(57)【要約】【課題】製造工数を増大することなく、反射防止膜の回り込みによる特性低下を防止し、光電変換効率の高い太陽電池を得ること。【手段】受光面１Ａである第１主面と、第１主面に対向する第２主面である裏面１Ｂとを有する第１導電型を有する結晶系の半導体基板の一例であるｐ型単結晶シリコン基板１を用いている。このｐ型単結晶シリコン基板１に対し、第２導電型の不純物を拡散し、ｎ型拡散層２を形成する。そしてこの受光面１Ａ、裏面１Ｂ間に位置する側面１Ｃのｎ型拡散層２を除去し、第１および第２導電型に領域分離する。こののちＣＶＤ法により、受光面１Ａから側面１Ｃにまで到達するように、膜厚５５〜６０ｎｍの範囲で窒化シリコン膜を成膜して反射防止膜３を形成する工程とを含む。【選択図】図３
2016004916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面である第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する第１導電型を有する結晶系の半導体基板に対し、第２導電型の不純物を拡散し、第２導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第１主面と前記第２主面間に位置する側面の前記第２導電型の半導体層を除去し、第１および第２導電型に領域分離するｐｎ分離処理工程と、
ＣＶＤ法により、前記半導体基板の前記第１主面から前記側面にまで到達するように、窒化シリコン膜を形成する工程とを含み、
前記窒化シリコン膜を形成する工程は、膜厚５５ｎｍから６０ｎｍの範囲で成膜する工程である太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記ｐｎ分離処理工程は、ドライエッチング工程である、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記窒化シリコン膜を形成する工程は、プラズマＣＶＤ工程である、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記ｐｎ分離処理工程は、
前記結晶系の半導体基板を複数枚、前記第１主面を内側にして積層しスタック構造体を形成する工程と、
前記スタック構造体の側面の窒化シリコン膜をドライエッチングでエッチングする工程とを含む請求項１から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】
受光面である第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する第１導電型を有する結晶系の半導体基板と、
前記半導体基板の側面を除く前記第１主面と前記第２主面の一部に形成された第２導電型の半導体層と、
前記半導体基板の前記第１主面から前記側面にまで到達するように形成された、膜厚５５ｎｍから６０ｎｍの窒化シリコン膜とを含む太陽電池。
【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に係り、特に太陽電池のｐｎ分離に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な単結晶シリコン太陽電池あるいは多結晶シリコン太陽電池においてｐｎ接合を形成する方法の一つに、ｐ型シリコン基板に熱拡散でｎ型不純物を拡散させてｎ型層を形成しｐｎ接合を形成する方法がある。熱拡散に際し、同時に基板端部にもｎ型の導電性をもったガラス層であるＰＳＧ層（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）が堆積する。そこで基板端部のＰＳＧ層を残したままにすると電気的なリークが発生し、セル特性が低下する。そこで、ｐｎ接合を分離するため、基板の端部のＰＳＧ層がエッチングされる。ＰＳＧ層を除去するために、従来から多く用いられている方法としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）法を用いてドライエッチングする方法がある。
【０００３】
そしてＰＳＧ層を除去した後に工程にて、入射光を効率良く吸収するため、通常、反射防止膜と呼ばれる薄膜を受光面に堆積、もしくは成長させる。反射防止膜は数十〜百ｎｍ前後の厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮx）、酸化チタン、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、硫化亜鉛などを単層もしくは２層以上組み合わせて用いられる。中でも、窒化シリコン膜は、化学量論的にはＳｉ3Ｎ4の組成を持つが、生成条件により膜中のシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の比率を制御することが可能であり、ＳｉＮxと表記されることもある。窒化シリコン膜は、生成条件により屈折率を変化させることが比較的容易なため、他の物質に比べて応用範囲が広い。近年、例えば、ＳｉＮx膜を大量かつ高速に成膜できるプラズマＣＶＤ装置が開発され、注目を浴びている。
