特許 6330108 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6330108

(24)【登録日】2018年4月27日

(45)【発行日】2018年5月23日

(54)【発明の名称】高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0216 20140101AFI20180514BHJP

   H01L 31/068 20120101ALI20180514BHJP

   H01L 31/056 20140101ALI20180514BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 240

   H01L31/06 300

   H01L31/04 624

【請求項の数】14

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-519721(P2017-519721)

(86)(22)【出願日】2016年11月7日

(86)【国際出願番号】JP2016004824

【審査請求日】2017年5月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】橋上 洋

(72)【発明者】

【氏名】渡部 武紀

(72)【発明者】

【氏名】大塚 寛之

(72)【発明者】

【氏名】三田 怜

【審査官】 佐藤 久則

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０１４１１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０７２４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０５１６２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００６８５９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１５−５０７３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００００２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域と、ｎ型の導電型を有し該ｎ型の導電型を付与する、前記結晶シリコン基板に拡散される添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域とが配置され、前記ｐ型領域と前記ｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜が配置され、前記第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、該第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜が配置された裏面電極型太陽電池であって、
前記第１パッシベーション膜と前記第２パッシベーション膜が酸化アルミニウム膜（ただし、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、Ｙ_２Ｏ_３、又はＨｆＯ_２を含むものを除く。）であり、
前記第２主表面の少なくとも一部は、前記結晶シリコン基板のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率を有することを特徴とする太陽電池。

【請求項2】

前記第２パッシベーション膜の上に、さらに反射防止膜が配置され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】

前記反射防止膜が、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、及び、酸化チタンの少なくともいずれかを含むものであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記第１パッシベーション膜の上に、さらに反射膜が配置された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】

前記反射膜が、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、及び、酸化チタンの少なくともいずれかを含むものであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記第一主表面における前記ｐ型領域の占有面積が前記ｎ型領域の占有面積よりも大きい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】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池を電気的に接続して成るものであることを特徴とする太陽電池モジュール。

【請求項8】

請求項７に記載の太陽電池モジュールを電気的に複数接続して成るものであることを特徴とする太陽電池発電システム。

【請求項9】

結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域を形成する工程と、
前記第１主表面に、ｎ型の導電型を有し該ｎ型の導電型を付与する、前記結晶シリコン基板に拡散される添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域を形成する工程と、
前記ｐ型領域と前記ｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜を形成する工程と、
前記第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、該第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜を形成する工程と、
前記ｐ型領域の表面に接する正電極を形成する工程と、
前記ｎ型領域の表面に接する負電極を形成する工程と
を有し、前記第２主表面の少なくとも一部は、前記結晶シリコン基板のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率を有する裏面電極型太陽電池の製造方法であって、
前記第１パッシベーション膜と前記第２パッシベーション膜を、酸化アルミニウム膜（ただし、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、Ｙ_２Ｏ_３、又はＨｆＯ_２を含むものを除く。）により形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。

【請求項10】

前記第２パッシベーション膜の上に、さらに反射防止膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項11】

前記第１パッシベーション膜の上に、さらに反射膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項12】

前記正電極を形成する工程及び前記負電極を形成する工程は、
前記第１パッシベーション膜の上に導電性ペーストを塗布するサブステップと、
前記導電性ペーストを塗布した前記結晶シリコン基板を、７００℃以上８９０℃以下の温度において、１秒以上１０分以下で熱処理するサブステップを有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項13】

前記正電極を形成する工程及び前記負電極を形成する工程は、
前記第１パッシベーション膜又は前記反射膜の上に導電性ペーストを塗布するサブステップと、
前記導電性ペーストを塗布した前記結晶シリコン基板を、７００℃以上８９０℃以下の温度において、１秒以上１０分以下で熱処理するサブステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項14】

前記第１パッシベーション膜の形成と、前記第２パッシベーション膜の形成を同時に行うことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項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、高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

結晶シリコン太陽電池の光電変換効率を向上させる手法として、近年では受光面の電極を廃して電極の影による光学的損失を無くした、所謂裏面電極型太陽電池が広く検討されるようになってきた。

【0003】

図１０は裏面電極型太陽電池の基本構造を示す断面模式図である。図１０では、受光面は同図中下向きで示してある。裏面電極型太陽電池１０００では、基板１００１の非受光面に、ｐ型の導電性を付与する添加物が高濃度拡散されたｐ型領域１００２が形成され、これに隣接するようにｎ型の導電性を付与する添加物が高濃度拡散されたｎ型領域１００３が形成されている。

【0004】

ｐ型領域１００２とｎ型領域１００３の上及びその反対側の面（受光面）は、光励起されたキャリアの再結合による損失を低減するためのパッシベーション膜１００４、１００５で夫々覆われている。そして正電極１００６と負電極１００７がパッシベーション膜１００４を貫通して形成されている。また、図１０には示されていないが、基板１００１の受光面には、数ミクロンの凹凸をもった光閉じ込めのためのテクスチャが形成される。

【0005】

裏面電極型太陽電池では受光面に電極が無いため、主に短波長光によって励起された電荷キャリアを、再結合させることなく裏面まで到達させる必要がある。実際には基板表面では電荷キャリアの再結合中心となるダングリングボンド（シリコンの未結合手）が高密度で存在するため、パッシベーション膜１００５には非常に高いパッシベーション性能が要求される。

