(57)【要約】本発明は、ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板２を含む太陽電池１であって、基板２は、前面２ａであって、その表面が少なくとも１つのパッシベーション層３で少なくとも部分的に被覆されている前面２ａと、基板の背面２ｂであって、パッシベーション層４であり、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有するパッシベーション層４で少なくとも部分的に被覆されている背面２ｂとを含み、基板２の背面２ｂ上のパッシベーション層４は、導電性ポリマー層５で少なくとも部分的に被覆されている、太陽電池１に関する。本発明はさらに、太陽電池の調製のためのプロセス、このプロセスにより得られる太陽電池、およびソーラーモジュールに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板（２）を含む太陽電池（１）であって、前記基板（２）は、
−  前面（２ａ）であって、その表面が少なくとも１つのパッシベーション層（３）で少なくとも部分的に被覆されている、前面（２ａ）、
および、
−  背面（２ｂ）、
を含み、
−  前記基板（２）の前記背面（２ｂ）は、パッシベーション層（４）であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有する、パッシベーション層（４）で少なくとも部分的に被覆されており、
−  前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の前記パッシベーション層（４）は、導電性ポリマー層（５）で少なくとも部分的に被覆されている、
太陽電池（１）。
【請求項２】
前記基板の前記背面上の前記パッシベーション層（４）は、ＳｉＯｘを含み、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記導電性ポリマー層（５）は、ポリチオフェンを含む、請求項１または２に記載の太陽電池（１）。
【請求項４】
前記基板（２）は、ｎ型単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）をベースとしている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのパッシベーション層（３）は、窒化ケイ素層（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素層（ＳｉＯｘ）、炭化ケイ素層（ＳｉＣ）、酸化チタン層（ＴｉＯｘ）、酸化アルミニウム層（ＡｌＯｘ）、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、またはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層、またはこれらの層の少なくとも２つの組み合わせ、からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項６】
前記基板（２）の前記前面（２ａ）の前記表面は、山および谷を含むテクスチャーを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項７】
前記太陽電池（１）は、前記基板（２）の前記前面（２ａ）と電気的に導通接触している第１の金属を含む層（７）、および前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の前記導電性ポリマー層（５）と電気的に導通接触している第２の金属を含む層（６）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項８】
前記基板（２）は、前記前面（２ａ）に、かつ前記少なくとも１つのパッシベーション層（３）の下に、ｎドープ表面電界（ｎ＋−ＦＳＦ）（２’）を含む、請求項７に記載の太陽電池（１）。
【請求項９】
前記パッシベーション層（３）は、ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））、またはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層であり、前記パッシベーション層（３）は、透明導電性被膜の層で被覆されている、請求項７に記載の太陽電池（１）。
【請求項１０】
前記基板（２）の前記前面（２ａ）と電気的に導通接触している前記第１の金属を含む層（７）は、金属グリッドの形態で、または少なくとも１つの金属バスバーおよび金属フィンガーを含むパターンの形態で塗布される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項１１】
前記太陽電池（１）は、前記基板（２）の前記背面（２ｂ）と電気的に導通接触している第１の金属を含む層（７）、および前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の前記導電性ポリマー層（５）と電気的に導通接触している第２の金属を含む層（６）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記導電性ポリマー層（５）は、前記導電性ポリマーに加えて、ポリマーアニオン、好ましくはポリマースルホン酸またはポリマーカルボン酸を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽電池（１）。
【請求項１３】
前記導電性ポリマーは、ポリチオフェン：ポリマーアニオン複合体、好ましくはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの形態で存在するポリチオフェンを含む、請求項１２に記載の太陽電池（１）。
【請求項１４】
太陽電池（１）の調製のためのプロセスであって、
Ｉ）ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板（２）であって、
−  前面（２ａ）、
および、
−  背面（２ｂ）、
を含む、基板（２）を用意するプロセスステップ；
ＩＩ）前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の表面の少なくとも一部を、パッシベーション層（４）であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有する、パッシベーション層（４）で被覆するプロセスステップ；
ＩＩＩ）前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の前記パッシベーション層（４）の表面の少なくとも一部を、導電性ポリマー層（５）で被覆するプロセスステップ；および
ＩＶ）前記導電性ポリマー層（５）の表面の少なくとも一部を、金属を含む層（６）で被覆するプロセスステップ、
を含む、プロセス。
【請求項１５】
前記基板（２）の前記背面（２ｂ）上の前記パッシベーション層（４）は、ＳｉＯｘを含み、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
ＳｉＯｘを含む前記パッシベーション層（４）は、前記基板の（２）の前記背面（２ｂ）上の前記表面の酸素による熱酸化により形成される、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記導電性ポリマー層は、導電性ポリマーおよび溶媒または分散剤を含む溶液、エマルジョンまたは分散液を前記パッシベーション層（４）に塗布することにより、そしてその後前記溶媒または分散剤の少なくとも一部を除去することにより、形成される、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記溶液、エマルジョンまたは分散液中の前記導電性ポリマーは、ポリチオフェンを含む、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
導電性ポリマーおよび溶媒または分散剤を含む前記溶液、エマルジョンまたは分散液は、ポリマーアニオン、好ましくはポリマースルホン酸またはポリマーカルボン酸をさらに含む、請求項１７または１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記導電性ポリマーは、ポリチオフェン：ポリマーアニオン複合体、好ましくはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの形態で存在するポリチオフェンを含む、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記基板（２）は、ｎ型単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）をベースとしている、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記基板（２）の前記前面（２ａ）の表面は、窒化ケイ素層（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素層（ＳｉＯｘ）、炭化ケイ素層（ＳｉＣ）、酸化チタン層（ＴｉＯｘ）、酸化アルミニウム層（ＡｌＯｘ）、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、またはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層、またはこれらの層の少なくとも２つの組み合わせ、からなる群から選択される少なくとも１つのパッシベーション層（３）で少なくとも部分的に被覆されている、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記基板（２）の前記前面（２ａ）の前記表面は、山および谷を含むテクスチャーを有する、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２４】