【０００４】
一方、この反射防止膜をプラズマＣＶＤ装置にて成膜すると半導体基板の側面又は他面に回り込むことにより特性が低下するという問題がある。このため一方の面に形成される反射防止膜が、半導体基板の側面又は他面に回り込むのを防止するための、成膜方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では、プラズマＣＶＤ装置における基板ホルダー枠体により、半導体基板の側面又は他面に回り込むのを抑制している。
【０００５】
また、反射防止膜成膜後にレーザーあるいはブラスト処理にて物理的にＰＳＧ層と反射防止膜とを同時に除去する方法、あるいはＰＳＧ層をウエットエッチングする方法も提案されている。特許文献２では、反射防止膜形成後にレーザーを用いて物理的に切断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９７７４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術を用いて、上記のような回り込みによる特性低下を防止しようとすると以下の問題があった。例えば特許文献１では、プラズマＣＶＤ装置に設置される基板ホルダーに枠体を設けることで回り込みを抑制している。上記特許文献１の方法では、プラズマＣＶＤ膜の回り込みは防げるものの、反射防止膜の未形成領域においては反射防止効果と基板終端効果すなわちパッシベーション効果がないため有効面積が減少する。
【０００８】
特許文献２では、レーザーを用いて分離溝を形成すると、基板にダメージを与えてしまい、特性低下を招くという課題があった。また、特許文献１，２のいずれの場合も製造コストが高くなる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造工数を増加させることなく、回り込みによる特性低下を抑制することができる太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光面である第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する第１導電型を有する結晶系の半導体基板に対し、第２導電型の不純物を拡散し、第２導電型の半導体層を形成する工程と、第１主面と第２主面間に位置する側面の第２導電型の半導体層を除去し、第１および第２導電型に領域分離するｐｎ分離処理工程と、ＣＶＤ法により、半導体基板の前記第１主面から前記側面にまで到達するように、窒化シリコン膜を形成する工程とを含み、窒化シリコン膜を形成する工程は、膜厚５５〜６０ｎｍの範囲で成膜する工程である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、窒化シリコン膜の膜厚を５５〜６０ｎｍに制御するだけで、製造工数を増加させることなく、回り込みによる特性低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽電池を示す図であり、（ａ）は受光面側の要部構成を模式的に示す平面図、(ｂ)は同裏面側の要部構成を模式的に示す平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２は、同太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）から（ｇ）は、同太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。
【図４】図４は、反射防止膜である窒化シリコン膜の膜厚に対するセル変換効率の相関を示した図である。
【図５】図５は、反射防止膜である窒化シリコンの膜厚に対するＩｄ（暗電流）の相関を示した図である。