【0006】

ところで、電荷キャリアの再結合割合は、結晶バルクでのバルク再結合割合と、結晶表面での表面再結合割合の和である。一般に、結晶シリコンでは添加不純物濃度（室温での電荷キャリア濃度）が高くなると、バルク再結合が増加する。これは添加不純物に起因した結晶欠陥や、キャリア濃度が高くなるにしたがってオージェ過程の直接再結合が顕在化するためである。そのため一般には、ｐ型領域１００２およびｎ型領域１００３のような高濃度領域においては、基板深さ方向の最大添加不純物濃度を例えば１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３台前半に抑え、その表面を効果的なパッシベーション膜で覆うことで、裏面におけるキャリア再結合損失を抑制している。

【0007】

また、表面パッシベーションには化学終端と電界効果の２つの要素がある。電界効果は、パッシベーション膜に内蔵された固定電荷によって基板表面に電界を生じさせ、表面近傍の電荷キャリア濃度を減じ、表面での再結合を低減するというものである。太陽電池では、正電荷をもつ窒化シリコンや負電荷をもつ酸化アルミニウムが電界効果型パッシベーションとして一般的によく用いられる。

【0008】

電界効果型パッシベーションのパッシベーション効果は、原理的に適用する基板表面の導電型に関係なく得られる。しかし、基板表面の多数キャリアと同じ極性の固定電荷をもつ膜を適用し、且つ同面へ電極が形成されると、少数キャリアが本来収集されるべき電極とは逆極性の電極へ流れ込み、太陽電池の出力が低下することが知られている。

【0009】

この問題に対し、特許文献１では、裏面電極型太陽電池のｐ型領域表面には酸化アルミニウム膜を形成し、ｎ型領域表面には酸化シリコンを適用し、また受光面には窒化シリコンを適用する例が記載されている。

【0010】

一方、化学終端型パッシベーションでは、代表的例として酸化シリコンが挙げられる。酸化シリコンは正電荷を持つものの、製法にもよるが、一般的な窒化シリコンと比べて固定電荷密度が１〜２桁低く、結晶シリコンとの界面における欠陥密度が比較的低いという特徴から、ｐ型表面とｎ型表面のどちらにも使用できる素材として認識されてきた。非特許文献１（Ｍｕｌｌｉｇａｎ）における例では、ｎ型基板を使った太陽電池の受光面と裏面の両方に酸化シリコンを適用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００８−０１０７４６号公報

【非特許文献】

【0012】

【非特許文献1】Ｗｉｌｌｉａｍ Ｐ． Ｍｕｌｌｉｇａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １９ｔｈ ＥＵＰＶＳＥＣ ｐｐ．３８７―３９０（２００４）．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、特許文献１の太陽電池における裏面構造は、パッシベーション効果が高い一方、パターニングが必要になることから工程が複雑であり、その結果、高コストになるという問題があった。また、受光面のパッシベーションに適用される窒化シリコンは、正の固定電荷密度が高いことから電界効果が期待できる一方で、ダングリングボンド終端能力は一般にあまり高くない。そのため抵抗率の高い基板においては電界効果によって十分なパッシベーション効果が得られるが、より高い出力電圧が期待できる低抵抗基板においてはパッシベーション効果が著しく低下するという問題があった。

【0014】

また、酸化シリコン膜の形成には、一般に７００℃〜１１００℃の熱処理が必要になるため、高濃度拡散層の添加不純物が再拡散したり、熱酸化膜への偏析によって再分布したりして、太陽電池特性が低下するという問題があった。一方で、基板を室温の硝酸に浸漬させたり、２００℃から４５０℃程度のオゾン雰囲気に曝して酸化シリコン膜を形成する方法もあるが、十分なパッシベーション効果が得られなかったり、品質が安定しないという問題があった。

【0015】

そのため、酸化シリコンパッシベーションを適用する際には、非特許文献１に記載の太陽電池に見られるように、受光面側へさらに表面電界層（ＦＳＦ：Ｆｒｏｎｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）を形成して受光面表面に電界効果を付与して太陽電池性能を改善する方法が採られてきた。

【0016】

しかし、ＦＳＦはフリーキャリア吸収による長波長光の損失を抑制するため、裏面に形成する高濃度層に比べて不純物濃度が１〜２桁低くなるようにボロンやリンを熱拡散させて形成する。そのため、ＦＳＦ形成工程が追加的に必要になり、太陽電池の製造コストが高くなるという問題があった。

【0017】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、光電変換効率が高くかつ安価な太陽電池を提供することを目的とする。また、本発明は、製造が簡便でパッシベーション効果が高く、高光電変換効率が高い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】

【0018】

上記目的を達成するために、本発明は、結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域と、ｎ型の導電型を有し該ｎ型の導電型を付与する添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域とが配置され、前記ｐ型領域と前記ｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜が配置され、前記第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、該第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜が配置された裏面電極型太陽電池であって、
前記第１パッシベーション膜と前記第２パッシベーション膜が酸化アルミニウムを含む化合物からなるものであることを特徴とする太陽電池を提供する。

【0019】

このように、第１パッシベーション膜と第２パッシベーション膜が酸化アルミニウムを含む化合物からなることにより、第１及び第２の主表面の両方においてパッシベーション効果が高く、そのため光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。また、製造が簡便であるので安価な太陽電池とすることができる。

【0020】

このとき、前記第２主表面の少なくとも一部は、前記結晶シリコン基板のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率を有することが好ましい。

【0021】

このように、第２主表面の少なくとも一部が基板のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率であれば、第２主表面に拡散層等を設ける必要がなく、構造が簡単で安価な太陽電池とすることができる。