請求項１４〜２３のいずれか一項に記載のプロセスにより得ることができる、太陽電池（１）。
【請求項２５】
請求項１〜１３および２４のいずれか一項に記載の少なくとも２つの太陽電池（１）を含む、ソーラーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、太陽電池の調製のためのプロセス、このプロセスにより得られる太陽電池、およびソーラーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果を用いて光のエネルギーを電気に変換する装置である。太陽光発電は、持続可能であり、かつ無公害副生成物しか生じないため、注目されるグリーンエネルギー源である。したがって、現在、材料および製造コストを継続的に低減しながら、効率を高めた太陽電池の開発に多くの研究が注がれている。太陽電池に光が当たると、入射光の一部が表面で反射し、残りは太陽電池に透過する。透過した光子は、適切にドープされていることが多いシリコンなどの半導体材料で作られるのが一般的な太陽電池に吸収される。吸収された光子エネルギーにより、半導体材料の電子が励起され、電子−正孔対が生成される。次いでこれらの電子−正孔対はｐ−ｎ接合により分離され、太陽電池表面上の導電性電極で捕集される。
【０００３】
太陽電池は、多くの場合、Ｓｉウエハ形態のシリコンをベースとするのが非常に一般的である。ここでｐ−ｎ接合は通常、ｎ型ドープＳｉ基板を用意して片面にｐ型ドープ層を塗布して、またはｐ型ドープＳｉ基板を用意して片面にｎ型ドープ層を塗布して、どちらの場合もいわゆるｐ−ｎ接合を得ることにより、調製される。ｎ型およびｐ型太陽電池はどちらも可能であり、工業的に利用されている。
【０００４】
太陽電池において高効率を達成するため、太陽電池における再結合損失を最小限に抑える必要がある。ここで（ｉ）結晶シリコンウエハにおける再結合と、（ｉｉ）ＳｉＯ２、ＳｉＮｘまたはＡｌ２Ｏ３などの誘電体層でパッシベーションできる太陽電池の非金属化表面における再結合と、（ｉｉｉ）太陽電池の金属−半導体接合における再結合とを区別しなければならない。
【０００５】
太陽電池の生産においてＳｉＯ２、ＳｉＮｘまたはＡｌ２Ｏ３などの誘電体層による非金属化部分のパッシベーションが次第に行われるにつれ、全体の再結合損失は、Ｓｉ太陽電池の金属化表面の高い再結合にますます左右されるようになる。技術的に実現可能な太陽電池効率の限界（約２５％）に近づくためには、接触抵抗が許容できない範囲まで増加するのを回避しながら、太陽電池の金属／半導体界面における再結合を効率的に抑制することが不可欠である。
【０００６】
ここ数年間でアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）とのヘテロ接合が、金属／半導体界面における再結合を抑制する効果的な方法であることが証明された。ａ−Ｓｉ層の堆積は通常、ｐ型層［ａ−Ｓｉ（ｐ）］の堆積にはシラン、水素およびジボランを、またはｎ型層［ａ−Ｓｉ（ｎ）］の堆積にはホスフィンを用いてプラズマ化学気相成長法（「Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、ＰＥＣＶＤ）によって行われる。ａ−Ｓｉ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合技術によって要求されるスループットを達成するためには、ＰＥＣＶＤによって比較的薄いａ−Ｓｉ層を堆積することから、横方向の導電性が不十分になる。層抵抗を抑制するため、ａ−Ｓｉ層に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）層などの透明な導電層が堆積される。ａ−Ｓｉ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合の高効率の可能性から鑑みて、この太陽電池技術は、多くの専門家により、２３％を超える効率を有する次世代の産業用太陽電池の現実的な選択肢と考えられている。
【０００７】
しかしながら、このアプローチの欠点は、ＩＴＯ層を堆積してシート抵抗を抑制しなければならないため、材料費が非常に高く、太陽電池におけるインジウムなどの希少金属の使用は一般に問題となり、特に長期においてそうであるという事実に見られるに違いない。
【０００８】
さらに、ａ−Ｓｉ層をドープするにはホスフィンまたはジボランなどのガスが使用され、これらのガスは極めて危険な毒ガスとして知られ、懸念されている。
【０００９】
太陽電池の金属／半導体界面における再結合を抑制するための別のアプローチは、Ｓｉ／有機ヘテロ接合の使用である。ｎ型結晶シリコンベースおよび有機ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）正孔伝導性エミッタ層からなる有機−シリコンハイブリッド太陽電池は、結晶シリコン太陽電池の高いエネルギー変換効率を有機太陽電池の潜在的に低い製造コストと組み合わせた独特の可能性を与える。シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）ら（非特許文献１）は、シリコンウエハのキャリアライフタイムの非接触測定によって結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）接合の電気特性の特性評価を行い、（ｃ−Ｓｉ）／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）接合がテクスチャー処理された前面に位置する太陽電池を製造した。
【００１０】
しかしながら、シュミットらにより開示されたアプローチ（すなわちシリコン太陽電池の前面へのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの塗布）は、特徴としていくつかの欠点が見られる。まず第１に、太陽電池前面のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は強い寄生吸収を特徴とし、これがこの電池型の短絡電流を制限する。加えて、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の屈折率が最適でないため、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、優れた反射防止層として機能できない（たとえば、ＳｉＮｘに基づく反射防止層と比較して）。さらに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の接触抵抗は比較的高く、シュミットらにより開示された太陽電池の、湿り空気中の、およびＵＶ照射に対する安定性が不十分である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】シュミットら著、「Ｏｒｇａｎｉｃ−ｓｉｌｉｃｏｎ  ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ：Ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ａｎｄ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ」、アプライドフィジックスレターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、第１０３巻、ｐ．１８３９０１（２０１３年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は一般に、太陽電池に関連する技術水準に認められる問題の少なくとも１つを解決するという目的に基づく。
【００１３】
より詳しくは、本発明はさらに、金属／半導体界面における再結合による損失が抑制され、かつ単純な方法で生産することができる高効率の太陽電池を提供するという目的に基づく。その目的に応じて調製されてきた、従来技術で知られた太陽電池と比較して、本発明による太陽電池は、湿潤大気中で保存する際の安定性の改善および／またはＵＶ照射に対する安定性の改善を特徴とすると考えられる。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、上記の特性を特徴とする太陽電池であって、危険な毒ガスの使用を回避することができ、それによって単純かつ経済的な方法で生産できる、太陽電池、特にｎ型シリコン太陽電池を調製するためのプロセスを提供することである。
【００１５】
上述の目的の少なくとも１つを達成するには、本発明のカテゴリー形成クレーム（ｃａｔｅｇｏｒｙ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｃｌａｉｍ）の主題が寄与する。さらに、本発明の具体的な実施形態に相当する従属クレームの主題も寄与する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述の目的の少なくとも１つを達成するには、ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板を含む太陽電池であって、基板が、
−  前面であって、その表面が少なくとも１つのパッシベーション層で少なくとも部分的に被覆されている前面、
および、
−  背面、
を含み、
−  基板の背面は、パッシベーション層であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有するパッシベーション層で少なくとも部分的に被覆されており、
かつ、
−  基板の背面上のパッシベーション層は、導電性ポリマー層で少なくとも部分的に被覆されている、
太陽電池が寄与する。
【００１７】