【図６】図６（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２にかかる太陽電池の製造工程のうち、ｐｎ分離処理ステップを示す工程断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる太陽電池の製造方法および太陽電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る太陽電池を示すものであり、図１（ａ）は、太陽電池の受光面側の外観を示す平面図であり、図１（ｂ）は、太陽電池１の裏面側の外観を示す平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面、図１(ｂ)のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。実施の形態１にかかる太陽電池１０は、第１導電型を有する結晶系の半導体基板として機能するｐ型単結晶シリコン基板１の第１主面である受光面１Ａおよび第１主面に対向する第２主面である裏面１Ｂには、光を閉じ込めるためのテクスチャー１Ｔとよばれる表面凹凸部が１０μｍ程度の深さで形成されている。そしてｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側のテクスチャー１Ｔ表面には厚さ０．２μｍの第２導電型の半導体層であるｎ型拡散層２が形成されｐｎ接合を形成している。このｎ型拡散層２上に反射を低減し光利用率を向上するための窒化シリコン膜からなる反射防止膜３が形成されている。そして受光面１Ａ側の表面には多数の細いフィンガー電極４と、フィンガー電極４に直交する数本の太いバス電極５とからなる受光面電極が反射防止膜３の開口部に形成されている。そして本実施の形態では、反射防止膜３がＣＶＤ法により形成された膜厚５５ｎｍ〜６０ｎｍの窒化シリコン膜であることを特徴とする。ここでｐ型単結晶シリコン基板１の表面にはテクスチャー１Ｔが形成されているが、視認性を高めるために凹凸を誇張表現している。
【００１５】
ｐ型単結晶シリコン基板１は、光が入射する側である受光面１Ａと、受光面１Ａと対向する裏面１Ｂと、受光面１Ａと裏面１Ｂとの間に位置して受光面１Ａと裏面１Ｂとを接続する側面１Ｃとを有する。裏面１Ｂは、受光面１Ａの裏側に位置する面であり、受光面１Ａと同一形状を有する。本実施の形態においては、受光面１Ａと裏面１Ｂの平面形状は、図１に示したように角を除去する加工をした角加工ウェハ（ｐｓｅｕｄｏ−ｓｑｕａｒｅ  ｗａｆｅｒｓ）であるが正方形を用いることも可能である。そして、第１導電型の半導体基板としては、ｐ型に限定されることなくｎ型でもよく、また単結晶に限定されることなく多結晶であってもよい。
【００１６】
一方、太陽電池の裏面１Ｂには、ｐ型単結晶シリコン基板１上に集電用の裏面集電電極７と外部取り出し電極８とからなる裏面電極が配置される。裏面集電電極７下には、焼成によるアルミニウムとシリコンの合金層（図示せず）が形成され、アルミニウムとシリコンの合金層の下にはアルミ拡散によるＰ+層で構成される裏面電界層すなわちＢＳＦ層６が形成されている。そしてｐ型単結晶シリコン基板１の裏面１ＢにはＢＳＦ層６が形成されているが、裏面１Ｂの外周縁すなわち端縁にはわずかにｎ型拡散層２が残留している。
【００１７】
ｐ型単結晶シリコン基板１は、例えば１辺が１５０ｍｍ〜１６０ｍｍ程度、厚みが１５０μｍ〜２５０μｍ程度である角加工のなされた矩形の平板である。このｐ型単結晶シリコン基板１の外周表面には、ｐ型シリコンとｎ型シリコンとが接合したｐｎ接合領域が形成されている。すなわちｐｎ接合は、半導体基板であるｐ型単結晶シリコン基板１の外周表面に沿って設けられており、受光面１Ａから側面１Ｃおよび裏面１Ｂの外周端縁に亘って設けられている。より具体的には、ｐｎ接合は、受光面１Ａの全面、側面１Ｃの全面および裏面１Ｂのうち集電用の裏面集電電極７が設けられていない外周部に設けられている場合がある。詳細については後述する。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、受光面１Ａ側の電極は、ｎ型の電極としてバス電極５とこれに接続されるフィンガー電極４とを有する。バス電極５は、幅１ｍｍ〜３ｍｍ程度の広い幅を有しており、受光面１Ａ上に、互いに平行に２本〜４本程度設けられている。そして、フィンガー電極４は、このバス電極５に対して垂直に交わるように、受光面１Ａ上に、１ｍｍ〜５ｍｍ程度のピッチで多数本設けられている。フィンガー電極４の幅は、２０μｍ〜２００μｍ程度である。このようなバス電極５、フィンガー電極４の厚みは、１０μｍ〜２０μｍ程度である。なお、受光面１Ａの全面には、光の吸収を向上させるための反射防止膜３が形成されている。実際には図１(ｃ)に示すように、この反射防止膜３は受光面１Ａから側面１Ｃを経て裏面１Ｂの外周縁まで到達するように形成されている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、裏面１Ｂ側の電極は、集電用の裏面集電電極７と、裏面集電電極７で集電された電流を取り出すための出力取出電極８とを有する。裏面集電電極７は、ｐ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂのうち外周部を除く全面に形成されている。出力取出電極８は、２ｍｍ〜５ｍｍ程度の幅を有しており、裏面１Ｂ上に、上記バス電極５が延びる方向と同じ方向に延びて、２本〜４本程度設けられている。そして、出力取出電極８の少なくとも一部は、裏面集電電極７と電気的に当接する。出力取出電極８の厚みは、１０μｍ〜２０μｍ程度、裏面集電電極７の厚みは１５μｍ〜５０μｍ程度とする。
