(57)【要約】【課題】  バックコンタクト型太陽電池素子の製造に適用可能な、簡略化された太陽電池素子の製造方法を提供する。【解決手段】  一導電型を呈する半導体基板１の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層３を形成する工程と、逆導電型層３上に導電層７を形成する工程と、導電層７を加熱溶融させ、該導電層７を半導体基板１に導通接続させる工程と、を有する太陽電池素子の製造方法とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、
前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、
前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、
前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、
前記導電層及び前記逆導電型層からなる積層体の一部をその厚み方向に除去して、該積層体を複数に分離する工程と、
分離された前記積層体を構成する所定の導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
前記積層体の分離工程は、サンドブラスト法、メカニカルスクライブ法、レーザー法又はエッチング法により行われることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する複数の逆導電型層を互いに隔てて形成する工程と、
異なる前記逆導電型層上に導電層をそれぞれ形成する工程と、
所定の前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。
【請求項５】
前記加熱溶融はレーザー照射により行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項６】
前記導通接続は、一部の前記導電層についてのみ行うことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板は結晶構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板はシリコンからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項９】
前記逆導電型層はＣＶＤ法により形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１０】
前記逆導電型層はシリコンからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコンはアモルファス構造又は微結晶構造を有することを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１２】
前記導電層は、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法又は塗布法により形成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１３】
前記導電層は金属材料を用いて構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板はＰ型を呈するとともに、前記金属材料はＡｌを主成分とすることを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１５】
前記半導体基板と前記逆導電型層との間に、真性型の半導体層を介在させることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体層はシリコンを主成分とすることを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１７】
前記シリコンはアモルファス構造又は微結晶構造を有することを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１８】
前記半導体層は水素を含有することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１９】
前記逆導電型層と前記導電層との間に酸化物透明導電材料層を介在させることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２０】
前記導電層はＡｌを主成分とし、且つ、該導電層と前記酸化物透明導電材料層との間にＡｇを主成分とする反射層を介在させることを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２１】
前記導電層表面の少なくとも一部を除いた前記半導体基板の一主面側表面に絶縁層を形成する工程、をさらに有する請求項１乃至２０のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２２】
前記絶縁層は酸化物又は窒化物からなることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２３】
前記導通接続された前記導電層上に第一出力取出電極を形成する工程、をさらに有する請求項１乃至２２のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２４】
前記導通接続がされていない前記導電層上に、前記第一出力取出電極と極性の異なる第二出力取出電極を形成する工程、をさらに有する請求項２３に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２５】
前記半導体基板の他主面をエッチング法によりテクスチャ構造とする工程、をさらに有する請求項１乃至２４のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２６】
前記半導体基板の他主面に反射防止層を形成する工程、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２７】
前記反射防止層は窒化珪素又は酸化物材料からなることを特徴とする請求項２６に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体基板の他主面にパッシベーション層を形成する工程、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２７のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項２９】
前記パッシベーション層は前記半導体基板と前記反射防止層との間に介在されることを特徴とする請求項２８に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３０】