本発明による太陽電池は、正孔輸送層として、たとえばポリチオフェン層、ポリピロール層またはポリアニリン層などの導電性ポリマー層が太陽電池背面（すなわち太陽電池の太陽の当たらない面）上に堆積されていることを特徴とする。導電性ポリマー層は太陽電池の背面に位置するため、関連する寄生吸収はもはや存在せず、最適でない反射防止特性も無関係である。さらに、全表面上に堆積された金属層と組み合わせた導電性ポリマー層は、太陽電池を通過する赤外光の優れた鏡として働く。したがって導電性ポリマー層は、多くの点で光電流の増加に寄与する。さらに、導電性ポリマー層は現在、完全に金属化することができ、導電性ポリマー層と金属層との間の接触抵抗が著しく抑制される。導電性ポリマー層がシリコンウエハの前面の表面上に塗布され（シュミットらにより開示された太陽電池のように）、かつ導電性ポリマー層の小さい部分（＜１０％）のみが金属グリッドで金属化された太陽電池と比較して、シリコンウエハの背面上に導電性ポリマー層を有する本発明による太陽電池では全接触抵抗が１桁低下する。
【００１８】
本発明による太陽電池構造のもう１つの重要な利点は、その安定性の向上である。太陽電池の背面上に位置する導電性ポリマー／ｃ−Ｓｉヘテロ接合は、ＵＶ光子がシリコンウエハに吸収されるのでこれらの光子に当たらず、その結果太陽電池のＵＶ安定性の向上をもたらす。さらに、導電性ポリマー層は、同時に「封止」としても働く金属化層で完全に被覆されているため、導電性ポリマー層は、周囲空気と直接接触しない。これは、導電性ポリマー層による湿気の吸収が回避されるので、ひいては安定性の向上をもたらす。
【００１９】
さらに、高いエネルギー変換効率を得るためには、シリコン基板と正孔輸送導電性ポリマー層との間の界面を十分にパッシベーションすること、すなわち界面における電子−正孔再結合を最小限に抑えることが不可欠な前提条件であることが観察された。本発明では、これが、シリコン基板と導電性ポリマー層との間に極薄パッシベーション層を実装することにより実現される。
【００２０】
本発明による太陽電池は、ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板を含む。
【００２１】
ドープされたＳｉ基板は、当業者によく知られている。ドープされたＳｉ基板は、当業者に知られ、当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意の方法で調製してもよい。本発明によるＳｉ基板の好ましい原料は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）、多結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）、冶金法による高純度シリコン（ｕｐｇｒａｄｅｄ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ｓｉｌｉｃｏｎ）（ｕｍｇ−Ｓｉ）、薄膜結晶シリコン（５０μｍより薄い）またはこれらの材料の少なくとも２つの組み合わせに基づき、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）が好ましい基板材料である。特に好ましい材料は、ｎドープまたはｐドープ単結晶シリコンであり、ｎドープ単結晶シリコンが基板にとって最も好ましい材料である。ドープされたＳｉ基板を形成するためのドープは、Ｓｉ基板の調製中にドーパントを加えることにより同時に行ってもよいし、またはその後のステップで行ってもよい。Ｓｉ基板の調製の後のドープは、たとえばガス拡散エピタキシー（ｇａｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｅｐｉｔａｘｙ）により行ってもよい。ドープされたＳｉ基板はまた、商業的に容易に入手できる。本発明によれば、Ｓｉ基板の最初のドープは、Ｓｉ混合物にドーパントを加えることによりその形成と同時に行うことが１つの選択肢である。
【００２２】
Ｓｉ基板は、多くの形状、表面テクスチャーおよびサイズを示し得ることは、当業者に知られている。形状は、とりわけ直方体、ディスク、ウエハおよび不規則な多面体など多くの異なる形状の１つであればよい。本発明による好ましい形状は、縦横寸法が同様、好ましくは等しく、高さ寸法がそれ以外の縦横寸法より著しく小さい直方体であるウエハ形状である。この文脈において著しく小さいとは、好ましくは少なくとも約１００倍小さいことである。
【００２３】
種々の表面型が当業者に知られている。本発明によれば、粗表面を有するＳｉ基板が好ましい。基板の粗さを評価する１つの方法は、基板の総表面積に比較して小さい、好ましくは総表面積の約１００分の１未満であり、かつ本質的に平面である基板のサブ表面の表面粗さパラメータを評価することである。表面粗さパラメータの値は、そのサブ表面を、平均二乗変位量を最小化してサブ表面に最適なフラットな平面に投影することにより形成された理論的表面の面積に対するサブ表面の面積の比率により与えられる。表面粗さパラメータの値が高くなると、表面がより粗く、より不規則であることが示され、表面粗さパラメータの値が低くなると、表面がより滑らかで、より平坦であることが示される。本発明によれば、Ｓｉ基板の表面粗さは好ましくは、以下に限定されるものではないが、光吸収およびフィンガーの表面への接着など多くの因子間で最適なバランスが得られるように改変される。
【００２４】
この文脈では、基板の前面（すなわち日光の当たる面）上の表面は、山および谷を含むテクスチャーを有することが好ましい。特に好ましいテクスチャーは、微細なピラミッド（すなわち四角錐）形状を含む凹凸パターンを有する。前表面にこうしたテクスチャーを含む太陽電池では、結晶太陽電池の表面上のある点から反射した光が、テクスチャー処理された表面によって別の点に再び入射し、太陽電池に透過して太陽電池に効率的に吸収される。完全には吸収されなかったが、太陽電池の背面（ｂａｃｋ  ｆａｃｅ）に達する一部の透過光は再度表面に反射して戻るけれども、その部分の透過光は、急傾斜したピラミッド表面を含む表面で再度反射することで、光を太陽電池に閉じ込めて光の吸収を改善し、発電を強化することができる。
【００２５】
反転していないピラミッドを含むテクスチャー処理された構造は、たとえば、シリコンウエハの露出面を、アルカリ性、たとえば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に５〜３０体積％のイソプロピルアルコールを加えることにより調製された混合溶液に浸漬することにより形成することができる。この水溶液は若干の添加されたシリコンをさらに含んでもよい。この混合溶液でのエッチングは、７０℃〜９５℃の温度で行われる。Ｓｉウエハの表面上にテクスチャー処理された構造を調製するためのさらなる詳細は、たとえば、米国特許出願公開第２００４／０２５９３３５Ａ１号、米国特許出願公開第２０１３／００２５６６３Ａ１号または国際公開第２０１２／０２５５１１Ａ１号に開示されている。
【００２６】
基板の前面の表面、好ましくはｎ型単結晶シリコンウエハの前面の表面は、少なくとも１つのパッシベーション層で少なくとも部分的に被覆されている。太陽電池の表面を十分にパッシベーションすると、表面再結合を抑制することにより太陽電池の効率が大きく改善する。本明細書で使用する場合、「パッシベーション」は、シリコン格子の表面上に存在するダングリングボンドの化学的終端と定義される。当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意のパッシベーション層を利用することができる。本発明による好ましいパッシベーション層は、窒化ケイ素層、酸化ケイ素層（ＳｉＯｘ）、特にＳｉＯ２層、炭化ケイ素層（ＳｉＣ）、酸化チタン層（ＴｉＯｘ）、特にＴｉＯ２層、酸化アルミニウム層（ＡｌＯｘ）、特にＡｌ２Ｏ３層、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、特にｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））、もしくはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｏｆ）積層、特にａ−ＳｉＯ（ｉ）層およびａ−Ｓｉ（ｎ）層からなる二重積層、またはこれらの層の少なくとも２つの組み合わせであり、ＳｉＮｘ層が最も好ましい。アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、またはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層をパッシベーション層として使用する場合、パッシベーション層は、透明導電性被膜、好ましくは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ）の層で被覆されていることがさらに好ましい。本発明によれば、パッシベーション層は、約０．１ｎｍ〜約１μｍの範囲、一層好ましくは約５ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲、最も好ましくは約１０ｎｍ〜約２５０ｎｍの範囲の厚さを有することが好ましい。
【００２７】
さらに、本発明による太陽電池は、パッシベーション層に塗布される反射防止コーティングをさらに含んでもよい。本発明による好ましい反射防止コーティングは、ウエハに吸収されるように前面（ｆｒｏｎｔ  ｆａｃｅ）で反射する入射光の割合を低下させ、前面を通過する入射光の割合を増加させるコーティングである。当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なすすべての反射防止コーティングを利用することができる。本発明による好ましい反射防止コーティングは、好ましいパッシベーション層として既に前述した層である。
【００２８】