【００２０】
ここでフィンガー電極４、裏面集電電極７は、光電変換により生成されたキャリアを集電する役割を有している。バス電極５、出力取出電極８は、フィンガー電極４、裏面集電電極７で集めたキャリアを集め、外部に出力する役割を有している。
【００２１】
なお、上述したように、ｐｎ接合は、裏面１Ｂのうち裏面集電電極７が設けられていない外周部に設けられている。したがって、裏面１Ｂにおいて、裏面集電電極７は、ｐｎ接合領域に隣接して設けられている。
【００２２】
本実施の形態においては、ｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａおよび裏面１Ｂの外周縁の端部すなわち端縁は、ｐｎ分離を行うためにドライエッチング装置により、エッチング処理がなされ、端面のｎ型拡散層２が除去されている。つまり、ｐ型単結晶シリコン基板１表面全体にｎ型拡散層２を形成し、ｐｎ分離のための端面エッチングにより側面のｎ型拡散層２は除去される。また裏面側のｎ型拡散層２は、裏面拡散により、反転されてＢＳＦ層６となる。しかしながら、ドライエッチングにより端面エッチングを行った場合、特にテクスチャーの谷の部分は影になりエッチングされずに残留する場合がある。ｎ型拡散層２は、残留していたとしてもわずかであるため図示はしない。ただしわずかでもｎ型拡散層２が残留した場合には、上述したように受光面１Ａから側面１Ｃおよび裏面１Ｂの外周端縁に亘ってｐｎ接合が形成されている場合がある。さらに裏面１Ｂについては反射防止膜としての窒化シリコン膜３の成膜後にＢＳＦ層６が形成されるため、裏面１Ｂの外周縁すなわち端縁にはわずかにｎ型拡散層２が残留する場合がある。
【００２３】
本実施の形態の太陽電池によれば、裏面側の端縁、あるいは側面にはｎ型拡散層２が残留せず、端面エッチングが確実になされるようにするのが望ましいが、上述したように、裏面側の端縁、あるいは側面にもｎ型拡散層２が残留している場合にも、窒化シリコン膜の膜厚を制御することで、リーク電流の低減をはかることができ、ｎ型拡散層２の回り込みによる特性劣化を抑制することができる。
【００２４】
このように構成された太陽電池では、太陽光が太陽電池の受光面１Ａ側からｐ型単結晶シリコン基板１のｐｎ接合面（ｐ型単結晶シリコン基板１とｎ型拡散層２との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成される。生成された電子はｎ型拡散層２に向かって移動し、ホールはｐｎ接合部の電界によって、ｐ+層であるｐ型単結晶シリコン基板１に向かって移動する。これにより、ｎ型拡散層２に電子が過剰となり、ｐ+層にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型拡散層２に接続したフィンガー電極４およびバス電極５がマイナス極となり、ｐ+層であるＢＳＦ層６に接続した裏面集電電極７および出力取出電極８がプラス極となって、外部回路に電流が流れる。これにより、キャリアが両電極に集められ、両電極間に電位差を生ずる。
【００２５】
次にこの太陽電池の製造方法について説明する。図２は実施の形態１に係る太陽電池の製造方法を示すフローチャート図、図３（ａ）〜（ｇ）は、工程断面図である。まず、ここでは、図３（ａ）に示すように、シリコンのインゴットをスライスして得られる平板状のｐ型単結晶シリコン基板１を準備する。このｎ型単結晶シリコン基板１は例えば、シリコンにボロン（Ｂ）の不純物を微量添加することによりｐ型の導電型を呈する、比抵抗０．２Ω・ｃｍ〜２．０Ω・ｃｍ程度のｐ型単結晶シリコン基板１を用いることができる。ここで添加する不純物としてはボロンに限定されることなく、他のIII族元素にも適用可能である。
【００２６】
より具体的には、半導体基板は、単結晶半導体基板を用いる場合は、例えばチョクラルスキー法などの引き上げ法によって作製され、ワイヤーソーなどの切断装置を用いてスライスして作製される。多結晶半導体基板を用いる場合は、例えば鋳造法などの多結晶形成法で作製されたシリコンインゴットを、ワイヤーソーを用いて３５０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ〜２５０μｍ程度の厚みにスライスして作製される。
