特許 6352233 太陽電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6352233

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】太陽電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/068 20120101AFI20180625BHJP

   H01L 31/0216 20140101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/06 300

   H01L31/04 240

【請求項の数】16

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-217011(P2015-217011)

(22)【出願日】2015年11月4日

(65)【公開番号】特開2016-92425(P2016-92425A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2015年11月4日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0152372

(32)【優先日】2014年11月4日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502032105

【氏名又は名称】エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100159259

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 実

(72)【発明者】

【氏名】チ クァンソン

(72)【発明者】

【氏名】チョン チンウォン

(72)【発明者】

【氏名】リ ユジン

【審査官】 佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９７５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６１１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８２４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１２６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３８００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０３８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２２９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１２６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／０７８、３１／１８−３１／２０、

５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０、３０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、
前記半導体基板上に位置するトンネル層と、
前記トンネル層の上に位置し、第２導電型の不純物を含み、多結晶シリコン材質で形成される第２導電型半導体部と、
前記第２導電型半導体部の上に位置し、前記第２導電型の不純物を含む誘電体材質のドーパント層と、
前記半導体基板に接続される第１電極と、
前記ドーパント層を貫通して前記第２導電型半導体部に接続される第２電極とを含み、
前記多結晶シリコン材質で形成される第２導電型半導体部に含有された前記第２導電型の不純物のドーピング濃度は、前記第２電極に接する第１部分が前記トンネル層に接する第２部分よりさらに高く、
前記多結晶シリコン材質で形成される前記第２導電型半導体部に含まれた前記第２導電型の不純物のドーピング濃度は、前記第２部分から前記第１部分に進むほど徐々に増加し、
前記半導体基板の内部に含有された不純物の濃度は、１．０＊１０^１８／ｃｍ^３より高く、前記半導体基板の内部から前記第２導電型半導体部の方向の半導体基板の表面に近づくほど徐々に増加し、
前記第２導電型半導体部に隣接する前記半導体基板の表面からの不純物濃度は、前記第２導電型半導体部に含まれた前記第２部分の不純物濃度だけ増加して前記第２部分の不純物濃度と連続する、太陽電池。

【請求項2】

前記第２半導体型半導体部の内で、前記第１部分で前記第２導電型の不純物の第１ドーピング濃度は、５＊１０^１９/ｃｍ^３〜５＊１０^２１/ｃｍ^３であり、
前記第２半導体型半導体部の内、前記第２部分で前記第２導電型の不純物の第２ドーピング濃度は、前記第１ドーピング濃度より低く、５＊１０^１８/ｃｍ^３〜５＊１０^２０/ｃｍ^３である、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

前記第２半導体型半導体部のドーピング濃度は、前記第１部分で前記第２部分に進行すればするほど、線形または非線形の形で連続的に減少する、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記第２半導体型半導体部の結晶化度は、トンネル層から離れるほど増加する、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第２半導体型半導体部の厚さは、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの間であり、
前記ドーパント層の厚さは、２５ｎｍ〜１５０ｎｍの間である、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記ドーパント層の後面上に位置し、前記ドーパント層の水素より高濃度で水素を含有する誘電体材質の水素注入層をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記トンネル層と前記第２半導体型半導体部及び前記ドーパント層は前記半導体基板の後面に位置し、
前記半導体基板の前面に位置し、前記第２導電型の不純物と反対の第１導電型の不純物が前記半導体基板より高濃度で含有される第１導電型半導体部をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項8】

第１導電型の不純物が含有される結晶質シリコン材質の半導体基板の後面上にトンネル層を形成し、前記トンネル層の上に真性非晶質シリコン層を形成し、前記真性非晶質シリコン層の上に前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物が含有された誘電体材質のドーパント層を形成し、前記ドーパント層の上に前記第２導電型の不純物が含有されない誘電体材質のキャッピング層を形成する成膜段階と、
前記成膜段階の後、温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程で前記半導体基板の前面に前面電界部を形成し、前記半導体基板の後面にエミッタ部を形成する熱処理段階と、
前記熱処理段階の後、前記半導体基板の前面に接続される第１電極を形成し、前記エミッタ部に接続される第２電極を形成する電極形成段階とを含み、
前記熱処理の段階で、前記のエミッタ部を形成する工程は、
前記真性非晶質シリコン層に含有された水素を除去する脱水素工程と、
前記真性非晶質シリコン層を真性多結晶シリコン材質層に再結晶化させる再結晶化工程と、
前記ドーパント層に含有された前記第２導電型の不純物を前記再結晶化される真性多結晶シリコン材質に拡散及び活性化させるエミッタ部活性化工程とを含み、
前記脱水素化工程、前記再結晶化工程及び、前記エミッタ部活性化工程は、温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程によって実行される、太陽電池の製造方法。