反射防止コーティングの厚さは、該当する光の波長に適している。本発明によれば、反射防止コーティングは約２０〜約３００ｎｍの範囲、一層好ましくは約４０〜約２００ｎｍの範囲、最も好ましくは約６０〜約１５０ｎｍの範囲の厚さを有することが好ましい。
【００２９】
単層が両方、すなわち反射防止層およびパッシベーション層の役割を果たしてもよい。本発明による太陽電池の一実施形態では、反射防止層および／またはパッシベーション層として働く１つまたは複数の層が基板の前面に存在する。たとえば、パッシベーション層は、酸化アルミニウムを含む層、好ましくはＡｌ２Ｏ３層、または酸化ケイ素を含む層、好ましくはＳｉＯ２層と、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素を含む層を被覆する別の層とを含む誘電体二重層であってよく、ここで別の層は、窒化ケイ素層、特にＳｉ３Ｎ４層、酸化ケイ素層、炭化ケイ素層またはこれらの層の少なくとも２つの組み合わせからなる群から選択され、好ましくは窒化ケイ素層である。
【００３０】
上記の層の塗布は、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）、ＡＰＣＶＤ（常圧化学気相成長法）または原子層堆積法（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって行うことができる。ｎドープａ−Ｓｉパッシベーション層の堆積は、たとえば、米国特許出願公開第２００７／０２０９６９９Ａ１号に開示されているシラン、水素およびホスフィンをそのまま使用してＰＥＣＶＤによって行うことができる。
【００３１】
本発明による太陽電池は、
−  基板の背面が、パッシベーション層であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有するパッシベーション層で少なくとも部分的に被覆されていること、
および、
−  基板の背面上のパッシベーション層（すなわち基板の反対側に面している、基板の背面上のパッシベーション層の表面）が導電性ポリマー層で被覆されていること、
を特徴とする。
【００３２】
基板の背面上のパッシベーション層は好ましくは、極薄パッシベーション層であって、たとえば量子力学的トンネル効果を利用することにより、それを通る正孔の輸送を可能にする極薄パッシベーション層である。このパッシベーション層は、それを通る正孔の輸送を可能にしなければならないのみならず、界面再結合損失を低減するため界面準位密度を低減しなければならない。この文脈においては、基板の背面上のパッシベーション層は、５ｎｍ未満、好ましくは４ｎｍ未満、一層好ましくは３ｎｍ未満、最も好ましくは２ｎｍ未満の厚さを有することが特に好ましい。好ましくは、基板の背面上のパッシベーション層の厚さは、０．０５〜５ｎｍ、一層好ましくは０．１〜４ｎｍ、さらに一層好ましくは０．１５〜３ｎｍ、最も好ましくは０．２〜２ｎｍの範囲である。極薄パッシベーション層の厚さは、たとえば高分解能透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ：ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により測定することができる。
【００３３】
基板の背面上のパッシベーション層は、ＳｉＯｘ、特にＳｉＯ２を含んでもよい。しかしながら、本発明による太陽電池の代替の実施形態では、このパッシベーションは、他のパッシベーション材料、たとえば酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）または酸化チタン（ＴｉＯｘ）をさらに含んでもよく、これらの材料は、たとえば原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、常圧化学気相成長法（ＡＰＣＶＤ）または電気化学もしくは化学蒸着により堆積することができる。シリコンと導電性ポリマー層との間の界面再結合損失の低減のための代替方法は、パッシベーション層であって、それを通る効率的な正孔輸送を可能にするポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）を含むパッシベーション層などの界面パッシベーション用有機層の堆積である。この種の界面パッシベーション層は、たとえばスピンコートにより液相から堆積することができ、アニール時に重合される。
【００３４】
本発明による太陽電池の好ましい実施形態では、基板の背面上の極薄パッシベーション層はＳｉＯｘを含む。こうしたパッシベーション層は好ましくは、酸素による基板の背面上の表面の熱酸化により形成される。これは、基板の背面のパッシベーションしていない表面を、所定の温度で所定の時間酸素に曝すことにより、たとえば非常に低温（好ましくは数時間２０℃〜９０℃）または高温（数分間４００℃〜６００℃）での熱酸化により達成することができる。ＳｉＯｘを含む層を生産する簡便な方法は、基板の背面のパッシベーションしていない表面を、所定の温度で一定期間、たとえば、１０℃〜２００℃、好ましくは２０℃〜１３０℃、最も好ましくは２０℃〜９０℃の範囲の温度で１時間から７日、好ましくは５時間から３日、最も好ましくは１０時間から４８時間周囲空気条件に曝すものである。
【００３５】
しかしながら、基板の背面上にＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層を用意するのは、他の方法でも達成することができる。１つのアプローチによれば、ＳｉＯｘ層は、基板の背面を、たとえば硝酸（ＨＮＯ３）溶液、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）溶液または塩酸（ＨＣｌ）溶液で処理する湿式化学プロセスで調製することができる。ＳｉＯｘ層を硝酸溶液で調製する場合、たとえば、基板の背面を２０〜１００ｗｔ．％、好ましくは５０〜８０ｗｔ．％の硝酸に１〜３０分、好ましくは５〜１０分浸漬してもよい。さらなるアプローチによれば、ＳｉＯｘ層は電気化学プロセスで調製してもよい。
【００３６】
基板の背面上の上述のパッシベーション層は、導電性ポリマー層で被覆されており、この導電性ポリマー層は太陽電池の正孔輸送層の役割を果たす。
【００３７】
導電性ポリマーとしてポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンなどの共役ポリマーを使用してもよく、ポリチオフェンの使用は特に好ましい。したがって本発明による太陽電池の好ましい実施形態によれば、導電性ポリマーはポリチオフェンを含む。好ましいポリチオフェンは、下記一般式（Ｉ）もしくは（ＩＩ）の繰り返し単位または下記一般式（Ｉ）および（ＩＩ）の単位の組み合わせを有するものであり、好ましくは下記一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を有するポリチオフェンである。
【化１】
2017508294.tif 000003
式中、
Ａは任意に置換されたＣ１〜Ｃ５アルキレンラジカルを表し、
Ｒは任意に置換された直鎖または分岐Ｃ１〜Ｃ１８アルキルラジカル、任意に置換されたＣ５〜Ｃ１２シクロアルキルラジカル、任意に置換されたＣ６〜Ｃ１４アリールラジカル、任意に置換されたＣ７〜Ｃ１８アラルキルラジカル、任意に置換されたＣ１〜Ｃ４ヒドロキシアルキルラジカルまたはヒドロキシルラジカルを表し、
ｘは０〜８の整数を表し、
複数のラジカルＲがＡに結合している場合、これらは同一でもまたは異なっていてもよい。
【００３８】
一般式（Ｉ）および（ＩＩ）は、ｘ個の置換基ＲがアルキレンラジカルＡに結合できるものと理解される。
【００３９】
特に好ましいポリチオフェンとしてポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）がある。
【００４０】
導電性ポリマー層は、ポリマーアニオン、好ましくは酸性基で官能基化されたポリマーに基づくポリマーアニオン、たとえばポリマースルホン酸またはポリマーカルボン酸をさらに含んでもよい。ポリマーアニオンとして特に好適なのは、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）である。
【００４１】
本発明による太陽電池の特に好ましい実施形態によれば、導電性ポリマー層は、ポリチオフェン：ポリマーアニオン複合体の形態で存在するポリチオフェンを含み、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸複合体（「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」とも呼ばれる）が特に好ましい。こうした複合体は、カーチマイヤー（Ｋｉｒｃｈｍｅｙｅｒ）らによりジャーナルオブマテリアルズケミストリー（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）（２００５年）、第１５巻（２１）、ｐ．２０７７〜２０８８に開示されているように、ポリチオフェンの元となるモノマー（たとえば３，４−エチレンジオキシチオフェン）を水溶液中のポリマーアニオンの存在下で重合したら、得ることができる。
【００４２】
導電性ポリマー層の層厚さは好ましくは、１ｎｍ〜１０μｍの範囲、特に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲、最も好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある。導電性ポリマー層の表面抵抗は好ましくは、１〜５０００Ω／ｓｑの範囲、好ましくは１０〜１０００Ω／ｓｑの範囲、最も好ましくは１０〜２５０Ω／ｓｑの範囲にある。
【００４３】
本発明による太陽電池は、太陽電池の電極を形成する金属を含む層を２つさらに含む。
【００４４】