【００２７】
半導体基板の形状は、円形や正方形、矩形であってもよく、半導体基板の大きさは円形では直径１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度、正方形、矩形では一辺が１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度のものであってもよい。いずれの形状をなす半導体基板も、上述のように受光面、裏面と側面とを有している。
【００２８】
まず、半導体基板として例えば数百μｍ厚のｐ型単結晶シリコン基板１を用意し、基板洗浄を行う（基板洗浄ステップＳ１０）。ｐ型単結晶シリコン基板１は、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、ｐ型単結晶シリコン基板１をフッ酸などの酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、ｐ型単結晶シリコン基板１の切り出し時に発生してｐ型単結晶シリコン基板１の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。その後、純水で洗浄する（図３（ａ））。
【００２９】
ダメージ除去に続いて、例えば水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）との混合溶液にｐ型単結晶シリコン基板１を浸漬して該ｐ型単結晶シリコン基板１の異方性エッチングを行ない、ｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側の表面に１０μｍ程度の深さで微小凹凸からなるテクスチャー１Ｔを形成する（図３（ｂ）：テクスチャー形成ステップＳ２０）。またはＲＩＥなどのドライエッチングプロセスで表面に１μｍ〜３μｍの凹凸形状を形成しても良い。
【００３０】
このようなテクスチャー構造をｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａ側および裏面１Ｂ側に設けることで、太陽電池素子の受光面１Ａ側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池素子に入射する光を効率的にｐ型単結晶シリコン基板１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。アルカリ溶液で、ダメージ層の除去およびテクスチャー構造の形成を行う場合は、アルカリ溶液の濃度をそれぞれの目的に応じた濃度に調整し、連続処理をする場合がある。また、ＲＩＥなどのドライエッチングプロセスでｐ型単結晶シリコン基板１の表面に１μｍ〜３μｍ程度の深さのテクスチャー１Ｔを形成してもよい。
【００３１】
つぎに、拡散処理を行ってｐ型単結晶シリコン基板１にｐｎ接合を形成する。すなわち、リン（Ｐ）などのＶ族元素をｐ型単結晶シリコン基板１に拡散させてｎ型拡散層２を形成する（図３（ｃ）：拡散処理ステップＳ３０）。ここでは、表面にテクスチャー構造を形成したｐ型単結晶シリコン基板１に対して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）ガス中で気相拡散法により高温で熱拡散によりリンを拡散させてｐｎ接合を形成する。すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａから側面１Ｃ、裏面１Ｂに亘ってｎ型拡散層２を形成する。ｎ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用いることができる。ｎ型拡散層２は、シート抵抗が３０Ω／□〜１５０Ω／□程度のｎ型の層とすることができる。これにより上述のｐ型のバルク領域であるｐ型単結晶シリコン基板１とｎ型拡散層２との間にｐｎ接合部が形成される。このような方法を用いることによって、ｎ型拡散層２がｐ型単結晶シリコン基板２の表面に０．２μｍ〜０．７μｍ程度の深さで形成される。
【００３２】
その後、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、基板端部のみを露出した状態（好ましくは複数枚の基板表面と裏面を重ね合わせ、基板端部のみを露出した状態（以後「スタック」と呼ぶ。）にして、ドライエッチング装置にて、基板端部のみをエッチングする（図３（ｄ）：ｐｎ分離ステップＳ４０）。端部をエッチングするのは、基板全面（受光面、裏面、端部）において拡散層としてのｎ型層が形成されている状態から、受光面と裏面をそれぞれｐ型とｎ型に分離する（ｐｎ分離）ためである。裏面をｐ型化する方法については後述する。ｐｎ分離を行うにあたっては、ドライエッチング装置を用いる方法の他、ウエットエッチング法などの化学的除去法、特許文献２のようなレーザーを使用する方法などの物理的除去法、さらには化学的除去法と物理的除去法との併用法がある。