【請求項9】

前記熱処理段階と、前記電極形成段階の間に、
前記半導体基板の後面に形成されたキャッピング層と前記熱処理段階中に前記前面電界部の前面に形成される酸化膜を除去する段階と、
前記キャッピング層が除去された前記ドーパント層の後面上に前記水素が含有される誘電体材質の水素注入層を形成する段階とをさらに含む、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項10】

前記前面電界部を形成する工程は、
前記半導体基板の前面内部に前記第１導電型の不純物を拡散及び活性化させる前面電界部活性化工程を含み、
前記前面電界部活性化工程は、前記エミッタ部活性化工程と共に実行される、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項11】

前記熱処理段階は、
前記拡散炉内の温度を第１温度を維持する第１熱処理工程と、
前記第１温度で前記第１温度より高い第２温度に変化する第２熱処理工程と、
前記第２温度を維持する第３熱処理工程と、
前記第２温度で前記第２温度より高い第３温度に変化する第４熱処理工程と、
前記第３温度を維持する第５熱処理工程とを含む、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項12】

前記第１熱処理工程乃至前記第５熱処理工程は、同じ拡散炉内で連続的に実行され、
前記第２熱処理工程の時間は、前記第１熱処理工程の時間と前記第３熱処理工程の時間より長く、
前記第３熱処理工程の時間は、前記第１熱処理工程の時間と同じか、さらに長い、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項13】

前記第１熱処理工程は、前記拡散炉内の温度を３５０℃〜４５０℃の間の第１温度で５分〜１５分間置維持し、
前記第３熱処理工程は、前記拡散炉内の温度を５００℃〜６００℃の間の第２温度で１０分〜２０分間維持し、
前記第２熱処理工程は、１５分〜２５分間、前記拡散炉内の温度を前記第１温度から前記第２温度に上昇させ、
前記第５熱処理工程は、前記拡散炉内の温度を８００℃〜１０００℃の間の第３温度で１５分〜３０分間維持し、
前記第４熱処理工程は、前記５分〜１５分の間、前記拡散炉内の温度を前記第２温度から前記第３温度に上昇させる、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項14】

前記脱水素化工程は、前記第１熱処理工程乃至前記第３熱処理工程によって実行される、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項15】

前記再結晶化工程は、前記第４熱処理工程によって実行される、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項16】

前記エミッタ部活性化工程と前記前面電界部活性化工程は、前記第５熱処理工程によって実行される、請求項１１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】

最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測され、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。

【0003】

一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりｐ−ｎ接合を形成する半導体部、それと互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。

【0004】

このような太陽電池に光が入射されれば半導体部で複数の電子―正孔対が生成され、 生成された電子―正孔対は電荷である電子と正孔にそれぞれ分離され、電子はｎ型の半導体部の方向に移動し正孔はｐ型の半導体部の方向に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれｎ型の半導体部とｐ型の半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続することにより電力を得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、太陽電池及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一例に係る太陽電池は、第１導電型の不純物が含有される半導体基板と、半導体基板上に位置するトンネル層と、トンネル層の上に位置し、第１導電型と反対である第２導電型の不純物が含有するエミッタ部と、エミッタ部の上に位置し、第２導電型の不純物が含有される誘電体材質のドーパント層と、半導体基板に接続される第１電極と、ドーパント層を貫通してエミッタ部に接続される第２電極とを含む。

【0007】

ここで、エミッタ部に含有された第２導電型の不純物のドーピング濃度は、第２電極に接する第１部分がトンネル層に接する第２部分よりさらに高いことがある。

【0008】

さらに、エミッタ部に含有された第２導電型の不純物のドーピング濃度は、トンネル層から離れるほど増加することができる。

【0009】

具体的には、エミッタ部中で第２電極と接する第１部分で第２導電型の不純物の第１ドーピング濃度は、エミッタ部中でトンネル層と接する第２部分で第２導電型の不純物の第２ドーピング濃度より高いことがある。