本発明による太陽電池の第１の特定の実施形態によれば、太陽電池は、太陽電池の前面に第１の電極および背面に第２の電極を有するように構成される。
【００４５】
本発明による太陽電池の第２の特定の実施形態によれば、太陽電池は、太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成される。この構造は、「バックコンタクト（ｂａｃｋ  ｃｏｎｔａｃｔ）、バックジャンクション（ｂａｃｋ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）（ＢＣＢＪ）ソーラー」とも呼ばれる。
【００４６】
第１の特定の実施形態による太陽電池
この特定の実施形態では、太陽電池は、太陽電池の前面に第１の電極および背面に第２の電極を有するように構成される。この文脈においては、太陽電池は、基板の前面と電気的に導通接触している第１の金属を含む層、および基板の背面の導電性ポリマー層と電気的に導通接触している第２の金属を含む層を含むことが好ましい。
【００４７】
基板の前面と電気的に導通接触している第１の金属を含む層は好ましくは、金属グリッドの形態で、または露出したシリコン表面により光が吸収され得るように少なくとも１つの金属バスバーおよび金属フィンガーを含むパターンの形態で塗布される。前グリッドまたは前フィンガーは、遮光ロスを低減するため埋め込まれた溝に堆積してもよい。この種の太陽電池は、多くの場合、「ベリッドコンタクト（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ）太陽電池」（「レーザーグルーヴドベリッドグリッド（Ｌａｓｅｒ  Ｇｒｏｏｖｅｄ  Ｂｕｒｉｅｄ  Ｇｒｉｄ（ＬＧＢＧ））太陽電池」とも呼ばれる）として知られる。こうした太陽電池は、たとえば、欧州特許第０  １５６  ３６６Ａ２号に開示されている。
【００４８】
基板の前面の金属を含む層は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）で被覆されたニッケル（Ｎｉ）、または金（Ａｕ）もしくは銀（Ａｇ）で被覆されたクロム（Ｃｒ）、またはチタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）および銀（Ａｇ）を含む積み重ねをベースとしてもよい。産業においては銀グリッドを形成するため、銀を含むペースト（多くの場合、銀粒子、有機バインダーおよびガラスフリットを含む）をウエハに印刷し、次いで７００℃〜９００℃の温度で焼成する。銀ペーストの高温焼成では銀とシリコンとの間の良好な接触が確保され、銀線の抵抗率が低下する。さらに、太陽電池の前表面上に金属グリッド、または少なくとも１つの金属バスバーおよび金属フィンガーを含むパターンを形成するには、電子ビーム蒸着などの従来の薄膜蒸着法を使用してもよい。パターンを形成するためシャドーマスクを使用してもよいし、あるいは従来のフォトリソグラフィー法によってパターンを形成してもよい。
【００４９】
基板の背面で導電性ポリマー層と電気的に導通接触している第２の金属を含む層は好ましくは、導電性ポリマー層に直接塗布される。上記のように、導電性ポリマー層のこの「封止」により、導電性ポリマー層による湿気の吸収が、特にこの導電性ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをベースとしている場合に回避されるので、安定性が向上する。この文脈においては、導電性ポリマー層の総表面の少なくとも５０％、一層好ましくは少なくとも７５％、さらに一層好ましくは少なくとも９５％が、第２の金属を含む層で被覆されていることが好ましく、本質的に導電性ポリマー層の全表面が第２の金属を含む層で被覆されていることが最も好ましい。
【００５０】
基板の背面の金属を含む層を導電性ポリマー層に直接塗布することで、背面に以下の層順序：
−  基板の背面（好ましくはｎドープ単結晶シリコンウエハの背面）、
−  基板の背面上のパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層、
−  導電性ポリマー層、好ましくはポリチオフェンを含む導電性ポリマー層、
−  金属を含む層（背面電極）、
が得られる。
【００５１】
基板の背面の金属を含む層はまた、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）で被覆されたニッケル（Ｎｉ）、または金（Ａｕ）もしくは銀（Ａｇ）で被覆されたクロム（Ｃｒ）、またはチタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）および銀（Ａｇ）を含む積み重ねをベースとしてもよく、背面の金属を含む層としては銀層が好ましい。銀層を形成するためには、銀を含むポリマーをベースとしたペーストを導電性ポリマー層に塗布し、次いで適切な温度（すなわち＜２００℃）で低温焼成してもよい。こうしたペーストは市販されており、現在ａ−Ｓｉ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合セルの生産に日常的に使用される。さらに、導電性ポリマー層に金属層を塗布するには電子ビーム蒸着またはスパッタリングなどの従来の薄膜蒸着法を使用してもよい。
【００５２】
基板の背面の金属を含む層の厚さは通常、０．１〜１００ｎｍの範囲内、一層好ましくは０．５〜３０ｎｍの範囲内、最も好ましくは１〜５ｎｍの範囲内にある。
【００５３】
第１の特定の実施形態による太陽電池に関しては、前面かつパッシベーション層の下の基板、好ましくはｎ型単結晶シリコンウエハは、ｎドープ表面電界（ｎ＋−ＦＳＦ）を含むことがさらに好ましい。基板がｎ＋−ＦＳＦを含む場合、基板の前面の金属を含む層はｎ＋−ＦＳＦの少なくとも一部と電気的に導通接触している。
【００５４】
基板の前面に高濃度ドープ領域が存在すると、太陽電池と前面の金属接触子との間の電気的接触が非常に改善され得、太陽電池の直列抵抗が著しく小さくなる。前面表面上の高濃度ｎドープ領域を使用するとさらに、ｎ＋−ＦＳＦ内の正孔濃度の著しい低下に起因する金属化部分下の再結合損失の低減により、太陽電池の効率が上昇するという利点もある。ｎ＋−ＦＳＦの層抵抗は好ましくは、１０〜５００ｏｈｍ／ｓｑの範囲である。
【００５５】
本発明による好ましいｎ型ドーパントは、Ｓｉウエハバンド構造に電子を加えるものである。これらは当業者によく知られている。当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なすすべてのドーパントをｎ型ドーパントとして利用することができる。本発明による好ましいｎ型ドーパントは、周期表１５族の元素である。この文脈において周期表の好ましい１５（５）族元素として、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂまたはこれらの少なくとも２つの組み合わせが挙げられ、Ｐが特に好ましい。本発明の一実施形態では、ｎドープ層はドーパントとしてＰを含む。
【００５６】
ｎ＋−ＦＳＦは、たとえばＪ．Ｃ．Ｃ．ツァイ（Ｔｓａｉ）著、「Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｐｒｏｆｉｌｅｓ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ」、プロシーディングス・オブ・ザ・アイ・イー・イー・イー（Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ）第５７巻（９）、１９６９年、ｐ．１４９９〜１５０６の文献に記載されているように、８００〜９５０℃の温度での数十分間のガス拡散ステップによって、または、たとえばマイヤー（Ｍｅｉｅｒ）ら著、「Ｎ−Ｔｙｐｅ，ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  ｍｏｄｕｌｅｓ」、プロシーディングス  ３７ｔｈ  ＰＶＳＣ（Ｐｒｏｃ．３７ｔｈ  ＰＶＳＣ）、ＬＡ、ｐ．３３３７の刊行物に記載されているように、リン原子のイオン注入、続いて注入原子の熱活性化のステップによって、作ることができる。
【００５７】
第２の特定の実施形態による太陽電池
この特定の実施形態では、太陽電池は、太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成される（「バックコンタクト、バックジャンクション（ＢＣＢＪ）」）。この実施形態では、太陽電池は基板の背面と電気的に導通接触している第１の金属を含む層、および基板の背面上の導電性ポリマー層と電気的に導通接触している第２の金属を含む層を含む。
【００５８】
こうしたＢＣＢＪセルは、前面における影を取り除くことができるため、両面が接触している太陽電池と比較してより高い効率の可能性を有する。ただし、従来の高温拡散を用いると、処理が複雑であり、セルの背面上にｎ＋およびｐ＋領域を局所的に生成するためのマスキングステップを含む多くのプロセスステップが必要となる。太陽電池の背面上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層などの導電性ポリマー層を、たとえばスクリーン印刷により局所塗布することで、こうしたＢＣＢＪセルの処理は、従来製造されているリン拡散ｎ＋領域をマスクするだけでよいため、非常に単純化される。従来製造されているｎ＋領域は、導電性ポリマー／ｎ−Ｓｉ接合より高い再結合を示す。しかしながら、ｎ型シリコンをベースとしたＢＣＢＪ太陽電池のｎ＋接触領域は有利には小さい領域（典型的には≦２０％）に限定されており、かつ導電性ポリマー／ｎ−Ｓｉ接合が優れたパッシベーション効果を特徴とするため、単純なプロセスシーケンスで高効率を達成することがなお可能である。
【００５９】
本発明による太陽電池の第２の特定の実施形態では、太陽電池の背面は、下記の２つのパターン構造を含む。