前記パッシベーション層は、水素を含有するアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項２９に記載の太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽電池素子の主流製品は、結晶シリコン基板を用いたバルク型結晶シリコン太陽電池素子であり、結晶シリコン太陽電池素子は、結晶シリコン基板が素子化工程により加工されることで作製され、結晶シリコン太陽電池モジュールは、この結晶シリコン太陽電池素子を複数個接続したものを備えてなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この結晶シリコン太陽電池素子は、いずれも受光面に金属からなる表電極（多くはバスバー及びフィンガーと呼ばれる金属電極からなる）を有している。ところが、この表電極は、照射された太陽光を反射あるいは吸収するので表電極領域は遮光領域となり、その分だけ太陽光の利用効率が低下してしまうという課題がある。
【０００４】
ここで、太陽光の利用効率に直接結びつく太陽電池素子特性の要素は、短絡電流密度ＪＳＣである。ＪＳＣは単位面積あたり単位時間に流れる電子の数に比例する量であるが、この光照射で発生する電子は、通常、１個の光子（フォトン）から１個生成される。すなわち太陽光の利用効率は以下のように定義することとする。
【０００５】
太陽光の利用効率＝電流として取り出せた電子の数／照射されたフォトンの数
ただし、上記の数は、単位時間・単位面積あたりで考えた量（密度流）である。
【０００６】
なお、太陽電池素子の効率（変換効率）ηは、Ｊｓｃと次の関係にある。
【０００７】
η＝Ｊｓｃ×Ｖｏｃ×ＦＦ  ／  太陽光照射エネルギー密度Ｅ
Ｖｏｃ：開放電圧
ＦＦ：曲線因子
Ｅ＝１００ｍＷ／ｃｍ２  （ＡＭ１．５の標準太陽光エネルギー）
上記の課題を解決するために考案されたのが、正・負の両電極を非受光面側に配置した所謂ＢＣ（バックコンタクト、裏面コンタクト）型太陽電池素子である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
ＢＣ型素子（以下“ＢＣセル”などとも表記する）では、受光面側に電極が存在しないので前記表電極による遮光ロスが無くなり、その分高効率化することができる。工程の多さ・複雑さを無視すれば、高効率な太陽電池素子が既に得られており、その基本思想の有効性は実証されている。
【０００９】
しかしながら、一般的なＢＣ製造工程は、複数のマスク形成やパターニングを含む長くかつ複雑なものであり、できあがる素子構造も複雑であり、結果としてコスト面・歩留まり面で課題を有していた。
【００１０】
これに対して、製造方法が改良されたＢＣ型素子の素子構造が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。この素子構造は、シリコン基板の裏面側にアモルファスシリコン膜を設けたものであり、以下において製造工程ごとに説明する。
【００１１】
１．基板スライス切断面の機械的ダメージ層や汚染層を清浄化するために表面を微量エッチングされたｐ型シリコン基板２０１を準備する（図６（ａ））。
【００１２】
２．受光面側に光反射率低減機能を有する凹凸（粗面化）構造２０１ａを形成する（図６（ｂ）。
【００１３】
３．裏面側に第一シリコン薄膜層、例えば、ｉ型（ノンドープ）シリコン薄膜層２０２たるｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））層と、ｎ型シリコン薄膜層２０３たるn型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（n））層を順次積層する（図６（ｃ））。
【００１４】
４．その後、裏面側の第一シリコン薄膜層２０２、２０３の一部を除去するために、マスク２１５を形成する（図６（ｄ））。
【００１５】
５．ウェットエッチング等によって、マスク２１５の開口部に存在する第一シリコン薄膜層２０２、２０３を除去する（図６（ｅ））。
【００１６】
６．裏面側の第一シリコン薄膜層２０２、２０３が除去された部分に第二シリコン薄膜層、例えば、ｉ型（ノンドープ）シリコン薄膜層２０２たるｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））層と、ｐ型シリコン薄膜層２０４たるｐ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ））層を順次積層する（図６（ｆ））。
【００１７】
７．マスク２１５の上にも積層した第二シリコン薄膜層２０２、２０４を除去するために、マスク２１５を除去する（図６（ｇ））。
【００１８】
８．第一シリコン薄膜層２０２、２０３および第二シリコン薄膜層２０２、２０４の上に、例えば、酸化物透明導電材料層２０５、Ａｌ（アルミ）を主成分とするＡｌ層２０６を連続形成し、負電極２１３および正電極２１４となる裏面電極層を形成する（図６（ｈ））。
【００１９】
９．基板の表面側（受光面側）に表面パッシベーション層２０８および反射防止層２０９を連続形成する。また、反射防止層２０９がパッシベーション層２０８を兼ねることもある（図６（ｉ））。
【００２０】
10．第一シリコン薄膜層２０２、２０３と第二シリコン薄膜層２０２、２０４とのコンタクトを分離するとともに、酸化物透明導電材料層２０５、Ａｌ層２０６を負電極２１３と正電極２１４に分離する（図６（ｊ））。
【００２１】
11．基板の裏面側に絶縁層２１０を形成する（図６（ｋ））。
【００２２】
以上に説明した各工程を経て、従来のＢＣ型素子が形成される。
【特許文献１】特開平８−２７４３５６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２２７９号公報
【特許文献３】特開２００３−１７３９８０号公報
【非特許文献１】１３ｔｈ−ＥＵ−ＰＳＥＣ（１９９５），  ｐ１５８２
【非特許文献２】１５ｔｈ−ＮＲＥＬ−Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（２００５），  ｐ１１〜２２
【非特許文献３】１９ｔｈ−ＥＵ−ＰＳＥＣ（２００４），  ｐ４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述のような太陽電池素子の製造方法では、一導電型層を形成する第一真空成膜工程と逆導電型層を形成する第二真空成膜工程とが必要であり、また、それぞれの層を形成するためにマスク形成／パターニングの工程を少なくとも1回有することから、工程の簡略化は未だ充分とは言えず、実用化に足る低コスト化を図ることは困難であるという問題があった。
【００２４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックコンタクト型太陽電池素子の製造に適用可能な、簡略化された太陽電池素子の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有するものである。
【００２６】