【0010】

一例として、第１ドーピング濃度は、５＊１０¹⁹／ｃｍ^３〜５＊１０²¹/ｃｍ^３であり、第２ドーピング濃度は、第１ドーピング濃度より低い範囲で５＊１０¹⁸/ｃｍ^３〜５＊１０²⁰/ｃｍ^３であることがある。

【0011】

さらに、エミッタ部のドーピング濃度は、第１部分で第２部分に進行すればするほど、線形または非線形の形で連続的に減少することができる。

【0012】

また、エミッタ部は多結晶シリコンの材質で形成され、エミッタ部の結晶化度は、トンネル層から離れるほど増加することができる。

【0013】

ここで、エミッタ部の厚さは、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの間であり、ドーパント層の厚さは、２５ｎｍ〜１５０ｎｍの間で有り得る。

【0014】

また、ドーパント層の後面上に位置し、ドーパント層より水素が高濃度で含有される誘電体材質の水素注入層とをさらに含むことがある。

【0015】

また、トンネル層、エミッタ部とドーパント層は、半導体基板の後面に位置し、半導体基板の前面に位置して、第１導電型の不純物が半導体基板より高濃度で含有される前面電界部とをさらに含むことがある。

【0016】

また、本発明の一例に係る太陽電池の製造方法は、第１導電型の不純物が含有される結晶質シリコン材質の半導体基板の後面にトンネル層と、真性非晶質シリコン層と、第１導電型と反対である第２導電型の不純物が含有された誘電体材質のドーパント層を順に形成する成膜段階と、前記成膜段階の後、拡散炉（furnace）内で温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程で半導体基板の前面に前面電界部を形成し、真性非晶質シリコン層を真性多結晶シリコン層に再結晶化させ、再結晶化された真性多結晶シリコン層にドーパント層の第２導電型の不純物を拡散及び活性化させエミッタ部を形成する熱処理段階と、前記熱処理段階の後、半導体基板の前面に接続される第１電極を形成し、エミッタ部に接続される第２電極を形成する電極形成段階とを含む。

【0017】

ここでの成膜段階は、ドーパント層の後面上に第２導電型の不純物が含有されない誘電体材質のキャッピング層（capping layer：ＣＡＰ）を形成する工程をさらに含むことができる。

【0018】

さらに、熱処理段階と電極形成段階の間に、半導体基板の後面に形成されたキャッピング層と熱処理段階中にフロント（前面）電界部の前面に形成される酸化膜を除去する段階と、キャッピング層が除去されたドーパント層の後面上に水素が含有される誘電体材質の水素注入層を形成する段階とをさらに含むことができる。

【0019】

また、エミッタ部を形成する工程は、真性非晶質シリコン層に含有された水素を除去する脱水素化工程と、真性非晶質シリコン層を真性多結晶シリコンの材質層に再結晶化させる再結晶化工程と、ドーパント層に含有された第２導電型の不純物を再結晶化される真性多結晶シリコンの材質に拡散及び活性化させるエミッタ部活性化工程とを含むことができる。

【0020】

また、前面電界部を形成する工程は、半導体基板の前面内部に第１導電型の不純物を拡散及び活性化させる前面電界部活性化工程を含み、前面電界部活性化工程は、エミッタ部活性化工程と共に実行することができる。

【0021】

また、熱処理段階は拡散炉内の温度を第１温度に維持する第１熱処理工程と第１温度で第１温度より高い第２温度に変化する第２熱処理工程と、第２温度に維持する第３熱処理工程と、第２温度で第２温度より高い第３温度に変化する第４熱処理工程及び第３温度に維持する第５熱処理工程とを含むことができる。

【0022】

ここで、第１熱処理工程乃至第５熱処理工程は、同じ拡散炉内で連続的に実行することができる。

【0023】

また、第２熱処理工程の時間は、第１熱処理工程の時間と第３熱処理工程の時間より長く、第３熱処理工程の時間は、第１熱処理工程の時間と同じかさらに長くすることができる。