−  第１のパターン構造では、基板の背面上の選択された領域にｎ＋領域を設ける。この第１のパターン構造の領域は、第１の金属を含む層を形成する第１のグリッドと電気的に導通接触している。
−  第２のパターン構造では、基板の背面上の選択された別の領域を、基板の背面上のパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層で被覆し、次いでこれを導電性ポリマー層、好ましくはポリチオフェンを含む導電性ポリマー層で被覆する。このパターン構造の領域は、第２の金属を含む層を形成する第２のグリッドと接触している。
【００６０】
この文脈においては、太陽電池の背面上の全部の５０％以下、好ましくは３０％以下、最も好ましくは２０％以下にｎ＋領域を設けることが好ましい。
【００６１】
本発明による太陽電池、特に上述の第１および第２の特定の実施形態による太陽電池の原理機能に直接寄与する上述の層に加えて、機械的および化学的保護のため別の層を加えてもよい。
【００６２】
太陽電池は、化学保護を与えるため封止してもよい。封止は当業者によく知られており、当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意の封止を利用することができる。本発明によれば、こうした封止が存在する場合、透明熱可塑性樹脂と呼ばれることが多い透明ポリマーが封止材料として好ましい。この文脈における好ましい透明ポリマーは、たとえばシリコンゴムおよびポリエチレン酢酸ビニル（ＰＶＡ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）である。
【００６３】
機械的保護を与えるため、太陽電池の前面に透明ガラス板を加えてもよい。透明ガラス板は当業者によく知られており、当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意の透明ガラス板を、太陽電池の前面上の保護として利用することができる。
【００６４】
機械的保護を与えるため、太陽電池の背面に裏面保護材を加えてもよい。裏面保護材は当業者によく知られており、当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意の裏面保護材を太陽電池の背面（ｂａｃｋ  ｆａｃｅ）として利用することができる。本発明による好ましい裏面保護材は、優れた機械的特性および耐候性を有するものである。本発明による好ましい裏面保護材料は、ポリフッ化ビニル層を有するポリエチレンテレフタレートである。本発明によれば、裏面保護材は封止層の下に存在することが好ましい（裏面保護層および封止の両方が存在する場合）。
【００６５】
機械的支持を与えるため、太陽電池の外側にフレーム材を加えてもよい。フレーム材は当業者によく知られており、当業者に知られ、かつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意のフレーム材をフレーム材として利用することができる。本発明による好ましいフレーム材はアルミニウムである。
【００６６】
上述の目的の少なくとも１つを達成するにはさらに、下記プロセスステップ：
Ｉ）ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板であって、
−  前面、
および、
−  背面、
を含む基板を用意するプロセスステップ；
ＩＩ）背面上の基板の表面の少なくとも一部を、パッシベーション層であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有するパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層で被覆するプロセスステップ；
ＩＩＩ）基板の背面上のパッシベーション層の表面（すなわち基板の反対側に面している表面）の少なくとも一部を導電性ポリマー層、好ましくはポリチオフェンを含む導電性ポリマー層で被覆するプロセスステップ；および、
ＩＶ）導電性ポリマー層の表面（すなわちプロセスステップＩＩで調製したパッシベーション層の表面の反対側に面している表面）の少なくとも一部を、金属を含む層（６）で被覆するプロセスステップ、
を含む太陽電池の調製のためのプロセスも寄与する。
【００６７】
本発明によるプロセスのプロセスステップＩ）では、ｐ型シリコンまたはｎ型シリコンの基板であって、前面および背面を含む基板を用意する。
【００６８】
好ましい基板は、本発明による太陽電池に関連して好ましい基板として既に言及したものであり、ｎドープ単結晶シリコンウエハが最も好ましい基板である。
【００６９】
本発明による太陽電池に関連して既に記載したように、基板の前面（すなわち日光の当たる面）は、山および谷を含むテクスチャーを有してもよく、本発明による太陽電池に関連して既に記載したテクスチャー（すなわち微細なピラミッド（すなわち四角錐）形状を含む凹凸パターン）が好ましい。
【００７０】
プロセスステップＩ）で用意される基板の前面は、少なくとも１つのパッシベーション層で少なくとも部分的に被覆されていてもよい。しかしながら、プロセスステップＩＩ）またはプロセスステップＩＩＩ）を行った後に、こうしたパッシベーション層（単数または複数）を基板の前面の表面に塗布することも可能である。好ましいパッシベーション層はやはり、本発明による太陽電池に関連して既に記載したパッシベーション層（すなわち窒化ケイ素層、酸化ケイ素層（ＳｉＯｘ）、特にＳｉＯ２層、炭化ケイ素層（ＳｉＣ）、酸化チタン層（ＴｉＯｘ）、特にＴｉＯ２層、酸化アルミニウム層（ＡｌＯｘ）、特にＡｌ２Ｏ３層、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、特にｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））、もしくはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層、特にａ−ＳｉＯ（ｉ）層およびａ−Ｓｉ（ｎ）層からなる二重積層、またはこれらの層の少なくとも２つの組み合わせ）であり、ＳｉＮｘの層が最も好ましい。これらの層は、本発明による太陽電池に関連して既に記載したように、同時に反射防止層としても機能する。アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）、またはイントリンシックなアンドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｉ））およびＳｉ  ｎドープアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ（ｎ））を含む積層をパッシベーション層として使用する場合、パッシベーション層は、透明導電性被膜の層、好ましくは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）で被覆されることがさらに好ましい。
【００７１】
上述の層の塗布は、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）、ＡＰＣＶＤ（常圧化学気相成長法）または原子層堆積法（ＡＬＤ）によって行うことができる。
【００７２】
本発明によるプロセスにより生産される太陽電池（すなわち太陽電池の前面に第１の電極、および背面に第２の電極を有するように構成される太陽電池、または太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成される太陽電池）の種類に応じて、プロセスステップＩ）で用意される基板は、別の層を含んでもよい。
−  太陽電池が、太陽電池の前面に第１の電極、および背面に第２の電極を有するように構成される場合、本発明による太陽電池の第１の特定の実施形態に関連して記載されているように、基板はｎドープ表面電界（ｎ＋−ＦＳＦ）をさらに含んでもよい。このｎドープ表面電界はさらに、第１の電極と電気的に導通接触していてもよく、第１の電極は、グリッドの形態または少なくとも１つの金属バスバーおよび金属フィンガーを含むパターンの形態で塗布されていてもよい。
−  太陽電池が、太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成される場合、本発明による太陽電池の第２の特定の実施形態に関連して既に記載したように、基板は、太陽電池の背面上にパターンの形態でｎ＋部分を含んでもよい。
【００７３】
本発明によるプロセスのプロセスステップＩＩ）では、背面上の基板の表面は、パッシベーション層であって、それを通る正孔の輸送を可能にするのに十分な厚さを有するパッシベーション層で被覆され、この極薄パッシベーション層は、本発明による太陽電池に関連して既に述べたように、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘまたはＰ３ＨＴなどのパッシベーション材料を含んでもよく、ＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層が特に好ましい。
【００７４】
本発明による太陽電池に関連して既に記載したように、ＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層は好ましくは、たとえば非常に低温（好ましくは数時間２０℃〜９０℃）または高温（数分間４００℃〜６００℃）で酸素による基板の背面上の表面の熱酸化により形成される。
【００７５】
本発明によるプロセスの一実施形態によれば、プロセスステップＩ）で用意された基板の背面のパッシベーションしていない表面は、所定の温度で一定時間、たとえば１０℃〜２００℃、好ましくは２０℃〜１３０℃、最も好ましくは２０℃〜９０℃の範囲の温度で１時間から７日間、好ましくは５時間から３日間、最も好ましくは１０時間から４８時間周囲空気条件に曝す。本発明による太陽電池に関連して既に述べたように、ＳｉＯｘを含むパッシベーション層はまた、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４またはＨＣｌをベースとした酸溶液を用いた湿式化学プロセス、電気化学プロセスで調製することもできる。