また、本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、前記導電層及び前記逆導電型層からなる積層体の一部をその厚み方向に除去して、該積層体を複数に分離する工程と、分離された前記積層体を構成する所定の導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有するものである。
【００２７】
前記積層体の分離工程は、サンドブラスト法、メカニカルスクライブ法、レーザー法又はエッチング法により行われることが好ましい
また、本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する複数の逆導電型層を互いに隔てて形成する工程と、異なる前記逆導電型層上に導電層をそれぞれ形成する工程と、所定の前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程と、を有するものである。
【００２８】
前記加熱溶融はレーザー照射により行われることが好ましい。
【００２９】
前記導通接続は、一部の前記導電層についてのみ行うことが好ましい。
【００３０】
前記半導体基板は結晶構造を有することが好ましい。
【００３１】
前記半導体基板はシリコンからなることが好ましい。
【００３２】
前記逆導電型層はＣＶＤ法により形成されることが好ましい。
【００３３】
前記逆導電型層はシリコンからなることが好ましい。
【００３４】
前記シリコンはアモルファス構造又は微結晶構造を有することが好ましい。
【００３５】
前記導電層は、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法又は塗布法により形成されることが好ましい。
【００３６】
前記導電層は金属材料を用いて構成されることが好ましい。
【００３７】
前記半導体基板はＰ型を呈するとともに、前記金属材料はＡｌを主成分とすることが好ましい。
【００３８】
前記半導体基板と前記逆導電型層との間に、真性型の半導体層を介在させることが好ましい。
【００３９】
前記半導体層はシリコンを主成分とすることが好ましい。
【００４０】
前記シリコンはアモルファス構造又は微結晶構造を有することが好ましい。
【００４１】
前記半導体層は水素を含有することが好ましい。
【００４２】
前記逆導電型層と前記導電層との間に酸化物透明導電材料層を介在させることが好ましい。
【００４３】
前記導電層はＡｌを主成分とし、且つ、該導電層と前記酸化物透明導電材料層との間にＡｇを主成分とする反射層を介在させることが好ましい。
【００４４】
前記導電層表面の少なくとも一部を除いた前記半導体基板の一主面側表面に絶縁層を形成する工程、をさらに有することが好ましい。
【００４５】
前記絶縁層は酸化物又は窒化物からなることが好ましい。
【００４６】
前記導通接続された前記導電層上に第一出力取出電極を形成する工程、をさらに有することが好ましい。
【００４７】
前記導通接続がされていない前記導電層上に、前記第一出力取出電極と極性の異なる第二出力取出電極を形成する工程、をさらに有することが好ましい。
【００４８】
前記半導体基板の他主面をエッチング法によりテクスチャ構造とする工程、をさらに有することが好ましい。
【００４９】
前記半導体基板の他主面に反射防止層を形成する工程、をさらに有することが好ましい。
【００５０】
前記反射防止層は窒化珪素又は酸化物材料からなることが好ましい。
【００５１】
前記半導体基板の他主面にパッシベーション層を形成する工程、をさらに有することが好ましい。
【００５２】
前記パッシベーション層は前記半導体基板と前記反射防止層との間に介在されることが好ましい。
【００５３】
前記パッシベーション層は、水素を含有するアモルファスシリコンからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程とを有するものである。
【００５５】
また本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する逆導電型層を形成する工程と、前記逆導電型層上に導電層を形成する工程と、前記導電層及び前記逆導電型層からなる積層体の一部をその厚み方向に除去して、該積層体を複数に分離する工程と、分離された前記積層体を構成する所定の導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程とを有するものである。
【００５６】
さらに本発明の太陽電池素子の製造方法は、一導電型を呈する半導体基板の一主面に、逆導電型を呈する複数の逆導電型層を互いに隔てて形成する工程と、異なる前記逆導電型層上に導電層をそれぞれ形成する工程と、所定の前記導電層を加熱溶融させ、該導電層を前記半導体基板に導通接続させる工程とを有するものである。
【００５７】
このような本発明によれば、加熱溶融された導電層が、逆導電型層を侵食することで、導電層を半導体基板に対して良好にコンタクトさせることが可能となる。
【００５８】
特に、上述の加熱溶融をレーザー照射により行うことにより（ＬＦＣ（Ｌａｓｅｒ  Ｆｉｒｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ）技術）、効率よく導電層と半導体基板とを導通接続させることが可能となる。
【００５９】
また、前記導通接続を一部の導電層についてのみ行うことにより、半導体基板の一主面に異なる極性の導電層を有する太陽電池素子を、極めて簡素な工程によって作製することが可能となる。
【００６０】
さらに、前記半導体基板と前記逆導電型層との間に、真性型の半導体層を介在させることが好ましく、これによればｐｎ接合よりも格段に接合特性が優れたｐｉｎ接合を形成できる。
【００６１】
さらに、前記逆導電型層と前記導電層との間に酸化物透明導電材料層を介在させることが好ましく、これによれば導電層と逆導電型層との接着強度を高めることができる。
【００６２】
さらに、前記導電層表面の少なくとも一部を除いた前記半導体基板の一主面側表面に絶縁層を形成する工程を有することが好ましく、これによれば表面パッシベーションの効果が生じ、高い変換効率を有する素子を形成することができる。
【００６３】
さらに、前記導通接続された前記導電層上に第一出力取出電極を形成する工程を有することが好ましく、これによれば太陽電池素子をモジュール化する際に素子間の接続を効率的に行うことができる。
【００６４】
さらに、前記半導体基板がＰ型を呈するとともに、導電層がＡｌを主成分とすることにより、導電層を加熱溶融することで、導電層と半導体基板とを導通接続させると同時に、半導体基板内部に達したＡｌによってｐ＋領域を形成することが可能となる。
【００６５】
さらにまた、半導体基板の他主面をエッチング法によりテクスチャ構造とする工程を有すれば、表面反射率の低減を図ることが可能となり、特にバックコンタクトセルにおいては、受光面側に電極構造などを考慮することなく表面反射率を低減のみに特化した構造を形成することでより素子変換効率を向上させることが可能となる。
【００６６】
さらにまた、半導体基板の他主面に反射防止層を形成する工程を有することで、より効率的に表面反射率を低減することができる。