【００３３】
ドライエッチング処理によるｐｎ分離後に、受光面１Ａに反射防止膜３を形成する（図３（ｅ）：反射防止膜形成ステップＳ５０）。この反射防止膜３は受光面１Ａから側面１Ｃを経て裏面１Ｂの外周縁まで到達するように形成されている。反射防止膜３の材料としては、最も一般的な窒化シリコン膜（ＳｉＮx膜：ストイキオメトリな状態、すなわち、ＳｉＮ化合物を構成している原子数の比（組成）が化学式どおりに存在しているＳｉ3Ｎ4を中心にして組成比（ｘ）には幅がある窒化シリコン膜）を用いる。ここで、反射防止膜３の膜厚は、５５μｍ〜６０μｍの範囲でプラズマＣＶＤ装置にて成膜される。図４は、反射防止膜であるＳｉＮx膜の膜厚を変化させたときの、膜厚とセル変換効率との関係を測定した結果を示す図である。横軸は膜厚（ｎｍ）、縦軸はセル変換効率(単位は規格値)を示す。この結果、反射防止膜３の膜厚を、５５μｍ〜６０μｍの範囲としたとき、セル変換効率が最も高くなっていることがわかる。ここで反射防止膜３の膜厚を、６２μｍ程度としたところでセルの変換効率が高くなっている点があるが、その直後に急峻な低下部分があるため、安全をみた範囲が、５５μｍ〜６０μｍである。反射防止膜３の膜厚の最適範囲は、周辺条件によってわずかにずれることもあるが、大きな差異はなく、上記範囲を選択することで、ＦＦ（フィルファクタ）の向上をはかることができる。例えば、シリコンの場合、反射防止膜３の屈折率は１．８〜２．３程度であり、本実施の形態１では例えば２．１程度であるものを用いた。
【００３４】
ＳｉＮx層の回り込みによって低下する特性は、主に暗電流Ｉｄの増加に伴うＦＦである。因みに暗電流Ｉｄの増加はｐｎ接合の分離が十分ではないことを意味している。通常太陽電池の反射防止膜の成膜に用いられているようなプラズマＣＶＤ装置で成膜したＣＶＤ（ＳｉＮx）膜は、ある程度の導電性がある。このためＳｉＮx層が受光面（第１導電型、例えばｎ型の領域）側から裏面（第２導電型、例えばｐ型の領域）側に回り込むことにより、暗電流Ｉｄが増加するものと考えられる。
【００３５】
本発明者らは、図５に示すように暗電流Ｉｄと反射防止膜であるＳｉＮx膜の膜厚に直線性の相関があること、また、膜厚と太陽電池セルの変換効率に適切な範囲があることを見出した。図５において横軸は窒化シリコン膜ＳｉＮxの膜厚（ｎｍ）であり、縦軸は一点を１とし、ＳｉＮの膜厚のみを変化させたときの膜厚と変換効率(単位は規格値)との関係を測定した結果を示している。したがって、デバイスとして使用するに適切な変換効率をえることのできる範囲で反射防止膜の膜厚を制御することにより反射防止膜を物理的に分離する必要がなく、太陽電池セルの製造工数を増加させることなく、回り込みによる特性低下を抑制することができるという効果を奏する。
【００３６】
次に、ｐ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂに裏面集電電極７および出力取出し電極８を形成する（図３（ｆ）：裏面電極形成ステップＳ６０）。裏面集電電極７は、アルミニウムを主成分とするペーストを裏面１Ｂの全面に塗布することで形成する。該ペーストを塗布した後、温度７００℃〜９００℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムをｐ型単結晶シリコン基板１に焼き付ける。このように塗布されたアルミニウムペーストを印刷後、焼成することにより、ｐ型不純物であるアルミニウムをｐ型単結晶シリコン基板１の塗布部分に高濃度に拡散させることができ、裏面１Ｂにも形成されているｎ型拡散層２を反転させｐ型高濃度ドープ層（ｐ+層）であるＢＳＦ層６に置き換えることができる。このようにして形成された裏面１Ｂにおけるｐ型高濃度ドープ層が裏面集電電極７に対するコンタクト層となる。
【００３７】
次に、受光面１Ａに位置する電極、すなわちバス電極５およびフィンガー電極４（不図示）を形成する（図３（ｇ）：受光面電極形成ステップＳ７０）。ここでは、焼成炉内にて最高温度が５００℃〜６５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することによりバス電極５およびフィンガー電極４が得られる。
【００３８】