【0024】

一例として、第１熱処理工程は、拡散炉内の温度を３５０℃〜４５０℃の間の第１温度で５分〜１５分間保持し、第３熱処理工程は、拡散炉内の温度を５００℃〜６００℃間の第２温度で１０分〜２０分間維持することができる。

【0025】

併せて、第２熱処理工程は、１５分〜２５分の間の拡散炉内の温度を第１温度から第２温度に上昇させることができる。

【0026】

また、一例として、第５熱処理工程は、拡散炉内の温度を８００℃〜１０００℃の間の第３温度で１５分〜３０分間維持することができ、第４熱処理工程は、５分〜１５分の間の拡散炉内の温度を第２温度で第３温度に上昇させることができる。

【0027】

ここで、脱水素化工程は、第１熱処理工程乃至第３熱処理工程によって実行され得、再結晶化工程は、第４熱処理工程によって実行することができる。

【0028】

さらに、エミッタ部活性化工程と、前面電界部の活性化工程は、第５熱処理工程によって実行することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明に係る太陽電池及びその製造方法は、エミッタ部に含有された第２導電型の不純物のドーピング濃度がトンネル層から離れるほど増加するように構成することにより、エミッタ部内でのキャリア再結合率を低下させ、エミッタ部と第２電極との接触特性をさらに向上することができる。

【0030】

さらに、本発明に係る太陽電池の製造方法は、温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程で前面電界部とエミッタ部を同時に形成することにより、製造時間をさらに短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一例に係る太陽電池を説明するための図である。

【図2】本発明の一例に係る太陽電池を説明するための図である。

【図3】図１に示された太陽電池において、エミッタ部１２０のドーピング濃度を説明するための図である。

【図4】本発明と異なる比較例に係るエミッタ部１２０のドーピング濃度を説明するための図である。

【図5】本発明の一例に係る太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図6A】図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【図6B】図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【図6C】図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【図6D】図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【図6E】図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【図7】本発明の一例に係る太陽電池の製造方法の内、熱処理段階（Ｓ２）での時間に伴う温度変化を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、さまざまな形で実現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分には同様の符号を付与した。

【0033】

図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分の「上に」あると言う時、これは他の部分の「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対に何れの部分が他の部分の「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。また何れの部分が他の部分上に「全体的」に形成されていると言う時には他の部分の全体面に形成されていることだけではなく端の一部には形成されないことを意味する。

【0034】

さらに、以下において、前面とは、直射光が入射される半導体基板の一面であり得、後面とは、直射光が入射されないか、直射光ではなく、反射光が入射することができる半導体基板の反対面で有り得る。

【0035】

以下では、添付した図面を参考にして、本発明に係る太陽電池及びその製造方法について説明する。

【0036】

図１及び図２は、本発明の一例に係る太陽電池を説明するための図であり、具体的には、図１は、本発明の一例に係る太陽電池の一部斜視図であり、図2は、図１に示された太陽電池でII−IIラインに沿った断面を切断して示したものである。

【0037】

図１及び図２に示すように、本発明の一例に係る太陽電池は、半導体基板１１０、トンネル層１６０、エミッタ部１２０、ドーパント層１８０、水素注入層１９０、前面電界部１７０、パッシベーション膜１３１、反射防止膜１３３、第１電極１４０と第２電極１５０を含むことができる。

【0038】

ここで、反射防止膜１３３とパッシベーション膜１３１、水素注入層１９０は、省略することができるが、備えた場合、太陽電池の効率がさらに向上することがあるので、ご備えた場合を一例として説明する。

【0039】

半導体基板１１０は、第１導電型の不純物が含有された結晶質シリコンの材質で有り得る。一例として、半導体基板１１０は、単結晶のウェハー、あるいは多結晶のウェハーが用いられる。

【0040】

ここで、第１導電型の不純物は、ｐ型導電型を有するホウ素（Ｂ）、ガリウム、インジウムなどのような３価元素または ｎ型の導電型を有するリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素で有り得、このような第１導電型の不純物が半導体基板１１０内にドーピング（doping）することができる。以下では、第１導電型がｎ型である場合を例に説明する。

【0041】

さらに、半導体基板１１０の前面は、入射される光の光反射度を最小化するために、テクスチャリングリング(texturing)されて凹凸面であるテクスチャリング表面（textured surface）を有することができる。