【００６７】
さらにまた、半導体基板の他主面にパッシベーション層を形成する工程を有することで、表面パッシベーションの効果による高い素子変換効率を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、本発明の太陽電池素子の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００６９】
なお、本明細書において、ａＥｎという表記は、ａ×１０ｎを表すものとする。
【００７０】
≪太陽電池素子≫
まず初めに、本発明の太陽電池素子の製造方法を用いて製造された太陽電池素子を、図１及び図２を用いて説明する。
【００７１】
図１は、本発明の太陽電池素子の製造方法を用いて製造された太陽電池素子を示す断面図である。また、図２は、図１の太陽電池素子を示す図であり、（ａ）は表面（受光面）側から見た図、（ｂ）はその裏面（非受光面）側から見た図を示すものである。
【００７２】
太陽電池素子は、所定のドーピング元素を有して一導電型（例えば、ｐ型）を呈する単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の結晶シリコン基板を用いて構成され、結晶シリコン基板１の受光面側には反射率を低減するためのテクスチャ構造（凹凸構造）１ａが形成されている。
【００７３】
この凹凸面上には、表面パッシベーション効果を実現するためのパッシベーション層８たる水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜あるいは微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）膜が形成され、さらにこの上に反射防止層９としての窒化シリコン（ＳｉＮ）膜あるいは酸化物透明導電材料膜（ＴＣＯ膜）が形成される。尚、反射防止層９そのものに表面パッシベーション効果をある程度見出せる場合は、別途パッシベーション層８を形成する必要はない。
【００７４】
結晶シリコン基板１の非受光面側には、結晶シリコン基板１に接する形で、ノンドープ型（ｉ型）のシリコン薄膜層２たるａ−Ｓｉ：Ｈ膜（以下ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜）あるいはｉ型の微結晶シリコン薄膜（以下μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））、及びｎ型のシリコン薄膜層３たるａ−Ｓｉ：Ｈ膜（以下ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ））あるいはｎ型の微結晶シリコン膜（以下μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ））がこの順で形成されている。これによって結晶シリコン基板（ｐ型）１とシリコン薄膜層（ｉ型/ｎ型）２、３との間にいわゆるヘテロ接合が形成される。
【００７５】
さらに、シリコン薄膜層２、３上には、正極あるいは負極となる電極として、酸化物透明導電材料層（ＴＣＯ膜）５、Ａｇ層６およびＡｌ層７がこの順に積層形成されている。この正極と負極との間には、両者を電気的に分離する電極分離部１１が形成されている。
【００７６】
さらに、正極においては、少なくとも一部において、結晶シリコン基板１とＡｌ層７とが、シリコン薄膜層２、３と酸化物透明導電材料層５及びＡｇ層６を貫通する形で電気的に接触しているヘテロ接合貫通コンタクト部１２が形成されている。なお、このヘテロ接合貫通コンタクト部１２はほぼＡｌが主成分で構成されている。このヘテロ接合貫通コンタクト部１２の結晶シリコン基板側には、Ａｌ膜を構成するＡｌ原子の一部が含有され、この領域の結晶シリコンをｐ＋領域４にしている。
【００７７】
さらに、電極面の一部を除いて、電極及び電極分離部１１を覆う形でパッシベーション層として働く絶縁層１０（ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜など）が形成されており、この絶縁層１０が形成されていない領域に、外部配線に電気的に接続される、第一出力取出電極１３、及び第二出力取出電極１４が形成されている。
【００７８】
≪太陽電池素子の製造方法≫
本発明の太陽電池素子の製造方法について、図４を用いて各工程ごとに詳細に説明する。
【００７９】
＜半導体基板の準備工程＞
まずｐ型を呈する半導体基板１を準備する（図４（ａ））。
【００８０】
半導体基板１としては結晶構造を有するシリコンを用いることが好ましい。ここで、単結晶シリコン基板であれば、ＦＺやＣＺ法など公知の製法で作製された単結晶シリコンインゴットから切り出すことで得ることができ、また、多結晶シリコン基板であれば、キャスト法や鋳型内凝固法などの公知の製法で作製された多結晶シリコンインゴットから切り出すことで得られる。また、リボン法等の引き上げ法で得られた板状シリコンを用いる場合は、この板状シリコンを所定の大きさにカットし、必要に応じて表面研磨処理等を施すことで所望の基板を得ることができる。基板厚は３００μｍ以下にし、より好ましくは２５０μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下にする。
【００８１】
以下において、導電型制御用の不純物（ドーパント元素）としてＢ（ボロン）あるいはＧａ（ガリウム）を１Ｅ１５〜１Ｅ１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度ドープして成るｐ型結晶シリコン基板を用いた場合を例にとって説明する。Ｇａを用いれば、基板中のＯ（酸素）とＢとが関係して生じる光劣化現象を回避できるので高効率化に好適である。導電型制御用の不純物（ドーパント元素）は、上述したそれぞれのシリコンインゴット製造方法において、ドーパント元素そのもの、あるいはドーパント元素がシリコン中に適量含まれたドーパント材を適量シリコン融液中に溶かすことで実現できる。
【００８２】
なお、基板の切り出し（スライス）に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、この基板の表面側及び裏面側の表層部をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ１０〜２０μｍ程度エッチングし、その後、純水な
どで洗浄する。
【００８３】
＜逆導電型層の形成工程＞
次に、半導体基板１の一主面側に逆導電型を呈する逆導電型層３を形成する。
【００８４】
つまり、半導体基板１の裏面側（非受光面側）となる面に、ｎ型シリコン薄膜層３として、ｎ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ））層あるいはｎ型の微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ））層を形成する。
【００８５】