【００７６】
極薄パッシベーション層の形成のためＡｌＯｘまたはＴｉＯｘなどのパッシベーション材料を使用する際、これらの材料は、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、常圧化学気相成長法（ＡＰＣＶＤ）または電気化学もしくは化学蒸着により堆積することができるが、Ｐ３ＨＴを含むパッシベーション層は、たとえば、スピンコートにより液相から堆積することができ、アニーリング時に重合される。
【００７７】
プロセスステップＩＩ）で調製される極薄パッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層の厚さは、好ましくは５ｎｍ未満、一層好ましくは４ｎｍ未満、さらに一層好ましくは３ｎｍ未満、最も好ましくは２ｎｍ未満である。好ましくは、厚さは、０．０５〜５ｎｍ、一層好ましくは０．１〜４ｎｍ、さらに一層好ましくは０．１５〜３ｎｍ、最も好ましくは０．２〜２ｎｍの範囲にある。極薄パッシベーション層の厚さは、たとえば高分解能透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ：ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により測定することができる。
【００７８】
本発明によるプロセスのプロセスステップＩＩＩ）では、プロセスステップＩＩ）で得られた、基板の背面上のパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層は導電性ポリマー層で被覆され、導電性ポリマーとしては、本発明による太陽電池に関連して好ましい導電性ポリマーとして既に言及したポリマーが好ましい。本発明によるプロセスの特に好ましい実施形態によれば、プロセスステップＩＩＩ）で調製される導電性ポリマー層はポリチオフェンを含み、本発明による太陽電池に関連して既に言及したポリチオフェンが好ましい。
【００７９】
本発明によるプロセスの好ましい実施形態によれば、導電性ポリマー層は、導電性ポリマーおよび溶媒または分散剤を含む溶液、エマルジョンまたは分散液を基板の背面上のパッシベーション層に塗布し、その後溶媒または分散剤の少なくとも一部を除去することにより形成される。
【００８０】
溶液、エマルジョンまたは分散液はポリマーアニオンをさらに含んでもよく、好ましいポリマーアニオンは、本発明による太陽電池に関連して既に言及したものである。特に好ましい溶液、エマルジョンまたは分散液は、ポリチオフェン：ポリマーアニオン複合体を含むもの、特にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む溶液、エマルジョンまたは分散液である。上記のように、こうした溶液、エマルジョンまたは分散液は、ポリチオフェンの元となるモノマー（たとえば３，４−エチレンジオキシチオフェン）を水溶液中のポリマーアニオンの存在下で重合したら、得ることができる。
【００８１】
導電性ポリマー層を調製するのに使用される溶液、エマルジョンまたは分散液は、公知のプロセスにより、たとえばスピンコート、含浸、キャスト、滴下塗布、スプレー、ナイフコート、塗装または印刷、たとえばインクジェット印刷、スクリーン印刷もしくはパッド印刷によりプロセスステップＩＩ）で調製される、基板の背面上のパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層に塗布してもよく、溶液、エマルジョンまたは分散液の塗布の方法はさらに、太陽電池の構造によって異なる。たとえば、太陽電池が、太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成され、したがって導電性ポリマーの層をパターンの形態で塗布して、太陽電池の背面の選択された部分のみを被覆しなければならない場合、インクジェット印刷などの技術が好ましい。
【００８２】
溶液、エマルジョンまたは分散液が塗布された後、溶媒または分散剤は好ましくは、導電性ポリマー層の形成のため除去される。溶媒または分散剤の除去は好ましくは、１０〜２５０℃、好ましくは５０〜２００℃、一層好ましくは８０〜１５０℃の範囲の乾燥温度で１秒から２４時間、好ましくは１０秒から１０分、一層好ましくは１５秒から２分の時間単純な蒸発によりにより達成される。こうして塗布された導電性ポリマー層の厚さは好ましくは、１ｎｍ〜１０μｍの範囲、特に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲、最も好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にある。こうして塗布された導電性ポリマー層の表面抵抗は好ましくは、１〜５０００Ω／ｓｑの範囲、好ましくは１０〜１０００Ω／ｓｑの範囲、最も好ましくは１０〜２５０Ω／ｓｑの範囲にある。
【００８３】
本発明によるプロセスのプロセスステップＩＶ）では、導電性ポリマー層の表面（すなわち基板の背面上のパッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層の反対側に面している表面）の少なくとも一部は、金属を含む層で被覆され、導電性ポリマー層を金属を含む層で被覆する方法はやはり太陽電池の構造によって異なる。
−  太陽電池が、太陽電池の前面に第１の電極および背面に第２の電極を有するように構成される場合、基板の背面のほぼ全表面が導電性ポリマー層で被覆され、かつ導電性ポリマー層のほぼ全表面も、太陽電池の背面上の電極として機能する金属を含む層で被覆されることが好ましい。この実施形態では、太陽電池の第２の電極は、太陽電池の前面にグリッドの形態で、または少なくとも１つの金属バスバーおよび金属フィンガーを含むパターンの形態で塗布される。
−  太陽電池が、太陽電池の背面上に両方の電極を有するように構成される場合、金属を含む層は、導電性ポリマー層で被覆された、太陽電池の背面上の部分のみに塗布される。残りの部分（すなわちｎ＋部分）は、別の金属を含む層で被覆される。
【００８４】
ポリチオフェンを含む導電性ポリマー層を被覆するのに使用される金属を含む層は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）で被覆されたニッケル（Ｎｉ）もしくはＡｕで被覆されたクロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）および銀（Ａｇ）を含む積み重ねをベースとしてもよく、背面の金属を含む層として銀層が好ましい。銀層を形成するためには、銀を含むポリマーをベースとしたペーストを導電性ポリマー層に塗布し、次いで適切な温度（すなわち＜２００℃）で低温焼成してもよい。こうしたペーストは市販されており、現在ａ−Ｓｉ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合セルの生産に日常的に使用される。金属を含む層を塗布する方法はやはり調製される太陽電池によって異なる（すなわち、本発明による太陽電池の第１の特定の実施形態の場合と同様に、金属を含む層が基板の背面の全表面に広範に塗布される場合、または本発明による太陽電池の第２の特定の実施形態の場合と同様に、金属を含む層が、基板の背面上の選択された部分のみにパターンの形態で塗布される場合）。
【００８５】
上述の目的の少なくとも１つを達成するには、本発明によるプロセスにより得ることができる太陽電池も寄与する。
【００８６】
上述の目的の少なくとも１つを達成するには、少なくとも本発明による太陽電池、または少なくとも本発明による、特に上述の実施形態の少なくとも１つによるプロセスにより得られた太陽電池、および少なくとももう１つの太陽電池を含むモジュールも寄与する。本発明による多数の太陽電池は、空間的に配置し、電気的に接合してモジュールと呼ばれる集合体を形成してもよい。本発明による好ましいモジュールは、多くの形態、好ましくはソーラーパネルと呼ばれる長方形の表面の形態をとってもよい。太陽電池を電気的に接合する種々の方法のほか、そうしたセルを機械的に配置し、固定して集合体を形成する種々の方法は、当業者によく知られており、当業者に既知でありかつ当業者が本発明の文脈において好適であると見なす任意のこうした方法を利用することができる。本発明による好ましい方法は、低い質量出力比、低い体積出力比（ｖｏｌｕｍｅ  ｔｏ  ｐｏｗｅｒ  ｏｕｔｐｕｔ  ｒａｔｉｏｎ）および高い耐久性をもたらすものである。アルミニウムは、本発明による太陽電池の機械的固定に好ましい材料である。
【００８７】
ここで図面によって本発明を説明する。図面は、例示のみを意図するものであり、本発明の範囲を限定するものと見なしてはならない。下記に図面を手短に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の特定の実施形態による太陽電池１の側面図を示し、第１の電極７が太陽電池１の前面２ａに位置し、第２の電極６が背面２ｂに位置している。
【図２】図１に示した太陽電池１の断面図を示す。
【図３】本発明の第２の特定の実施形態による太陽電池１の断面図を示し、電極６、７はどちらも太陽電池１の背面２ｂに位置している（「バックコンタクト、バックジャンクション（ＢＣＢＪ）」）。
【００８９】