裏面１Ｂの出力取出電極８および受光面電極であるバス電極５およびフィンガー電極４は、銀を主成分とする導電ペーストを塗布することにより形成する。この銀を主成分とする導電ペーストは、例えば、銀フィラー１００重量部に対して有機ビヒクルとガラスフリットを、それぞれ５重量部〜３０重量部、０．１重量部〜１５重量部配合、混練し、溶剤を用いて、５０Ｐａ・Ｓ〜２００Ｐａ・Ｓの程度の粘度に調節したものを用いることができる。
【００３９】
導電ペーストの塗布法としては、スクリーン印刷法などの印刷法を用いることができ、塗布後一定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させてもよい。また、裏面１Ｂ側の出力取出電極８は、印刷後乾燥しておき、受光面１Ａ側のバス電極５およびフィンガー電極４と同時に一括焼成してもよい。これにより、高温工程となる熱処理工程を１回にすることができ、生産性を高めることができる。
【００４０】
次に、ｐ型単結晶シリコン基板１の受光面１Ａの電極（バス電極５とフィンガー電極４）を形成する。このバス電極５とフィンガー電極４の形成においても、上述のように銀を主成分とする導電ペーストを、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて塗布、乾燥、焼成することにより形成することができる。以上の工程を経て、太陽電池１０を製造することができる。
【００４１】
このようにして、反射防止膜３をＣＶＤ法により形成された膜厚５５ｎｍ〜６０ｎｍの窒化シリコン膜とすることでＦＦ特性の良好な太陽電池を得ることができる。また製造に際しても、極めて容易に作業性よく、形成することが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、ｐｎ分離ステップに際し、ドライエッチングを用いたが、実施の形態２ではこのドライエッチング工程の生産性向上を図る方法について説明する。図６（ａ）および(ｂ)は、実施の形態２にかかる太陽電池の製造工程のうち、ｐｎ分離処理ステップを示す工程断面模式図である。本実施の形態では、太陽電池基板として機能する、ｎ型拡散層２の形成されたｐ型単結晶シリコン基板１を、１枚ごとではなく、複数枚積層し、スタック構造体を形成し、スタック構造体としてドライエッチングを実施する。
【００４３】
すなわち、実施の形態１においてｎ型拡散層２を形成する拡散処理ステップＳ３０の実施されたｐ型単結晶シリコン基板１を、図６（ａ）に示すように、受光面側が内側に来るようにして、スタック構造体の外側に露出しないように積層してスタック構造体を形成する。なお、ｐｎ分離処理ステップまでは、図２のステップＳ１０〜Ｓ３０および図３（ａ）〜（ｃ）に示す、実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、スタック構造体とした状態でドライエッチングを行い、側面のｎ型拡散層２をエッチング除去する。以上のようにドライエッチングによって側面のｎ型拡散層２を除去することによりｐｎ分離がなされる（ｐｎ分離処理ステップ）。ドライエッチング工程に際し、最表層のｐ型単結晶シリコン基板１を基板ホルダ(図示せず)で支持するとともに保護することで、図６（ｂ）に示すように、側面のｎ型拡散層２のみをエッチング除去することができる。このとき、異方性エッチング法であるＲＩＥ法を用いることで、露呈する、側面のみを選択的にエッチング除去し、内部でのエッチング回り込みを抑制することで、受光面側のｎ型拡散層２がエッチングされるのを抑制することができる。また、基板ホルダーの隙間からエッチングガスが回り込むことがあっても、スタック構造体の最表面をｐ型単結晶シリコン基板１の裏面１Ｂ側となるようにスタック構造体を積層しておくことにより、受光面側のｎ型拡散層２がエッチングされるのを抑制することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、ｎ型拡散層２の形成されたｐ型単結晶シリコン基板１を複数枚積層して、スタック構造体を形成し、スタック構造体としてドライエッチングを実施することで、極めて容易にかつ作業性良く、複数枚のｐｎ分離を一括して実現することが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態の方法では、エッチングにおけるマスクが不要であり、薬液を用いたウエットエッチング工程に比べて比較的安価な装置を選択することができる。さらにブラスト法あるいはレーザーを用いた物理的な方法によるｐｎ分離工程に比べ、表面の荒れが少ないという効果もある。
【００４７】
実施の形態３．
前記実施の形態１では、ｐｎ分離ステップに際し、ドライエッチングを用いたが、ウエットエッチングを用いても良い。本実施の形態３では、ウエットエッチングによりｐ型単結晶シリコン基板１側面１Ｃのｎ型拡散層２をエッチング除去する。この場合も、ｐｎ分離ステップＳ４０以外の工程はすべて実施の形態１と同様にすればよい。