なお、半導体基板１とｎ型シリコン薄膜層（逆導電型層）３との間には、真性型の半導体層となるｉ型（ノンドープ）シリコン薄膜層２として、ｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））層あるいはｉ型の微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））層が形成されることが好ましく、これによって、結晶シリコン基板（ｐ型）との間に、ｐｉｎ型のいわゆるヘテロ接合が形成される（図４（ｂ））。以下において、ｉ型（ノンドープ）シリコン薄膜層２及びｎ型シリコン薄膜層３をまとめて、単にシリコン薄膜層などと呼ぶ場合がある。
【００８６】
ここで、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層の厚みは０．５〜５ｎｍ程度、ａ−Ｓｉ：Ｈ（n）層あるいはμｃ−Ｓｉ：Ｈ（n）層の厚みは２〜２０ｎｍ程度の範囲とすることが好ましい。これらのシリコン薄膜層の形成方法としては、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法やＣａｔ−ＣＶＤ法を用いることができるが、Ｃａｔ-ＰＥＣＶＤ法（例えば、特許文献３参照）を用いれば極めて品質の高いシリコン薄膜層を形成できるので、形成されるヘテロ接合品質が向上し、高特性・高歩留まりをより実現し易くなる。
【００８７】
なお、シリコン薄膜層形成に先だっては、結晶シリコン基板表面を公知の洗浄技術で有機成分や金属成分を洗浄除去した後、最終ステップに、希フッ酸処理＋純水リンス処理を入れて、シリコン薄膜が形成される面を水素で終端させた状態でシリコン薄膜形成に移行すれば、より品質の高いヘテロ界面（結晶シリコン/薄膜シリコン界面）をより容易に形成することができる。
【００８８】
＜導電層の形成工程＞
次に、シリコン薄膜層２、３上に、金属材料を用いて構成される導電層７が形成される（図４（ｃ））。
【００８９】
導電層７としては、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とするＡｌ層７が形成される。
【００９０】
ここで、シリコン薄膜層２、３と導電層７との接着強度を高める観点から、シリコン薄膜層２、３と導電層７との間に酸化物透明導電材料層５を介在させることが好ましい。酸化物透明導電材料層（ＴＣＯ）５としては、例えば、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜、ＺｎＯ膜など公知の材料を用いることができる。
【００９１】
また、シリコン薄膜層２、３と導電層７との間に、例えば極薄のＡｇ（銀）を主成分とする反射層６を介在させることが好ましく、裏面まで透過してきた太陽光を再度、半導体基板側に反射させることによって太陽光の取り込みを多くすることができ、太陽電池素子の特性を向上させることができる。なお、長波長光に対してＡｇと同等程度の光反射率を有する材料であればＡｇに限らず用いることができる。反射層６は、酸化物透明導電材料層５とＡｌ層７との間に設けることがより好ましい。
【００９２】
ここで、各層の厚みは、酸化物透明導電材料層５が１〜１０ｎｍ程度、Ａｇ層６が１〜１０ｎｍ程度、Ａｌ層７が１００〜５０００ｎｍ程度とする。
【００９３】
これら裏電極となる薄膜層の形成法としては、酸化物透明導電材料層５については、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、あるいは液状にした原料を噴霧加熱する方法などを用いることができる。また、Ａｇ層６やＡｌ層７については、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等を用いることができる。なお、Ａｌ層７についてはＡｌ粉末を有機成分中に混合させたアルミニウムペーストを用いた印刷法を用いて形成してもよい。
【００９４】
＜導電層と半導体基板との導通接続工程＞
次に、半導体基板１と導通接続する正電極を形成するために、正電極となる少なくとも一部について、導電層７を加熱溶融させ、導電層７を半導体基板１に導通接続させる（図４（ｄ））。
【００９５】
つまり、Ａｌ層７が結晶シリコン基板１に電気的に短絡（直接コンタクト）するようにヘテロ接合部２、３・酸化物透明導電材料層５・Ａｇ層６を貫通させる加工を施す。
【００９６】
加熱溶融は、具体的にはレーザー照射により行うことができる。すなわち、レーザーを正電極となる位置のＡｌ層７面の少なくとも一部に照射することにより照射領域のＡｌ層７を溶融することで、それぞれ極薄に形成されたＡｇ層６・酸化物透明導電材料層５・シリコン薄膜層２、３は容易にこの溶融Ａｌに侵食され、ヘテロ接合貫通コンタクト部１２が形成されることにより、結果としてＡｌと結晶シリコン基板１とが電気的に短絡する構造が実現される（以下、レーザー溶融コンタクト法（ＬＦＣ法）（例えば、非特許文献３）と称する）。なお、このヘテロ接合貫通コンタクト部１２はほぼＡｌが主成分で構成されている。
【００９７】
ここで、本実施形態においては、導電層としてＡｌ層７を用いるため、溶融Ａｌは結晶シリコン基板１の一部領域も侵食してＳｉをその溶融Ａｌ中に溶かし込むが、これが冷却固化する際に、溶け込んだＳｉは結晶シリコン基板１を下地として再び結晶相として析出（エピ成長）する。この析出は、溶融Ａｌ量が充分で、Ａｇ層６・酸化物透明導電材料層５・シリコン薄膜層２、３に起源した不純物量が無視できる程度であれば、ほぼＳｉ−Ａｌの２成分系相図に対応して生じると考えてよく、析出したＳｉ中にはＡｌが１Ｅ１８〜５Ｅ１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含まれる。ＡｌはＳｉ中でｐ型ドープ元素として働くので、この析出Ｓｉ領域がｐ＋領域４となる。このｐ＋領域４は結晶シリコン基板（ｐ型）との間に、いわゆるＨｉｇｈ−Ｌｏｗ接合を形成し、結晶シリコン基板中で光照射によって発生した少数キャリアである電子に対するポテンシャルバリアを形成し、電子がシリコン／正電極界面に達して再結合消滅するのを防ぐ効果、所謂ＢＳＦ効果をもたらすので、高効率化には非常に効果的である。このｐ＋領域は、レーザー溶融コンタクト法を用いた場合には、Ａｌ層の厚みにもよるが、通常数μｍ程度の深さまで形成することができる。
【００９８】
なお、特性をさらに向上させるために、上記レーザー溶融コンタクト法を用いて形成されたｐ＋領域４よりもさらに厚いｐ＋領域４を形成する場合（基板内部に向かってより深くＡｌをドープさせたい場合）、シリコン薄膜層２、３の積層によるヘテロ接合形成に先だって、ｐ＋領域４に該当する位置にＡｌペーストを数μｍ〜数十μｍの厚さで印刷形成した後、Ｓｉ−Ａｌ共晶温度たる５７７℃以上の温度での熱処理によって、ｐ＋領域４を形成しておけばよい。これによれば、ｐ＋領域４の厚さは数μｍ〜数十μｍ程度の厚さで形成することができ、前記ＢＳＦ効果をより一層発揮させることができる。なお、熱処理後に基板表面に残存するＡｌを含んだ成分は塩酸などで除去し、その後、ＲＣＡ法など公知の表面洗浄技術を適用して表面から金属成分や有機成分を除去しておく。このように、予め厚いｐ＋領域４が形成された基板を用い、これに前記までに述べたＡｌ層７を用いてのレーザー溶融コンタクト法を適用すれば、より高い特性を実現することができる。
