の裏面に形成したテクスチャマスク３１をフッ酸溶液で除去した後、Ｎ型シリコン基板１３の受光面と裏面に拡散マスク３２、３３として酸化シリコン膜を熱酸化により形成した。Ｎ型拡散層が形成される箇所に、リン酸を主成分としたエッチングペーストをスクリーン印刷で塗布し、加熱処理によりＮ型拡散層が形成される箇所の拡散マスク３２が除去され、基板を露出させた（図６（ｃ））。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した。その後、ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散によって、Ｎ型シリコン基板１３の裏面の露出した箇所に、Ｎ型不純物であるリンを拡散させてＮ型拡散層２０を形成した（図６（ｃ））。
【０１００】
次に、Ｎ型シリコン基板１３に形成した拡散マスク３２及び拡散マスク３３、並びに拡散マスク３２、３３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、酸素による熱酸化を行い、酸化シリコン膜３４を形成した（図６（ｄ））。次に裏面のＰ型拡散層２１が形成される箇所の酸化シリコン膜３４をエッチングにより除去した（図６（ｅ））。
【０１０１】
さらに、Ｎ型シリコン基板１３の裏面に、ホウ酸を含有した水溶液をスピン塗布し、乾燥後、熱処理によりＮ型シリコン基板１３の裏面の露出した箇所にＰ型不純物であるボロンを拡散してＰ型拡散層２１を形成した（図６（ｆ））。
【０１０２】
次に、図６（ｇ）〜（ｉ）に相当する工程として、Ｎ型シリコン基板１３に形成した酸化シリコン膜３４および酸化シリコン膜３４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し、続いてＣＶＤ法により表面と裏面にパッシベーション膜として窒化シリコン膜を形成した。ここまでの工程は、実施例１及び比較例１で共通して行った。続いて、電極の形成を行った。
【０１０３】
［実施例１］
実施例１では、図２、７に示すようなパターンのコンタクト部、絶縁膜、集電部及びバスバー電極を形成した（図６（ｊ）〜（ｌ））。
【０１０４】
まず、幅１００μｍのライン状のパターンのコンタクト部を形成した。具体的には、拡散層上の所定の箇所にＡｇ粒子、ガラスフリット、バインダー、溶剤からなる導電性ペースト（焼結ペースト）をスクリーン印刷により塗布し、乾燥、７００℃、５分の焼成を行い、第１のコンタクト部２６及び第２のコンタクト部２７を形成した。次に、バスバー電極直下に、上記フィンガー電極（コンタクト部）と直交するように、幅３ｍｍ（フィンガー電極長手方向）、長さ１５０ｍｍ（バスバー電極長手方向）の絶縁膜を形成した。絶縁膜の材料として、ポリイミドペーストを用い、このペーストをスクリーン印刷により所定の箇所に塗布し、１５０℃で、２０分加熱し硬化させ、絶縁膜を形成した。
【０１０５】
次に、幅１００μｍの集電部と、１．２ｍｍ幅で長さが１４８ｍｍのバスバー電極を同時に形成した。集電部とバスバー電極の材料としては、Ａｇ粒子と、熱硬化樹脂からなる導電性ペースト（熱硬化ペースト）を用いた。この熱硬化ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥し、２００℃で３０分間加熱して硬化させ、第１の集電部３５、第２の集電部３６、第１のバスバー電極３７及び第２のバスバー電極３８を同時に形成した。
【０１０６】
［比較例１］
比較例１では、図９、１２に示すようなパターンのコンタクト部、絶縁膜、集電部及びバスバー電極を形成した。
【０１０７】
まず、幅１００μｍのライン状のパターンのコンタクト部を形成した。具体的には、拡散層上の所定の箇所にＡｇ粒子、ガラスフリット、バインダー、溶剤からなる導電性ペースト（焼結ペースト）をスクリーン印刷により塗布し、乾燥、７００℃、５分の焼成を行い、第１のコンタクト部１２６及び第２のコンタクト部１２７を形成した。次に、絶縁領域（異なる導電型用のフィンガー電極とバスバー電極が交差する領域）のみに長さ３ｍｍ（フィンガー電極長手方向）、幅５００μｍ（バスバー電極長手方向）の絶縁膜を形成した。絶縁膜の材料として、ポリイミドペーストを用い、このペーストをスクリーン印刷により所定の箇所に塗布し、１５０℃で、２０分加熱し硬化させ、絶縁膜を形成した。
【０１０８】
次に、幅１００μｍの集電部と、１．２ｍｍ幅で長さが１４８ｍｍのバスバー電極を同時に形成した。集電部とバスバー電極の材料としては、Ａｇ粒子と、熱硬化樹脂からなる導電性ペースト（熱硬化ペースト）を用いた。この熱硬化ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥し、２００℃で３０分間加熱して硬化させ、第１の集電部１３５、第２の集電部１３６、第１のバスバー電極１３７及び第２のバスバー電極１３８を同時に形成した。
【０１０９】
このようにして作製した太陽電池１００枚について、ソーラーシミュレーター（２５℃の雰囲気の中、照射強度：１ｋＷ／ｍ２、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）による評価を行った。また、太陽電池の並列抵抗を測定した。結果を表１に示す。表１中には、並列抵抗が１０００Ωｃｍ２を超えた基板の比率を示した。表１中の変換効率は、実施例１、比較例１それぞれの太陽電池５０枚ずつの平均を示すものである。
【０１１０】
【表１】
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【０１１１】
表１は、実施例１及び比較例１の実験結果を示す表である。表１に示すように、比較例１では並列抵抗が１０００Ωｃｍ２以下の割合が多く、変換効率が大きく低下していたが、実施例１では、並列抵抗は十分高く、高い変換効率の太陽電池が得られた。これは、バスバー電極の直下の全域に絶縁膜が形成されているため、バスバー電極と基板が直接接することがなくなったためである。また、絶縁膜表面（バスバー電極を形成する領域）が平坦となり、バスバー電極形成時の滲みを抑制でき、その結果、第１のフィンガー電極及び第２のバスバー電極、並びに第２のフィンガー電極及び第１のバスバー電極がそれぞれ接触しなくなったためである。
【０１１２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１３】
１０、１１０、２１０…太陽電池（裏面電極型太陽電池）、
２１１…Ｎ型コンタクト電極、  ２１２…Ｐ型コンタクト電極、
１３、１１３、２１３…第１導電型の半導体基板（Ｎ型シリコン基板）、
１４、１１４、２１４…凹凸形状、  １５、１１５、２１５…ＦＳＦ層、
１６、１１６、２１６…反射防止膜、
２１７…誘電性パッシベーション層（表面パッシベーション層）、
１８、１１８…第２裏面パッシベーション膜、
１９、１１９、２１９…酸化物層（第１裏面パッシベーション膜）、
２０、１２０、２２０…第１導電型の領域（Ｎ型拡散層）、
２１、１２１、２２１…第２導電型の領域（Ｐ型拡散層）、
２２２…Ｎ型バスバー電極、  ２２３…Ｐ型バスバー電極、
２４、２５、２５´、１２４、１２５、１２５´…絶縁膜、
２６、１２６…第１のコンタクト部、２７、１２７…第２のコンタクト部、
１２８…コンタクト電極、  １２９…配線電極、  １３０…バスバー電極、
３１…テクスチャマスク、  ３２、３３…拡散マスク、
３４…酸化シリコン膜（拡散マスク）、  ３５、１３５…第１の集電部、
３６、１３６…第２の集電部、  ３７、１３７…第１のバスバー電極、
３８、１３８…第２のバスバー電極。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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