【0042】

このような半導体基板１１０は、内部に光が入射されると、電子正孔対を生成することができる。

【0043】

トンネル層１６０は、半導体基板１１０の一面上、一例として、後面に全体的に位置し、半導体基板１１０で生成されたキャリアを通過させ、半導体基板１１０の後面のパッシベーション機能を実行することができる。

【0044】

このようなトンネル層１６０は、誘電体材質で形成することができ、さらに具体的には、６００℃以上の高温工程にも耐久性が強いＳｉＣｘまたはＳｉＯｘで形成される誘電体材質で形成することができる。しかし、この他にも窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、水素化された窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ）、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）または水素化された酸化窒化シリコン膜(ＳｉＯＮ)で形成されることも可能である。

【0045】

もし、これとは異なるようにトンネル層１６０に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）が含まれている材質を用いる場合には、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）が６００℃以上の高温工程に脆弱で所望するトンネルリング効果を期待することが難しい。

【0046】

このように、トンネル層１６０の厚さは、０．５ｎｍ〜２．５ｎｍの間に形成することができる。

【0047】

エミッタ部１２０は、トンネル層１６０の上に直接接触し、トンネル層１６０の後面全体領域の上に位置することができる。

【0048】

さらに、エミッタ部１２０は、多結晶シリコンの材質層に第１導電型と反対である第２導電型の不純物が含有されて形成されることがあり、一例として、エミッタ部１２０は、第２導電型の不純物が含有された多結晶質シリコン材質で形成することができる。

【0049】

このようなエミッタ部１２０は、第２導電型の不純物が含有されるため、一例で、ｐ型導電型を有するホウ素（Ｂ）、ガリウム、インジウムなどのような３価元素がドーピングされることができる。

【0050】

これにより、エミッタ部１２０は、トンネル層１６０を間に置いて、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成することができる。しかし、これとは逆に、半導体基板１１０の第１導電型の不純物がｐ型である場合、エミッタ部１２０は、ｎ型で有り得る。

【0051】

併せて、このようなエミッタ部１２０の多結晶シリコンの材質層は、非晶質シリコン材質の層が再結晶化されたもので有り得る。

【0052】

したがって、エミッタ部１２０内で多結晶質シリコン材質の結晶化度は全体的にほぼ同じことができますが、場合によっては、トンネル層１６０から離れるほど増加することができる。

【0053】

すなわち、エミッタ部１２０内で、第２電極１５０と接続される第１部分（ＰＴ１）では、結晶化度が相対的にさらに高いことがあり、トンネル層１６０と、相対的にさらに隣接した第２部分（ＰＴ２）では結晶化度が相対的に低いことがある。

【0054】

したがって、第２電極１５０と接続される第１部分（ＰＴ１）で相対的にさらに高い結晶化度により、第２電極１５０との接触抵抗をさらに向上させることができる。

【0055】

このように、半導体基板１１０の後面にトンネル層１６０が形成された状態で、トンネル層１６０の後面に再結晶化された多結晶シリコン材質のエミッタ部１２０が形成された場合、太陽電池の開放電圧をさらに向上させることができ、製造工程上の半導体基板１１０の熱損傷を最小化することができ、高効率の太陽電池を実現することができる。

【0056】

このようなエミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）は一例として、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの間に形成することができる。

【0057】

ここで、エミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）を５０ｎｍ以上になるようにすることは、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するエミッタ部１２０としての機能を最小限確保するためであり、エミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）を1５０ｎｍ以下にすることは、エミッタ部１２０の機能が維持される範囲内で、エミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）を最適化して工程時間を最小化するためである。しかし、このようなエミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）は一例として、必ずこれに限定されるものではない。

【0058】

また、エミッタ部１２０に含有された第２導電型の不純物のドーピング濃度は、トンネル層１６０から離れるほど増加することができる。これにより、半導体基板１１０に相対的に隣接したエミッタ部１２０の第２部分（ＰＴ２）ではキャリアが不純物によって再結合され失われる量をさらに低減してパッシベーション特性をさらに向上させることができ、第２電極１５０に接続されるエミッタ部１２０の第１部分（ＰＴ１）では、相対的にさらに高いドーピング濃度により、第２電極１５０との接触抵抗をさらに向上させることができる。