【００９９】
レーザー装置としては、ＹＡＧレーザー装置を用いればよく、例えば、波長１．０６μｍの光を、１パルス当り０．０５Ｊ／Ｓ以上のパワー密度で、照射径１４０μｍとしてレーザーパルス照射することにより、Ａｌ層７と結晶シリコン基板１とがヘテロ接合貫通コンタクト部１２を介して電気的に短絡する構造を形成することができる。また、パルス周波数とスキャン速度との組み合わせにより、レーザー加工点を配列させることができる。
【０１００】
このように、本発明の太陽電池素子の製造方法を用いることにより、加熱溶融された導電層７が、逆導電型層２を侵食することで、導電層７を半導体基板１に対して良好にコンタクトさせることが可能となる。
【０１０１】
すなわち、結晶シリコン基板とアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜または微結晶Ｓｉ（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）膜によるヘテロ接合は極めて品質の高いｐｎ接合を、２００℃程度の極めて低い温度で、ＰＥＣＶＤ法などの薄膜形成法で極めて短時間で形成することができるとともに、結晶シリコン基板とその上に形成されたＡｌ膜とは、Ａｌ膜面からレーザー照射することで、良好なコンタクトを形成することができ、簡単な工程で高い変換効率を有する素子を製造することができる。
【０１０２】
＜積層体の分離工程＞
次に、図４（ｅ）に示すように、導電層７及び逆導電型層３からなる積層体は、その一部をその厚み方向に除去して、該積層体を複数に分離する。
【０１０３】
つまり、前記裏電極（酸化物透明導電材料層５・Ａｇ層６、Ａｌ層７）を、正電極と負電極に分離するために、シリコン薄膜層２、３及び裏電極の一部を除去して電極分離部１１を加工形成する。
【０１０４】
加工形成法としては、サンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザー法などを用いることができる。また、電極上にマスクを設けてウェットエッチングにより電極分離部１１を形成してもよい。なお、レーザー法を用いれば、分離幅の狭い電極分離部１１を精度よく高速に加工形成でき、またヘテロ接合部への電気的ダメージも低く抑えることができる。
【０１０５】
なお、本工程は、上記レーザー溶融コンタクト法を用いる前に行っても構わないし、用いた後に行っても構わない。
【０１０６】
また、本工程に関する変形例として、積層体を分離するのに代えて、図５に示すように、予め複数の逆導電型層３（又はシリコン薄膜層２、３）を互いに隔てて形成した後で、異なるシリコン薄膜層２、３にそれぞれ導電層７（又は裏電極５、６、７）を形成することによって、上述のように積層体を分離した状態と同様の構成とすることが可能となる。具体的には、例えば、前記シリコン薄膜層を形成する際に、該領域をマスクすることでシリコン薄膜層が形成されないようにすることができるし、また、マスクなしでシリコン薄膜層を形成した場合でも、その後に、該領域をエッチング法やレーザー法で除去することができる。
【０１０７】
＜テクスチャ構造の形成工程＞
次に、図４（ｆ）に示すように、半導体基板の他主面（受光面）をエッチング法によりテクスチャ構造とすることが好ましい。
【０１０８】
つまり、結晶シリコン基板の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための凹凸構造１ａを形成する。なお、凹凸構造１ａの形成はどの段階で行ってもよく、例えば、シリコン薄膜層２、３形成前に形成してもよいし、ヘテロ接合貫通コンタクト部１２を形成した後であっても構わない。
【０１０９】
形成方法としては、ＮａＯＨやＫＯＨなどによるウェットエッチング法や、Ｓｉをエッチングする性質を有するエッチングガスを用いるドライエッチング法を用いることができる。
【０１１０】
ウェットエッチング法を用いる場合は、先に述べた基板表層部のダメージ層を除去するプロセスに連続して行うことができ、特に基板裏面側をエッチング防止材でマスクしない限り、基板裏面側にも凹凸構造が形成される（不図示）。また、ＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ液によるウェットエッチング法では結晶シリコンの結晶方位を反映した異方性エッチングとなるため、シリコン基板が多結晶シリコン基板である場合は、基板面内での結晶面方位が結晶粒ごとにランダムにばらつくので、基板全域にわたって光反射率を効果的に低減せしめる良好な凹凸構造を一様に形成することは困難である。
【０１１１】
ドライエッチング法を用いる場合は、基本的に処理した面（受光面側）にだけ微細な凹凸を形成できるので、本素子のように裏面に接合が形成されるタイプの太陽電池の場合、接合部起源のダイオード電流密度（≒暗電流密度）やｎ層／電極界面起源のダイオード電流密度を小さくすることができ（これらダイオード電流は、それぞれ、接合部の体積、ｎ層／電極界面の面積に比例するが、これらの体積及び面積は、凹凸構造がある場合の方が、凹凸構造がないフラットな場合に比べて大きくなるため）、特性的に有利にできる場合がある。
【０１１２】
ここで、ドライエッチング法には様々な手法があるが、特にＲＩＥ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法）を用いると、広い波長域に渡って極めて低い光反射率に抑えられる微細な凹凸構造を広い面積に渡って短時間で形成することができるので、高効率化に極めて有効である（例えば、特許文献２参照）。特に、結晶の面方位に大きく影響されないで凹凸構造を形成できる特徴があるので、結晶シリコン基板として多結晶シリコン基板を用いた場合でも、多結晶シリコン基板内の各結晶粒の面方位に依存しないで、基板全域に渡って低反射率を有する微細凹凸構造を一様に形成することができる。
【０１１３】
ＲＩＥ条件としては、例えば、塩素ガス（Ｃｌ２）、酸素ガス（Ｏ２）、及び六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）を、１：５：５程度の混合割合となるようにエッチング室に導入し、反応ガス圧力を７Ｐａ程度、プラズマをかけるＲＦパワー密度を５ｋＷ/ｍ２程度として、５分間程度エッチング処理を行う（例えば、特許文献３〜６参照）。（ガス流量等の示量変数はチャンバーサイズに依存する）。なお、必要に応じて、上記ガスに、三フッ化メタンガス（ＣＨＦ３）や、Ｈ２Ｏガスを適量混合させてもよい。
【０１１４】
＜絶縁層の形成工程＞
次に、図４（ｇ）に示すように、裏電極（導電層７）面の一部領域を除いて、導電層７及び電極分離部１１を覆う形で絶縁層（兼パッシベーション層）１０を形成することが好ましい。
【０１１５】
具体的には、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜などの酸化膜やＳｉ３Ｎ４の窒化膜などを、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などを用いて、厚さ１０〜１０００ｎｍ程度に形成する。