【0022】

また、前記第２パッシベーション膜の上に、さらに反射防止膜が配置されたものであることが好ましい。

【0023】

このように、第２パッシベーション膜の上に反射防止膜が配置されることにより、受光面での反射が抑制され、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0024】

また、前記第１パッシベーション膜の上に、さらに反射膜が配置されたものであることが好ましい。

【0025】

このように、第１パッシベーション膜の上に反射膜が配置されることにより、裏面での反射が促進され、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0026】

また、前記反射防止膜及び前記反射膜が、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、及び、酸化チタンの少なくともいずれかを含むものであることが好ましい。

【0027】

このように、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、及び、酸化チタンの少なくともいずれかを含む反射膜及び反射防止膜であれば、裏面電極型の太陽電池の反射膜及び反射防止膜として好適であり、より特性の良い太陽電池とすることができる。

【0028】

また、前記第一主表面における前記ｐ型領域の占有面積が前記ｎ型領域の占有面積よりも大きいことが好ましい。

【0029】

酸化アルミニウムによるパッシベーション効果はｎ型領域よりもｐ型領域に対して大きいので、ｐ型領域の占有面積がより大きければ、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0030】

また、本発明は、上記の太陽電池を電気的に接続して成るものであることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。

【0031】

このように、本発明の太陽電池を電気的に接続して太陽電池モジュールとすることができる。

【0032】

また、本発明は上記の太陽電池モジュールを電気的に複数接続して成るものであることを特徴とする太陽電池発電システムを提供する。

【0033】

このように、本発明の太陽電池を電気的に接続した太陽電池モジュールは、電気的に複数接続して太陽電池発電システムとすることができる。

【0034】

上記目的を達成するために、本発明は、結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域を形成する工程と、
前記第１主表面に、ｎ型の導電型を有し該ｎ型の導電型を付与する添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域を形成する工程と、
前記ｐ型領域と前記ｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜を形成する工程と、
前記第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、該第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜を形成する工程と、
前記ｐ型領域の表面に接する正電極を形成する工程と、
前記ｎ型領域の表面に接する負電極を形成する工程と
を有する裏面電極型太陽電池の製造方法であって、
前記第１パッシベーション膜と前記第２パッシベーション膜を、酸化アルミニウムを含む化合物により形成することを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。

【0035】

このように、第１パッシベーション膜と第２パッシベーション膜を酸化アルミニウムを含む化合物により形成することにより、第１及び第２の主表面の両方においてパッシベーション効果が高く、そのため光電変換効率の高い太陽電池を製造することができる。また、製造工程が簡便であるので生産性が高く、安価な太陽電池を製造することができる。

【0036】

このとき、前記第２パッシベーション膜の上に、さらに反射防止膜を形成する工程を有することが好ましい。

【0037】

このように、第２パッシベーション膜の上に反射防止膜を形成することにより、受光面での反射が抑制され、より光電変換効率の高い太陽電池を製造することができる。

【0038】

また、前記第１パッシベーション膜の上に、さらに反射膜を形成する工程を有することが好ましい。

【0039】

このように、第１パッシベーション膜の上に反射膜を形成することにより、裏面での反射が促進され、より光電変換効率の高い太陽電池を製造することができる。

【0040】

また、前記正電極を形成する工程及び前記負電極を形成する工程は、
前記第１パッシベーション膜又は前記反射膜の上に導電性ペーストを塗布するサブステップと、
前記導電性ペーストを塗布した前記結晶シリコン基板を、７００℃以上８９０℃以下の温度において、１秒以上１０分以下で熱処理するサブステップを有することが好ましい。

【0041】

このようにして正電極及び負電極を形成すれば、簡便に電極を形成することができ、生産性が高まり、安価な太陽電池を製造することができる。

【発明の効果】

【0042】

本発明の太陽電池であれば、安価かつ光電変換効率が高い太陽電池とすることができる。また、本発明の太陽電池の製造方法によれば、パッシベーション膜のパッシベーション効果を高めることができ、簡便に製造できるため、光電変換効率の高い太陽電池を安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】本発明に係る裏面電極型太陽電池の一実施態様を示す断面模式図である。

【図2】本発明に係る裏面電極型太陽電池の別の一実施態様を示す断面模式図である。

【図3】本発明に係る裏面電極型太陽電池のさらに別の実施態様を示す断面模式図である。

【図4】本発明に係る裏面電極型太陽電池のさらに別の実施態様を示す断面模式図である。

【図5】本発明に係る裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を示す工程フロー図である。

【図6】不純物の基板深さ方向の濃度分布の一例を示す図である。

【図7】本発明に係る裏面電極型太陽電池の裏面構造を示す模式図である。

【図8】本発明に係る太陽電池モジュールの一例を示す概観図である。

【図9】本発明に係る太陽電池発電システムの模式図である。

【図10】一般的な裏面電極型太陽電池の断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

上記のように、近年、裏面電極型太陽電池において高いパッシベーション効果を簡便に得られるようにすることが問題となっていた。本発明者らは、このような高いパッシベーション効果を得る対策について鋭意検討して、本発明を完成させた。

【0045】

以下、本発明について、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0046】

以下に、本発明の太陽電池の実施態様を図１を用いて具体的に説明する。本発明の太陽電池は、結晶シリコン基板１０１の第１主表面（裏面）に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域１０２と、ｎ型の導電型を有し該ｎ型の導電型を付与する添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域１０３とが配置され、ｐ型領域１０２とｎ型領域１０３を覆うように第１パッシベーション膜１０４が配置され、第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、該第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜１０５が配置された裏面電極型太陽電池１００であり、第１パッシベーション膜１０４と第２パッシベーション膜１０５が酸化アルミニウムを含む化合物からなるものである。なお、ｐ型領域１０２とｎ型領域１０３の上にはそれぞれ正電極１０６と負電極１０７が配置されている。