【0059】

このようなエミッタ部１２０内での具体的なドーピング濃度の変化については、図３で個別に説明する。

【0060】

ドーパント層１８０は、エミッタ部１２０の上に位置し、エミッタ部１２０の後面に位置し、第２導電型の不純物が含有されることができる。ここで、ドーパント層１８０の誘電体材質は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘまたはＡｌＯｘの内、少なくとも一つを含むことができる。したがって、一例としてドーパント層１８０は、第２導電型の不純物でホウ素（Ｂ）が含有されたＳｉＯｘ：Ｂが用いられる。

【0061】

このようなドーパント層１８０は、エミッタ部１２０を形成する工程中に誘電体材質に含有された第２導電型の不純物を真性多結晶シリコン層に拡散させる役割をし、エミッタ部１２０が形成された後に、ドーパント層１８０の後面に形成される水素注入層１９０から水素の注入を受け、エミッタ部１２０の後面のパッシベーション機能を実行することができる。

【0062】

このようなドーパント層１８０の厚さは、２５ｎｍ〜１５０ｎｍの間に形成することができる。ドーパント層１８０の厚さを２５ｎｍ以上になるようにするのは、エミッタ部１２０で拡散される第２導電型の不純物の量を最小限確保するためであり、ドーパント層１８０の厚さを1５０ｎｍ以下になるようにするは、第２導電型の不純物の量を適切に確保しながら、厚さを最適化して工程時間を最小化し、併せて、脱水素化工程中にエミッタ部１２０を形成するための真性非晶質シリコン層に含有された水素を滲出（effusion）させる速度を適切に制御するためである。このようなドーパント層１８０の厚さは、一例として、必ずこれに限定されるものではない。

【0063】

水素注入層１９０は、ドーパント層１８０の後面上に位置し、ドーパント層１８０よりも水素が高濃度に含有される誘電体材質で形成することができる。

【0064】

このような水素注入層１９０は、エミッタ部１２０の形成が完了した後、ドーパント層１８０の後面に形成されることがあり、熱処理を伴う電極の形成段階でドーパント層１８０がパッシベーション機能を有するようにするために、水素注入層１９０に高濃度で含有された水素をドーパント層１８０の方向に拡散させることができる。

【0065】

併せて、このような水素注入層１９０は、太陽電池に入射された光の内、半導体基板１１０を透過した光が再び半導体基板１１０内に入射されるようにするためにドーパント層１８０と、他の屈折率を有することができる。

【0066】

このような水素注入層１９０の誘電体材質は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘまたはＡｌＯｘの内、少なくとも一つを含むことができる。

【0067】

前面電界部１７０は、半導体基板１１０の前面に位置し、第１導電型の不純物が半導体基板１１０より高濃度にドープされて含有することができる。

【0068】

このような前面電界部１７０は、第１導電型の不純物が半導体基板１１０の前面内に拡散されて形成されることがあり、これにより、前面電界部１７０は、半導体基板１１０と同じ結晶質シリコン材質で形成することができる。

【0069】

一例として、半導体基板１１０が単結晶シリコンの材質である場合、前面電界部１７０も単結晶質シリコン材質で形成されることがあり、これとは異なるように半導体基板１１０が、多結晶シリコンの材質である場合、前面電界部１７０も多結晶質シリコン材質で形成することができる。

【0070】

パッシベーション膜１３１は、前面電界部１７０の前面の上に直接位置して前面電界部１７０の前面のパッシベーション機能を実行することができる。このようなパッシベーション膜１３１は、水素が含有された誘電体材質で形成されることがあり、一例として、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙまたはＡｌＯｘの内、少なくとも１つで形成することができる。

【0071】

反射防止膜１３３は、パッシベーションの前面の上に位置し、太陽電池に入射される光の透過性を向上させ、反射度を低減させ、半導体基板１１０に可能な限り多くの量の光が入射されるようにすることができる。

【0072】

このような反射防止膜１３３は、誘電体材質で形成されることがあり、一例として、水素を含有するＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙまたはＡｌＯｘの内、少なくとも１つで形成することができる。