【０１１６】
＜出力取出電極の形成工程＞
次に、図４（ｈ）に示すように、絶縁層（兼パッシベーション層）１０が形成されていない領域には、外部配線に電気的に接続されるために、導通接続された導電層７上に第一出力取出電極（正（＋）極取出電極）１３を、導通接続されていない導電層上に第二出力取出電極（負（−）極取出電極）１４が形成される。
【０１１７】
これらの出力取出電極は、金属粉末と有機成分とを混成した金属ペーストによって形成することができるが、導電層（Ａｌ層）７を既に金属ペーストで形成している場合は、改めて形成する必要を無くすこともできる。
【０１１８】
＜パッシベーション層および反射防止層の形成工程＞
次に、図４（ｉ）に示すように、半導体基板１の受光面側に表面パッシベーション層８および反射防止層９を形成する。
【０１１９】
表面パッシベーション層８として、具体的には、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜やμｃ−Ｓｉ：Ｈ膜を、厚さ０．５〜５ｎｍ程度で形成する。特に、水素を含有するアモルファスシリコンが好ましく、形成方法は絶縁層１０と同様の方法を用いればよい。なお、これらの膜としては、ドープしていないｉ型を用いる場合と、ドープを行ったｐ型あるいはｎ型を用いる場合とがありうるが、それぞれに特長を有するので、それぞれの条件で作製した素子の特性を見比べてどれを選ぶべきかを判断すればよい。なお、必要であればパッシベーション層８形成面をクリーニングガスで処理することができる。例えば、ＣＦ４、ＳＦ６等のガスプラズマで微量エッチング処理すると、表面の清浄化に好適である。
【０１２０】
反射防止層９の材料としては、窒化珪素（ＳｉＮｘ膜（Ｓｉ3Ｎ4ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある））、酸化物材料（ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜）などを用いることができる。その厚さは、材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにする。ここで、反射防止層材料の屈折率をｎとし、無反射にしたい光の波長をλとすれば、（λ／ｎ）／４＝ｄが反射防止層の最適膜厚となる。例えば、一般的に用いられるＳｉＮｘ膜（ｎ＝約２）の場合は、無反射としたい波長を太陽光スペクトル特性を考慮して６００ｎｍとするならば、膜厚を７５ｎｍ程度とすれば良い。反射防止層９の成法としては、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いることができる。成膜温度４００℃以下、より好ましくは３００℃以下とする。
【０１２１】
なお、反射防止層９は、それ自体で表面パッシベーション効果を発揮できる場合もある。その場合は、パッシベーション層８の形成を省略することも可能である。
【０１２２】
＜半田の形成工程＞
次に、必要に応じて、半田ディップ処理によって、第一出力取出電極１３及び第二出力取出電極１４上に半田領域を形成する（不図示）。
【０１２３】
≪太陽電池モジュール及びその製造方法≫
上述のような本発明に係る太陽電池素子は、一枚から発生する電気出力が小さい場合には、複数の太陽電池素子を直並列に接続した太陽電池モジュールとして用いられる。さらに、この太陽電池モジュールを複数枚組み合わせることによって、実用的な電気出力が取り出せるように構成される。
【０１２４】
以下において、上述の太陽電池素子を用いた太陽電池モジュール及びその製造方法について説明する。
【０１２５】
図３は、図１の太陽電池素子を用いて構成された太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は表面（受光面）側から見た図を示すものである。
【０１２６】
図３に示すように、透明部材２２の上に、透明のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる表側充填材２４と、配線部材２１によって隣接太陽電池素子の第一出力取出電極部１３と第二出力取出電極部１４とを交互に接続された複数の太陽電池素子２０と、ＥＶＡなどからなる裏側充填材２５と、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ裏面保護材２３とを順次積層して、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって一体化させる。
【０１２７】
なお、これらの太陽電池素子同士を接続する配線部材２１としては、通常、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子の電極上に半田付けして用いる。
【０１２８】
次に、直列接続された複数の素子の最初の素子と最後の素子の電極の一端を、出力取出部である端子ボックス２７に、出力取出配線２６によって接続する。また、図３に示すように、必要に応じてアルミニウムなどの枠２８を周囲にはめ込む。
【０１２９】
以上のようにして、極めて短い工程で高効率な太陽電池素子及び太陽電池モジュールを実現することができる。
【０１３０】
尚、本発明は上述の実施形態に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種々の変更、改良等が可能である。
【０１３１】
たとえば、上述の実施形態において、結晶シリコン基板１の裏面にシリコン薄膜層３を形成して成るヘテロ接合を有する太陽電池素子に関して説明したが、これに代えて、結晶シリコン基板１の裏面にドーパント元素を熱拡散させて成る太陽電池素子であっても同様の作用効果を奏することができる。即ち、ドーパント元素の熱拡散によって、結晶シリコン基板１の内部に形成された拡散層が逆導電型層３となる。他の各工程については、上述の実施形態を適用すればよい。
【０１３２】
また、上述の実施形態において、ｐ型シリコン基板を用いた太陽電池素子について説明したが、これに代えてｎ型シリコン基板を用いた場合にも、上記実施形態における極性を逆にすれば、同様の工程を適用することができる。この場合には、Ａｌ層７の代わりに、ｎ型シリコン基板中でｐ型ドーピング元素として振舞わない金属層、例えばＴｉ（チタン）などを用いれば良い。
【０１３３】
また、上述の実施形態において、太陽電池素子を例にとって説明したが、本発明は、光入射面を有する結晶シリコンを構成要素にもつｐｎ接合部を備えた光電変換素子であって、前記光入射面への光照射によって前記半導体領域で生じた光生成キャリアを電流として集める太陽電池以外の光センサなどの光電変換素子一般に適用することができる。
【０１３４】
また、上述の実施形態において、半導体基板１として結晶構造を有するシリコンを例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、半導体材料一般について適用することができる。