【0047】

このように、第１パッシベーション膜１０４と第２パッシベーション膜１０５が酸化アルミニウムを含む化合物からなることにより、第１及び第２の主表面の両方においてパッシベーション効果が高く、そのため光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。また、製造が簡便であるので安価な太陽電池とすることができる。

【0048】

このとき、第２主表面の少なくとも一部は、結晶シリコン基板１０１のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率を有することが好ましい。このように、第２主表面の少なくとも一部が基板のバルクにおける導電型及び導電率と同じ導電型及び導電率であれば、第２主表面に拡散層（ＦＳＦ層等）等を設ける必要がなく、構造が簡単で安価な太陽電池とすることができる。

【0049】

図２〜図４を参照して、本発明のさらなる態様を説明する。図２〜図４において、図１の太陽電池と同様の構成要素は同じ符号を用いて示した。

【0050】

図２に示すように本発明の太陽電池２００は、第２パッシベーション膜１０５の上に、さらに反射防止膜１０８が配置されたものであることが好ましい。このように、第２パッシベーション膜１０５の上に反射防止膜１０８が配置されることにより、受光面での反射が抑制され、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0051】

また、図３に示すように本発明の太陽電池３００は、第１パッシベーション膜１０４の上に、さらに反射膜１０９が配置されたものであることが好ましい。このように、第１パッシベーション膜１０４の上に反射膜１０９が配置されることにより、裏面での反射が促進され、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0052】

また、図４に示すように本発明の太陽電池４００は、第２パッシベーション膜１０５の上に反射防止膜１０８が配置され、第１パッシベーション膜１０４の上に反射膜１０９が配置された構成とすることもできる。このような構成とすることにより、一層光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0053】

また、反射防止膜１０８及び反射膜１０９が、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、及び、酸化チタンの少なくともいずれかを含むものであることが好ましい。このような反射膜及び反射防止膜であれば、裏面電極型の太陽電池の反射膜及び反射防止膜として好適であり、より特性の良い太陽電池とすることができる。

【0054】

また、図１〜図４のいずれの態様の太陽電池においても、第一主表面におけるｐ型領域１０２の占有面積がｎ型領域１０３の占有面積よりも大きいことが好ましい。酸化アルミニウムによるパッシベーション効果はｎ型領域よりもｐ型領域に対してより大きいので、ｐ型領域の占有面積が大きければ、より光電変換効率の高い太陽電池とすることができる。

【0055】

次に、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。本発明の太陽電池の製造方法は、結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域を形成する工程と、第１主表面に、ｎ型の導電型を有するｎ型領域を形成する工程と、ｐ型領域とｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜を形成する工程と、第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜を形成する工程と、ｐ型領域の表面に接する正電極を形成する工程と、ｎ型領域の表面に接する負電極を形成する工程とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法であり、第１パッシベーション膜と第２パッシベーション膜を、酸化アルミニウムを含む化合物により形成する。

【0056】

以下では、図５を参照して、本発明の太陽電池（図１の態様）の製造方法の一例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0057】

図５（ａ）の基板１０１は、例えば、抵抗率が０．１〜１０Ω・ｃｍのｐ型又はｎ型の導電型をもつ結晶シリコンである。図には示していないが、基板表面には光閉じ込めのための凹凸構造（テクスチャ）が形成されることが好ましい。凹凸構造は、基板１０１を酸性又はアルカリ溶液に一定時間浸漬することで得られる。酸性溶液には一般にフッ硝酸と酢酸、リン酸、硫酸、水などの混合酸溶液が用いられ、これに基板１０１を浸漬すると、基板加工時に荒れた表面の微細な溝が優先的にエッチングされるなどして、凹凸構造が形成される。また、アルカリ溶液は、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム水溶液、あるいは水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液が用いられる。アルカリエッチングはＳｉ−ＯＨ結合を形成することでエッチングを進行させるためエッチング速度が結晶面方位に依存し、エッチング速度の遅い面が露出した凹凸構造が得られる。

【0058】

基板１０１の非受光面では必ずしも凹凸構造は必要ない。むしろ平坦化することにより表面積を減じてキャリア再結合損失を低減する効果が期待できる。その場合には、フッ硝酸を含んだ薬液を使用したスピンエッチングやインライン型の片面洗浄機が利用できる。

【0059】

凹凸構造形成後、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸等、もしくは、これらの混合液の酸性水溶液中で洗浄することが好ましい。コスト的及び特性的観点から、塩酸中での洗浄が好ましい。清浄度を向上するため、塩酸溶液中に、０．５〜５％の過酸化水素を混合させ、６０〜９０℃に加温して洗浄してもよい。

【0060】

次に、図５（ｂ）に示すように、基板１０１の片面（第１主表面）にｐ型領域１０２を形成する。ＩＩＩ族元素を含んだ拡散源であればｐ型領域形成に使用できるが、電気的特性と装置の簡易性から、例えば臭化ボロンを用いて９００〜１０００℃で気相拡散するのがよい。本発明の太陽電池はｐ型領域を裏面にのみ形成する必要があり、これを達成するために基板同士を２枚重ね合わせた状態で拡散したり、受光面側に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成したりして、受光面にボロンが拡散されないように工夫を施すことが好ましい。また、気相拡散の他、ボロン化合物を基板１０１に塗布して乾燥した後、９００〜１０００℃で熱拡散してｐ型領域１０２を形成しても良い。この方法によれば、比較的容易に非塗布面へのボロン拡散が抑制できる。