図１および図２は、本発明の第１の特定の実施形態による太陽電池１の実現形態を示し、第１の電極７が基板２の前面２ａに位置し、第２の電極６が背面２ｂに位置する。この太陽電池構造は、リン拡散電子収集ｎ＋層２’（いわゆる「ｎ＋表面電界」、ｎ＋−ＦＳＦ）を設けた、従来法で処理されたＲＰテクスチャー処理前面２ａを特徴とする。前面２ａ（すなわち  ｎ＋−ＦＳＦ）は、Ａｌ２Ｏ３トンネル層３’で被覆し、アルミニウムで金属化し、次いでＳｉＮｘ層３’’でパッシベーションした。前面２ａは、インスティチュート・フォー・ソーラー・エネルギー・リサーチ・アムラン（ＩＳＦＨ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｈａｍｅｌｉｎ）により開発され、Ｄ．ジールク（Ｚｉｅｌｋｅ）ら著、「Ｃｏｎｔａｃｔ  ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｔｏｍｉｃ−ｌａｙｅｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ  ｌａｙｅｒｓ」．フィジカ・ステイタス・ソリディ−ラピッド・リサーチ・レターズ（Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．ＲＲＬ）第５巻、２９８〜３００（２０１１年）に記載された標準的なプロセスで製造した。太陽電池１の背面２ｂ上に正孔輸送ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合が位置しており、ヘテロ接合は、裏電極６を形成する蒸着銀（Ａｇ）で完全に金属化した。
【００９０】
図１および図２に示すような太陽電池１の生産のためには、１．５Ωｃｍの抵抗率および１６０μｍの厚さを有する単結晶ｎ型シリコンウエハ２を出発材料として使用する。ウエハ２はＲＣＡシーケンスで洗浄し、１００ｎｍの厚さを有しＰＥＣＶＤにより堆積されたＳｉＮｘ層で両面に保護する。パッシベーションされたシリコンウエハの片面上のＳｉＮｘ層に、レーザーアブレーション（２倍の周波数のＮｄ：ＹＶＯ４レーザー、ＳｕｐｅｒＲａｐｉｄ、ルメラ（Ｌｕｍｅｒａ））により、２×２ｃｍ拡散窓を開けた。開口したＳｉＮｘ窓に、ＫＯＨ／イソプロパノール溶液でランダムなピラミッドテクスチャーを作製する。さらに精製した後、８５０℃の石英管状炉でＰＯＣｌ３原料を用いて、開口しテクスチャー処理されたＳｉＮｘ窓でリン拡散を行う。得られたｎ＋−ＦＳＦ２’は、１００±５０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。ＳｉＮｘ保護層およびリンシリケートガラスを、希釈フッ酸を用いて完全に除去し、ウエハ２のテクスチャー処理された面を、０．２４ｎｍの厚さを有しかつ原子層堆積法によって堆積されるＡｌ２Ｏ３トンネル層３’で被覆する。その後、２０μｍの厚さおよび１ｍｍのフィンガーピッチを有するアルミニウムグリッド７を、テクスチャー処理された前面２ａ上にニッケルシャドーマスクを用いて電子ビーム蒸着により堆積する。金属化前面２ａは、１．９の屈折率を有する７０ｎｍ厚のＳｉＮｘ反射防止層と共に、２．４以上の屈折率を有するパッシベーションＳｉＮｘ層で被覆する。２つのＳｉＮｘ層は、まとめて図２の参照番号３’’により示され、ＰＥＣＶＤにより３３０℃で堆積される。次いで太陽電池１のテクスチャー処理されていない背面２ｂ上のネイティブＳｉＯｘ層４を成長させるため、太陽電池１を周囲空気で２４時間保存する。保存２４時間後、セルのテクスチャー処理されていない面上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液（Ｆ  ＨＣ  Ｓｏｌａｒ、ヘレウス・クレビオス・ゲーエムベーハー（Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｃｌｅｖｉｏｓ  ＧｍｂＨ））をスピンコート（５００ｒｐｍで１０秒間、続いて１０００ｒｐｍで２０秒間）することにより、１４０ｎｍの厚さを有するＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５をＳｉＯｘ層４に塗布する。次いでセルをホットプレート上で１３０℃にて３０秒間乾燥させる。太陽電池１の背面２ｂに堆積したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５のシート抵抗は、１２０±１０Ω／ｓｑである。最後に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５の全表面を銀層６で被覆する。銀コーティングは、電子ビーム蒸着により行っている。
【００９１】
工業的に製造される太陽電池にとって表面全体の銀蒸着はかなり非経済的であるため、背面２ｂを他の方法により金属化してもよい。ａ−Ｓｉ／ｃ−Ｓｉヘテロ接合セルに関連して工業において長年使用される１つのアプローチは、銀を含むポリマーペーストの使用である。このアプローチでは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに適合する温度でテンパーすることができる銀を含むペーストをスクリーン印刷により塗布し、その後テンパーする（ｔｅｍｐｅｒｅｄ）。太陽電池の背面上に金属の層を塗布するもう１つの可能性として、ガルバニック堆積の使用がある。
【００９２】
図３は、両方の電極６、７が基板２の背面２ｂに位置する（「バックコンタクト、バックジャンクション（ＢＣＢＪ）」）、本発明の第２の特定の実施形態による太陽電池１の断面図を示す。前面２ａが完全に非金属化されていることを特徴とするこの太陽電池構造は、光結合を改善するためＲＰテクスチャー処理のみされている。前面は、反射防止コーティングとしても働くＳｉＯ２／ＳｉＮｘ層順序３’、３’’（ＳｉＮｘ層が外層）でパッシベーションする。背面２ｂ上にｎ型基板２に接触させるためリン拡散ｎ＋領域２’を局所的に作製し、正孔導電層として導電性ポリマー層５を塗布する。金属化は、間隙により電気的に絶縁された２つの独立したグリッド６、７によって行われる。ｎ＋領域の非金属化部分は、表面再結合による損失を最小限に抑えるため、ＳｉＯｘを含む層４のほか、基板２の背面２ｂ上のｎ＋領域２’と導電性ポリマー層５とのギャップによりパッシベーションされる。
【００９３】
図３に示したＢＣＢＪ太陽電池１を調製するためには、１〜６Ωｃｍ抵抗率および１６０μｍの厚さを有する単結晶ｎ型シリコンウエハ２を出発材料として使用する。ウエハ２はＲＣＡシーケンスで洗浄して、１００ｎｍの厚さを有しかつＰＥＣＶＤにより堆積されたＳｉＮｘ層で片面に保護する。ウエハ２の非被覆面上に、ＫＯＨ／イソプロパノール溶液でランダムなピラミッド（ＲＰ：ｒａｎｄｏｍ  ｐｙｒａｍｉｄ）テクスチャーを作製する。湿式化学洗浄後、ウエハ２のＲＰテクスチャー処理された面２ａをＰＥＣＶＤ堆積ＳｉＮｘ層で保護する。その後ＳｉＮｘ保護層のウエハ２のテクスチャー処理されていない平面状の面２ｂ上に、レーザーアブレーション（２倍の周波数のＮｄ：ＹＶＯ４レーザー、Ｓｕｐｅｒ  Ｒａｐｉｄ、ルメラ）により、２００μｍの幅および互いに２ｍｍの距離を有するストリップを開ける。湿式化学洗浄後、テクスチャー処理されていない面２ｂ上の開口部分においてリン拡散を行う。拡散は、８５０℃の石英管状炉でＰＯＣｌ３原料を用いて達成される。得られたｎ＋領域２’は、１００±７０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。ＳｉＮｘ保護層およびリンシリケートガラスを、希釈フッ酸溶液を用いて完全に除去し、両表面上に１０ｎｍＳｉＯ２パッシベーション層３’、４を成長させるため、９００℃の石英管状炉で湿式酸化にてウエハ２の両面を酸化する。テクスチャー処理された前面２ａ上のＳｉＯ２パッシベーション層３’に、前面２ａに対する反射防止作用およびパッシベーション作用を改善するため、ＰＥＣＶＤにより８０ｎｍの厚さを有するＳｉＮｘ層３’’を堆積する。背面２ｂ上のＳｉＯ２層は、たとえばインクジェット法およびフッ化水素酸によるエッチングによって、またはレーザーアブレーションによって、局所的に除去する。ＳｉＯ２層は、ごく一部のｎ＋領域上、およびｎ＋領域と後にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ｃ−Ｓｉ接合を形成する部分との縁端領域上に残るのみである。自然な界面酸化物４の成長のため、保存２４時間後、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層などの導電性ポリマー層５をｎ＋型ラインの間の領域に局所的に塗布する。これは、たとえば、スクリーン印刷またはインクジェット印刷によって行うことができる。次いで太陽電池１をホットプレート上で１３０℃にて３０秒間乾燥させる。太陽電池１の背面２ｂに堆積したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５のシート抵抗は、１２０±１０Ω／ｓｑである。最後に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５のみに接触する第１のグリッド６、およびｎ＋領域２’に接触するより微細な第２のグリッド７でＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層５を局所的に金属化する。
【符号の説明】
【００９４】
１      太陽電池
２      基板（すなわちｎ型またはｐ型Ｓｉウエハ、好ましくはｎドープｃ−Ｓｉ）
２’    ｎ＋領域
２ａ    前面
２ｂ    背面
３      パッシベーション層
３’    Ａｌ２Ｏ３層またはＳｉＯ２層
３’’  ＳｉＮｘ層
４      極薄パッシベーション層、好ましくはＳｉＯｘを含む極薄パッシベーション層
５      導電性ポリマー層（好ましくはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層）
６      金属を含む層（第１の電極）
７      金属を含む層（第２の電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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