【０１３５】
また、太陽電池素子の形成の順番は上述の実施形態に記載のものに限定されるものではなく、例えば、表面パッシベーション層８および反射防止層９の形成工程を、素子裏面側（非受光面側）のシリコン薄膜層２、３の形成工程の前に行っても構わない。また、電極分離部１１の形成工程をレーザー溶融コンタクト法による導通接続工程の後に行っても構わない。これは、特性をより向上させる目的で、後に正電極が形成される領域にシリコン薄膜層２、３を形成したくない場合（すなわち、部分的に残ったヘテロ接合が逆接合として機能することを避けたい場合）に好ましい。また、前記シリコン薄膜層を形成する際に、該領域をマスクすることでシリコン薄膜層が形成されないようにすることができるし、また、マスクなしでシリコン薄膜層を形成した場合でも、その後に、該領域をエッチング法やレーザー法で除去することができる。
【実施例】
【０１３６】
以下、本発明に関する実施例について説明する。
【０１３７】
まず、結晶シリコン基板としては、ＦＺ法で製造された単結晶シリコン基板を用いた。このとき、ドーパントはＢ（ボロン）とし、比抵抗値は約２Ωｃｍとした。基板厚は２００μｍとした。
【０１３８】
次に素子化にあたっては、上述の実施形態で説明した内容に沿って素子作製を行った。
【０１３９】
本発明に係る太陽電池素子である実施例１〜７は、シリコン基板の裏面側（非受光面側）に、Ｃａｔ-ＰＥＣＶＤ法を用いて膜厚２ｎｍ程度のｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））層と膜厚５ｎｍ程度のｎ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ））層を形成した。特に、実施例５においては、シリコン薄膜層を形成する前に正電極領域に該当する部分にアルミニウムペーストを印刷・焼成することにより、予めｐ＋領域を形成した。
【０１４０】
次に、裏電極に関しては、実施例１〜３においては、シリコン薄膜層（ｉ型/ｎ型）の上に５ｎｍ程度のＩＴＯ膜、１０００ｎｍ程度のＡｌ層を形成する。また、実施例４〜７においては、シリコン薄膜層（ｉ型/ｎ型）の上に５ｎｍ程度のＩＴＯ膜、５ｎｍ程度のＡｇ膜、１０００ｎｍ程度のＡｌ層を形成する。また、実施例６においては、ＩＴＯ膜を形成する前に正電極領域に該当する部分のシリコン薄膜層を除去した。また、実施例７においては、Ａｌ層を形成する前に正電極領域に該当する部分のシリコン薄膜層、ＩＴＯ膜、Ａｇ膜を除去した。
【０１４１】
そして、レーザー溶融コンタクト法を用いて、Ａｌ層と結晶シリコン基板とが電気的に短絡する構造を形成し、シリコン基板にｐ＋領域を形成するとともに、さらに、正電極と負電極に分離するために、電極分離部を形成した。
【０１４２】
また、各電極の上には、絶縁層となる１００ｎｍ程度のＳｉＯ２膜を形成した。
【０１４３】
なお、シリコン基板の受光面側に関して、実施例１においては、凹凸構造を設けずに、フラット構造の上に反射防止層となるＩＴＯ膜を形成した。また、実施例２おいては、ＲＩＥ法により凹凸構造を設け、その上にＩＴＯ膜を形成した。さらに、実施例３〜７においては、ＲＩＥ法により凹凸構造を設け、その上にパッシベーション層として膜厚２ｎｍ程度のｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ膜とＩＴＯ膜を形成した。
【０１４４】
なお、従来技術に係る太陽電池素子である比較例は、図６に示される、基板の裏面側にｎ型シリコン薄膜層とｐ型シリコン薄膜層を積層して、ヘテロ接合およびヘテロＬｏｗ−Ｈｉｇｈ接合を形成したＢＣ型素子を形成した。なお、受光面側においては凹凸構造を設けずに、フラット構造の上に反射防止層となるＩＴＯ膜を形成した。
【０１４５】
表１に、各太陽電池素子に関する製造方法・構造、並びに、それらの素子特性についての測定結果を示す。
【０１４６】
なお、素子特性の測定は、ソーラーシミュレーターを用いたＡＭ１．５条件下で行った。また、本発明の効果を明確に示すため、太陽光の利用効率に対応した特性であるＪｓｃを素子効率と共に表記した。
【表１】
2009152222.tif 000003
【０１４７】
表１に示すように、本発明に係る太陽電池素子によれば、従来技術に係る太陽電池素子であるヘテロ接合を有するＢＣ型素子とほぼ同等以上の特性を有しつつ、非常に短い工程で製造することができることが分かった。また、光閉じ込め特性に優れた高効率特性を実現できるので、低コストかつ高効率な光電変換素子及び光電変換モジュールを実現できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の太陽電池素子の製造方法を用いて製造された太陽電池素子を示す断面図である。
【図２】図１の太陽電池素子を示す図であり、（ａ）は表面（受光面）側から見た図、（ｂ）はその裏面（非受光面）側から見た図を示すものである。
【図３】図１の太陽電池素子を用いて構成された太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は表面（受光面）側から見た図を示すものである。
【図４】本発明の太陽電池素子の製造方法の一実施形態を説明するための図である。
【図５】図４（ｂ）に示すような積層体を分離した状態を形成するための他の方法を説明するための図である。
【図６】従来の太陽電池素子の製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１      ：半導体基板（シリコン基板）
１ａ    ：テクスチャ構造
２      ：真性型半導体層（ｉ型シリコン薄膜層）
３      ：逆導電型層（ｎ型シリコン薄膜層）
４      ：ｐ＋領域
５      ：酸化物透明導電材料層
６      ：反射層（Ａｇ層）
７      ：導電層（Ａｌ層）
８      ：パッシベーション層
９      ：反射防止層（ＡＲ膜）
１０    ：絶縁層
１１    ：電極分離領域
１２    ：ヘテロ接合貫通コンタクト部
１３    ：第一出力取出電極
１４    ：第二出力取出電極
２０    ：太陽電池素子
２１    ：配線部材
２２    ：透明部材
２３    ：裏面保護材
２４    ：表側充填材
２５    ：裏側充填材
２６    ：出力取出配線
２７    ：端子ボックス
２８    ：枠
２０２  ：ｉ型シリコン薄膜層
２０３  ：ｎ型シリコン薄膜層
２０４  ：ｐ型シリコン薄膜層
２０５  ：酸化物透明導電材料層
２０６  ：Ａｇ層
２０８  ：パッシベーション層
２０９  ：反射防止層（ＡＲ膜）
２１０  ：絶縁層
２１３  ：負電極
２１４  ：正電極
２１５  ：マスク
【図１】
2009152222.tif 000004
【図２】
2009152222.tif 000005
【図３】
2009152222.tif 000006
【図４】
2009152222.tif 000007
【図５】
2009152222.tif 000008
【図６】
2009152222.tif 000009