【0061】

ｐ型領域１０２の添加不純物濃度は、基板深さ方向の最大値で５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にするのが良く、さらに好ましくは８×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下程度にするのが良い。５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であると基板１０１と電極の接触抵抗が大きくなり、５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を超えると、ｐ^＋領域中の欠陥とオージェ再結合による電荷キャリアの再結合が顕著になって太陽電池の出力が低下する。

【0062】

次に、図５（ｃ）に示すように、ｐ型領域１０２の上に、拡散バリア５１０を形成する。これには、化学気相体積法や物理蒸着法で得られる窒化シリコン膜や酸化シリコン膜が好適に使用できる。膜の製造方法にもよるが、概ね厚さ５０〜４００ｎｍの膜を形成するのが好ましい。これらの他、熱処理で得られる酸化シリコン膜を用いても良い。この場合、基板１０１を７００〜１１００℃の酸素又は水蒸気雰囲気中で熱処理し、２０〜２００ｎｍの酸化シリコンを成長させる。

【0063】

続いて図５（ｄ）に示すようにｎ型領域形成箇所の拡散バリア５１０を部分的に除去して開口部５１１を形成し、ｐ型領域１０２を露出させる。拡散バリア５１０の除去は、例えばエッチングペーストを所望箇所にスクリーン印刷し、１００〜４００℃での熱処理を行うことで実現できる。また、工程がより簡素なレーザーアブレーションを用いてもよい。

【0064】

尚、この時の開口面積は、基板１０１の導電型によって最適な設計が求められるが、一般的にはエミッタとなる高濃度層の面積と太陽電池特性は比例の関係になる。本発明で用いる酸化アルミニウムはｎ型領域にも適用可能であるが、ｐ型領域に対してより効果が高い。この性質上、本発明ではｎ型基板を用いた裏面電極型太陽電池でより高い効果が期待できる。

【0065】

次に、図５（ｅ）に示すように、拡散バリアの開口部５１１において、ｎ型領域１０３を形成する。このようにして、基板１０１の第１主表面に、ｎ型の導電型を有するｎ型領域を形成する。Ｖ族元素を含んだ拡散源であればｎ型領域１０３を形成できるが、電気的特性と装置の簡易性から、例えばオキシ塩化リンを用いて８００〜９８０℃で気相拡散するのがよい。本発明の太陽電池はｎ型領域１０３を裏面（第１主表面）にのみ形成する必要があり、これを達成するために基板同士を２枚重ね合わせた状態で拡散したり、受光面側に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成（不図示）したりして、受光面にリンが拡散されないように工夫を施すことが好ましい。また、気相拡散の他、リン化合物を基板に塗布して乾燥した後、８００〜９８０℃で熱拡散してｎ型領域１０３を形成しても良い。この方法によれば、比較的容易に非塗布面へのリン拡散が抑制できる。

【0066】

リン拡散は、上記の方法の他、拡散バリア（例えば酸化膜）の開口部５１１に露出したｐ型領域１０２をエッチング除去してから行っても良い。この場合、例えば基板１０１を水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液に浸漬することで、表面に形成されている酸化膜がマスクとして働き、ｐ型領域１０２の露出部だけを除去できる。

【0067】

ｎ型領域１０３の不純物濃度は、以下に述べる酸化アルミニウム膜の電界効果との関係から、基板深さ方向の最大値で５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上にすることが好ましい。

【0068】

電界効果によるパッシベーション能力は、酸化アルミニウムの固定電荷密度と基板表面のキャリア密度で決定される。添加不純物濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満のｎ型領域表面に負の固定電荷があると、少数キャリアの正孔が表面に集まって大きく反転状態へ向かう。これによりｎ型領域表面のキャリア再結合割合が低下する。しかしこのことは一方で、電極で再結合する少数キャリアが増加し、結果的には太陽電池の特性を低下させることになる。添加不純物濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の領域では電界効果は低下するが、酸化アルミニウムは結晶シリコン表面の化学終端能力も高いためパッシベーション効果が維持される。この効果は、酸化アルミニウム製膜時にシリコンと酸化アルミニウムとの界面に数原子層程度のシリコン酸化膜が形成されるためだと考えられている。

【0069】

一方で、添加不純物濃度が１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度を超えると、ｎ型領域中の欠陥とオージェ再結合による電荷キャリアの再結合が顕著になることによる太陽電池の出力の低下のおそれがある。このため、添加不純物濃度は１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にするのが好ましい。

【0070】

上記ｐ型領域１０２とｎ型領域１０３の不純物濃度は、二次イオン質量分析法により容易に測定できる。図６はこの方法により測定したボロン濃度分布（図６中の（ａ））とリン濃度分布（図６中の（ｂ））の例を示したものである。添加不純物や拡散条件により、濃度分布の形状は異なるが、同図中の矢印で示した値が添加不純物の基板深さ方向における最大濃度である。

【0071】

ｐ型領域とｎ型領域の形成パターンは、例えば図７（ａ）に示すようにｐ型領域１０２とｎ型領域１０３が直線状に隣接する形式でも良い。また、図７（ｂ）に示すようにｐ型領域７０２の中に島状のｎ型領域７０３が形成される形式でもよく、図７（ｃ）に示すようにｎ型領域７１３の中に島状のｐ型領域７１２が形成される形式でもよい。