【００４８】
ウエットエッチングを用いた場合、エッチングの回り込みにより、側面から裏面周縁部までのｎ型拡散層２が効率よくエッチング除去され、裏面１Ｂ側の周縁部のｎ型拡散層２は除去され易い。このため、実施の形態１のようにドライエッチングによりｐｎ分離がなされた場合のように、暗電流Ｉｄの増大は大きくはない。しかしながら、本実施の形態３の場合もやはりｎ型拡散層２の上層に形成される反射防止膜が導電性を帯びると暗電流Ｉｄの増大が、反射防止膜を構成する窒化シリコン膜の膜厚を５５ｎｍ〜６０ｎｍとすることにより、暗電流の増大を抑制し、ＦＦの高い太陽電池を得ることができる。
【００４９】
実施の形態４．
本実施の形態４では、ｐｎ分離ステップＳ４０に、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いたことを特徴とする。この場合も、ｐｎ分離ステップＳ４０以外の工程はすべて実施の形態１と同様にすればよい。
【００５０】
ＲＩＥを用いた場合、側面１Ｃのｎ型拡散層２は効率よくエッチング除去されるが、エッチングが裏面まで回り込むことは少ないため、裏面１Ｂ側のｎ型拡散層２は確実に基板端部まで残留している。これにより、ｎ型拡散層２の上層に形成される反射防止膜３が導電性を帯びると暗電流Ｉｄの増大を免れ得ないが、反射防止膜３を構成する窒化シリコン膜の膜厚を５５ｎｍ〜６０ｎｍとすることにより、暗電流の増大を抑制し、ＦＦの高い太陽電池を得ることができる。
【００５１】
なお、太陽電池を構成する半導体基板は、実施の形態１から４で用いたｐ型単結晶シリコン基板に限定されることなく、ｎ型でもよく、また単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの結晶系シリコン基板をはじめとする結晶系の半導体基板を用いることができる。ここで用いられる半導体基板は、例えば１辺が１５０ｍｍ〜１６０ｍｍ程度、厚みが１５０μｍ〜２５０μｍ程度の角加工のなされた矩形の平板であることが多い。この半導体基板の外周表面には、ｐ型シリコンとｎ型シリコンとが接合してｐｎ接合領域が形成されている。すなわちｐｎ接合は、半導体基板であるｐ型単結晶シリコン基板１の外周表面に沿って設けられており、受光面１Ａから側面１Ｃおよび裏面１Ｂの外周部に亘って設けられている。また実施の形態では、ｐ型単結晶シリコン基板の受光面側に形成される受光面電極は、平行に配列されたフィンガー電極４とこのフィンガー電極４に直交するバス電極５とで構成されているが、フィンガー電極はグリッド電極と呼ばれることもあり、形状についても適宜変更可能である。またバス電極についても本数および形成位置は適宜変更可能であり、バス電極が形成されない場合もある。また、電極の構成あるいは構造についても、適宜変更可能である。
【００５２】
さらにまた、実施の形態では、ｐ型単結晶シリコン基板１の表面全体にｎ型拡散層を形成する場合について説明したが、拡散工程において基板ホルダーなどの遮蔽治具で裏面あるいは側面への拡散を抑制しつつ、ｎ型拡散層を形成する場合にも、わずかに不純物拡散が生じ、裏面あるいは側面へのｎ型拡散層の形成が免れえない場合もある。このように意図せずして裏面あるいは側面へのｎ型拡散層の形成がなされる場合にも、窒化シリコン膜の膜厚を、５５ｎｍから６０ｎｍの範囲とすることで、特性劣化を抑制することが可能となる。  
【００５３】
また、窒化シリコン膜を形成するためのＣＶＤ法については、プラズマＣＶＤ法に限定されることなく、常圧ＣＶＤ法および減圧ＣＶＤ法などのＣＶＤ法全般に適用可能である。ただし、スパッタリング法の場合には、リークの発生があまりみられず、本発明は、ＣＶＤ法による成膜の場合に有用な方法であると考えられる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態あるいはその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１  ｐ型単結晶シリコン基板、１Ｔ  テクスチャー、１Ａ  受光面、１Ｂ  裏面、１Ｃ  側面、２  ｎ型拡散層、３  反射防止膜、４  フィンガー電極、５  バス電極、６  ＢＳＦ層、７  裏面集電電極、８  出力取出電極、１０  太陽電池。
【図１】
2016004916.tif 000003
【図２】
2016004916.tif 000004
【図３】
2016004916.tif 000005
【図４】
2016004916.tif 000006
【図５】
2016004916.tif 000007
【図６】
2016004916.tif 000008