【0072】

なお、ｐ型領域の形成工程とｎ型領域の形成工程の順序は逆であっても構わない。

【0073】

リン拡散後、拡散面に形成されたボロンガラス、拡散バリア、リンガラスをフッ酸などで除去する。基板１０１の表面の清浄性を保つため、より好ましくは、アンモニア水や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液と０．５〜５％の過酸化水素を混合させ、６０〜９０℃に加温して洗浄してもよい。これに加えて、さらに塩酸、硫酸、硝酸、もしくはこれらの混合液、あるいはこれらと０．５〜５％の過酸化水素を混合させ、６０〜９０℃に加温して洗浄してもよい。また、好ましくは洗浄の最後の段階でフッ酸水溶液により基板表面の酸化膜を除去するのが良い。

【0074】

次に、図５（ｆ）に示すように、ｐ型領域１０２とｎ型領域１０３の上に第１パッシベーション膜１０４、さらに、その反対面（第２主表面）に第２パッシベーション膜１０５を形成する。いずれのパッシベーション膜も酸化アルミニウムを含む化合物により形成された膜である。酸化アルミニウムの製膜方法には、原子層堆積法の他、プラズマＣＶＤ、大気圧ＣＶＤ、あるいは減圧ＣＶＤなどの化学気相堆積法が主に用いられる。これらの手法では、プリカーサとしてテトラメチルアルミニウムを使い、また、プリカーサにキャリアガスを導入する場合は水素やアルゴン又は窒素を用いるのが一般的である。アルミニウムの酸化剤には、酸素、二酸化炭素、亜酸化窒素、水又はオゾンなどが使用できる。

【0075】

また、酸化アルミニウムを含むパッシベーション膜の形成には、真空蒸着法やスパッタ法を用いてもよい。また、アルミニウムアルコキシドなどの化合物を使ったゾルゲル法によって形成しても良い。

【0076】

第１パッシベーション膜１０４と第２パッシベーション膜１０５は両面を同時に形成しても良いし、片面ずつ形成しても良い。同時に形成する場合には、原子層堆積法が適している。この場合、１００〜３５０℃程度に保った反応室へ、両面が反応ガスに触れるように基板１０１を設置し、そこへ酸化ガスとプリカーサを交互に導入及びガス置換することで、酸化アルミニウム膜が形成される。

【0077】

第１パッシベーション膜１０４と第２パッシベーション膜１０５の組成を変えても良い。このような片面ずつの膜形成では、従来型の平板型プラズマＣＶＤやスパッタ及びゾルゲル法などが適している。

【0078】

第１パッシベーション膜１０４及び第２パッシベーション膜１０５の厚さは０．５ｎｍ以上、好ましくは３ｎｍ〜３０ｎｍ（３ｎｍ以上３０ｎｍ以下）とするのが良い。第１及び第２パッシベーション膜の膜厚をこの膜厚範囲にすることで、基板１０１に対するパッシベーション膜のカバレッジとパッシベーション効果を同時に得ることができる。

【0079】

また、第１パッシベーション膜１０４に、太陽電池裏面に到達する光を再度基板内へ反射させる反射膜としての機能を兼ねさせる場合には、膜厚を７０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とするのがよい。膜厚が７０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であれば、反射膜としての機能を好適に発揮させることができる。

【0080】

基板裏面の光反射を改善するために、図３のように第１パッシベーション膜１０４の上に、さらに酸化アルミニウム以外の化合物からなる反射膜１０９を形成しても良い。反射膜１０９には酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、酸化チタンなどが使用できる。これらの膜は化学気相堆積やスパッタ、真空蒸着などの手法で形成してよい。反射膜１０９の膜厚は、第１パッシベーション膜１０４の膜厚や反射膜１０９の屈折率にもよるが、概ね８０〜２５０ｎｍとするのが良い。

【0081】

一方、第２パッシベーション膜１０５に反射防止膜としての機能を兼ねさせる場合には、膜厚を７０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とするのがよい。第２パッシベーション膜１０５の膜厚が７０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であれば、反射膜としての機能を好適に発揮させることができる。

【0082】

また、受光面の反射防止効果を改善するために、図２のように第２パッシベーション膜１０５の上に、さらに酸化アルミニウム以外の化合物からなる反射防止膜１０８を形成しても良い。反射防止膜１０８には酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化シリコン、酸化錫、酸化チタンなどが使用できる。これらの膜は化学気相堆積やスパッタ、真空蒸着などの手法で形成してよい。反射防止膜１０８の膜厚は、第２パッシベーション膜１０５の膜厚や反射防止膜の屈折率にもよるが、概ね５０〜１２０ｎｍとするのが良い。

【0083】

また図４に示すように、図２と図３の特徴を併せて、太陽電池の裏面にパッシベーション膜１０４と反射膜１０９の積層体を形成し、受光面にパッシベーション膜１０５と反射防止膜１０８の積層体を形成しても良い。

【0084】

酸化アルミニウム膜は、製法にもよるが、３００〜６００℃の熱処理を施すことでパッシベーション効果が改善することが知られている。製膜温度がこれらの温度帯より低い場合には、酸化アルミニウム製膜後、反射膜や反射防止膜の積層前に上記温度帯の不活性ガス雰囲気もしくは水素濃度２〜１０％の水素混合窒素雰囲気で５〜２０分の熱処理を行うことが好ましい。

【0085】

次に、図５（ｇ）に示すようにｐ型領域１０２の上に正電極１０６を、ｎ型領域１０３の上に負電極１０７を形成する。この正電極１０６を形成する工程及び負電極１０７を形成する工程は、第１パッシベーション膜１０４又は反射膜１０９の上に導電性ペーストを塗布するサブステップと、導電性ペーストを塗布した結晶シリコン基板１０１を、７００℃以上８９０℃以下の温度において、１秒以上１０分以下で熱処理するサブステップを有していてよい。ここで、電極の形成方法に特に制限は無いが、生産性の観点から、導電性ペーストのスクリーン印刷又はディスペンサー形成が良い。具体的には、正電極１０６及び負電極１０７は、Ａｇ粉末及びガラスフリットを有機バインダーと混合したＡｇペーストを、パッシベーション膜１０４を介してｐ型領域１０２とｎ型領域１０３の上へ塗布して乾燥後、１秒以上３０分間以下、好ましくは１秒以上１０分以下、７００℃以上８９０℃程度の温度で焼成することにより形成される。この熱処理によりパッシベーション膜１０４、もしくはパッシベーション膜１０４と反射膜がＡｇペーストに侵食され、電極とシリコンが電気的に接触する。

【0086】

また、電極の形成にはメッキを適用しても良い。この場合は電極形成箇所の基板表面を露出させる必要があるため、当該箇所のパッシベーション膜１０４を、例えばレーザーアブレーションで除去することができる。

【0087】

上述した本発明の太陽電池を、複数電気的に接続することで太陽電池モジュールが得られる。図８は、本発明の太陽電池を電気的に接続して成る太陽電池モジュール１６の非受光面における構成の一例を示す概観図である。太陽電池の正電極２６が隣接する太陽電池の負電極２７にタブ１２によって電気的に接続され、所定の出力に必要な枚数の太陽電池１１が連結されている。接続された太陽電池１１は、図には示してないが、カバーガラスと充填剤、さらにバックシートによって封止されている。カバーガラスにはソーダライムガラスが広く使用される。また充填剤にはエチレンビニルアセテートやポリオレフィン又はシリコーンなどが使用される。バックシートにはポリエチレンテレフタレートを使用した機能性フィルムが一般的に用いられている。なお、１つの太陽電池の正電極２６は太陽電池モジュール１６の正極端子１３に接続され、別の１つの太陽電池の負電極２７は太陽電池モジュール１６の負極端子１４に接続されている。

【0088】

図９は本発明の太陽電池モジュール１６を連結した太陽電池発電システムの基本構成を示したものである。本発明の太陽電池発電システムは、上述した本発明の太陽電池モジュール１６を電気的に複数接続して成るものである。図９に示したように、複数の太陽電モジュール１６が配線１５で直列に連結され、インバータ１７を経由して外部負荷回路１８に発電電力を供給する。同図には示していないが、当該システムは発電した電力を蓄電する２次電池をさらに備えていて良い。

【実施例】

【0089】

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、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0090】

（実施例１）
１５０ｍｍ角、厚さ２００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍのリンドープ＜１００＞ｎ型アズカットシリコン基板において、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、８０℃の５％水酸化カリウム水溶液中に基板を２０分間浸漬し、ランダムピラミッド状のテクスチャを形成し、引き続き塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。

【0091】

次いで、基板裏面にホウ素化合物とバインダーの混合物をスピンコートし、１０００℃で、３０分間の熱処理でボロン拡散し、ｐ型領域を形成した。その後、さらに続けて１０００℃、２時間の酸化熱処理を行い、酸化膜（シリコン酸化膜）を形成した。酸化膜形成後、基板裏面のｎ型領域を形成する箇所の酸化膜を、波長５３２ｎｍのレーザー照射でライン状に除去した。

【0092】

次に、受光面を向い合せて２枚１組にした基板を石英ボートに装填し、オキシ塩化リンを用いて８２０℃で３０分間の熱処理を行い、ｎ型領域を形成した。この工程の後、任意抽出したサンプルにおいて、ｐ型領域とｎ型領域の基板深さ方向におけるピーク不純物濃度を二次イオン質量分光法で測定したところ、ｐ型領域は５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、ｎ型領域は３×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であった。

【0093】

その基板を１０％のＨＦ水溶液に浸漬してガラス層と酸化膜を除去した後、さらに８０℃の塩酸水と過酸化水素水の混合液と２％のＨＦ水溶液に順次浸漬して洗浄し、純水でのリンス後に乾燥した。

【0094】

洗浄後の基板の受光面に原子層堆積法により膜厚１００ｎｍの酸化アルミニウムを形成し、さらに、その裏側に膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成した。その後、基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板裏面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0095】

上記ｐ型領域とｎ型領域上に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0096】

（実施例２）
実施例１でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の裏面に、原子層堆積法により膜厚１００ｎｍの酸化アルミニウムを形成し、さらに、受光面に膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成した。その後、その基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板受光面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0097】

上記ｐ型領域とｎ型領域上に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0098】

（実施例３）
実施例１でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の両面に、原子層堆積法により膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成し、その後、基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0099】

上記ｐ型領域とｎ型領域上に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0100】

（実施例４）
１５０ｍｍ角、厚さ２００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍのボロンドープ＜１００＞ｐ型アズカットシリコン基板を用い、実施例１と同様の太陽電池を作製した。その後、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0101】

（実施例５）
１５０ｍｍ角、厚さ２００μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍのリンドープ＜１００＞ｎ型アズカットシリコン基板において、熱濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去後、８０℃の５％水酸化カリウム水溶液中に２０分間浸漬し、ランダムピラミッド状のテクスチャを形成し、引き続き塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。

【0102】

次いで、基板裏面にホウ酸化合物とバインダーの混合物をスピンコートし、１０００℃で、３０分間の熱処理でボロン拡散し、ｐ型領域を形成した。その後、さらに続けて１０００℃、２時間の酸化熱処理を行い、酸化膜を形成した。酸化膜形成後、基板裏面のｎ型領域を形成する箇所の酸化膜を、波長５３２ｎｍのレーザー照射で島状に除去した。尚、この時のｎ型領域の占有面積は実施例１に比べて２５％削減してある。

【0103】

次に、受光面を向い合せて２枚１組にした基板を石英ボートに装填し、オキシ塩化リンを用いて８２０℃で３０分間の熱処理を行い、ｎ型領域を形成した。この工程の後、任意抽出したサンプルにおいて、ｐ型領域とｎ型領域の基板深さ方向におけるピーク不純物濃度を二次イオン質量分光法で測定したところ、ｐ型領域は５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、ｎ型領域は３×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であった。

【0104】

その基板を１０％のＨＦ水溶液に浸漬してガラス層と酸化膜を除去した後、さらに８０℃の塩酸水と過酸化水素水の混合液と２％のＨＦ水溶液に順次浸漬して洗浄し、純水でのリンス後に乾燥した。

【0105】

基板の両面に、原子層堆積法により膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成し、その後基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0106】

上記ｐ型領域とｎ型領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0107】

（比較例１）
実施例１でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の裏面に、原子層堆積法により膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成した。次に、スクリーン印刷によりｐ型領域を酸レジストで覆って乾燥させた後、露出しているｎ型領域上の酸化アルミニウムを２％のフッ酸水溶液で除去した。酸レジスト除去及び基板洗浄後、基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0108】

上記ｐ型領域とｎ型領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0109】

（比較例２）
実施例１でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の受光面にリン化合物とバインダーを混合させたリン拡散源を塗布し、塗布面を向かい合わせた状態で８２０℃、１０分の熱処理を行い、受光面にＦＳＦ層を形成した。次に、基板を１０％のＨＦ水溶液に浸漬してガラス層を除去した後、さらに８０℃の塩酸水と過酸化水素水の混合液と２％のＨＦ水溶液に順次浸漬して洗浄し、純水でのリンス後に乾燥した。

【0110】

その後、基板両面に原子層堆積法により膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成した。次に、スクリーン印刷によりｐ型領域を酸レジストで覆って乾燥させた後、露出しているｎ型領域上の酸化アルミニウムを２％のフッ酸水溶液で除去した。酸レジスト除去及び基板洗浄後、基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0111】

上記ｐ型領域とｎ型領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0112】

（比較例３）
実施例１でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の受光面にリン化合物とバインダーを混合させたリン拡散源を塗布し、塗布面を向かい合わせた状態で８２０℃、１０分の熱処理を行い、受光面にＦＳＦ層を形成した。次に、基板を１０％のＨＦ水溶液に浸漬してガラス層を除去した後、さらに８０℃の塩酸水と過酸化水素水の混合液と２％のＨＦ水溶液に順次浸漬して洗浄後し、純水でのリンス後に乾燥した。

【0113】

その後、基板を９００℃の酸素雰囲気で１０分間熱処理し、基板の両面に酸化シリコン膜（膜厚約１０ｎｍ）を形成した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0114】

上記ｐ型領域とｎ型領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0115】

（比較例４）
実施例３と同様の工程で作製した太陽電池において、リン拡散条件を調整し、ｎ型領域の基板深さ方向におけるピーク不純物濃度を３×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３とした。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0116】

（比較例５）
実施例４でｐ型領域とｎ型領域を形成した基板の受光面に、原子層堆積法により膜厚１０ｎｍの酸化アルミニウムを形成し、基板を４５０℃の窒素雰囲気で１５分間熱処理した。基板両面には、さらにプラズマＣＶＤにより、膜厚９０ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。

【0117】

上記ｐ型領域とｎ型領域に、スクリーン印刷によりＡｇペーストを塗布し、８００℃、３秒間の熱処理を行ってＡｇペーストを硬化させ、太陽電池を得た。最後に、キセノンランプ光源式の疑似太陽光を使い、太陽電池の出力特性を測定した。

【0118】

上記実施例１〜５及び比較例１〜５の太陽電池の特性をまとめて以下の表１に示す。表１において、Ｊ_ｓｃは短絡電流、Ｖ_ｏｃは開放電圧、ＦＦは曲線因子、Ｅｆｆ．は変換効率である。本発明による太陽電池の変換効率はいずれも２２．０％以上であり、比較例より高い変換効率を示した。また、実施例５の結果から、本発明はｐ型領域の占有面積がより大きい太陽電池構造において、特に有効であることが示された。

【0119】

【表1】

【0120】

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。

【要約】

本発明は、結晶シリコン基板の第１主表面に、ｐ型の導電型を有するｐ型領域と、ｎ型の導電型を有しｎ型の導電型を付与する添加不純物の基板深さ方向における最大濃度が５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるｎ型領域とが配置され、ｐ型領域とｎ型領域を覆うように第１パッシベーション膜が配置され、第１主表面の反対側の表面である第２主表面に、第２主表面を覆うように第２パッシベーション膜が配置された裏面電極型太陽電池であって、第１パッシベーション膜と第２パッシベーション膜が酸化アルミニウムを含む化合物からなる太陽電池である。これにより、安価かつ光電変換効率が高い太陽電池が提供される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】