【0073】

第１電極１４０は、半導体基板１１０の前面に位置し、反射防止膜１３３とパッシベーション膜１３１を貫通して前面電界部１７０に接続することができる。

【0074】

このような第１電極１４０は、複数の第１フィンガー電極１４１と、複数の第１フィンガー電極１４１と接続されている複数の第１バスバー１４２を備えることができる。

【0075】

複数の第１フィンガー電極１４１は、前面電界部１７０と電気的及び物理的に接続され、互いに離隔され第１方向（ｘ）に並行するように伸びていることができる。複数の第１フィンガー電極１４１は、前面電界部１７０の方向に移動したキャリア、例えば、電子を収集することができる。

【0076】

複数の第１バスバー１４２は、エミッタ部１２０と電気的及び物理的に接続されて、複数の第１フィンガー電極１４１と交差する第２方向（ｙ）に並行するように伸びていることがある。

【0077】

このとき、複数の第１バスバー１４２は、複数の第１フィンガー電極１４１と同じ階に位置して、各第１フィンガー電極１４１と交差する地点において、当該第１フィンガー電極１４１と電気的及び物理的に接続することができる。

【0078】

したがって、図１に示したように、複数の第１フィンガー電極１４１は、第１方向（ｘ）に伸びているストライプ（stripe）形状を有し、複数の第１バスバー１４２は、縦第２方向（ｙ）に伸びているストライプ形状を有しており、第１電極１４０は、半導体基板１１０の前面に格子の形で位置することができる。

【0079】

複数の第１バスバー１４２は、接触された前面電界部１７０から移動するキャリアだけでなく、複数の第１フィンガー電極１４１によって収集され、移動するキャリアを収集することができる。

【0080】

各第１バスバー１４２は、交差する複数の第１フィンガー電極１４１によって収集された電荷を集めて所望する方向に移動させなければならないので、各第１バスバー１４２の幅は、各第１フィンガー電極１４１の幅より大きくすることもできる。

【0081】

このような複数の第１バスバー１４２は、外部装置と接続されて収集されたキャリア（例えば、電子）を外部装置に出力することができる。

【0082】

このような第１電極１４０の複数の第１フィンガー電極１４１と、複数の第１バスバー１４２は、銀（Ａｇ）のような少なくとも一つの導電性物質で形成することができる。

【0083】

第２電極１５０は、半導体基板１１０の後面に位置して、ドーパント層１８０と、水素注入層１９０を貫通してエミッタ部１２０に接続することができる。

【0084】

このような第２電極１５０は、第１電極１４０と同様に図１及び図２に示すように、複数の第２フィンガー電極１５１と、複数の第２フィンガー電極１５１と接続されている複数の第２バスバー１５２を備えることができ、第２電極１５０のパターンは、第１電極１４０と同じパターンを有して形成することができる。しかし、第２電極１５０のパターンは、これと異なるように形成されることも可能である。

【0085】

このような第２電極１５０は、エミッタ部１２０の方から移動するキャリア、例えば、正孔を収集することができる。

【0086】

一方、図１及び図２においては、エミッタ部１２０が、半導体基板１１０の後面に位置し、前面電界部１７０を備える場合を一例として説明したが、これと違って、エミッタ部が半導体基板１１０の前面に位置し、電界部が半導体基板１１０の後面に備えられる場合も同様に、本発明が適用されることができる。

【0087】

一方、このような本発明の一例に係る太陽電池において、エミッタ部１２０に含有された第２導電型の不純物のドーピング濃度は、トンネル層１６０から離れるほど、全体的に増加することができる。

【0088】

これに対して、さらに具体的には、図３を参照して説明すると、次の通りである。

【0089】

図３は、図１に示された太陽電池において、エミッタ部１２０のドーピング濃度を説明するための図であり、図４は、本発明と異なる比較例に係るエミッタ部１２０のドーピング濃度を説明するための図である。

【0090】

さらに具体的に、図３及び図４は、エミッタ部１２０と、半導体基板１１０の断面に沿ったドーピング濃度の一例を示したもので、ｘ軸は第２電極１５０と接したエミッタ部１２０の後面から半導体基板１１０方向への深さであり、ｙ軸はドーピング濃度を意味する。

【0091】

図３においては、エミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）が約1５０ｎｍである場合を一例として示したが、エミッタ部１２０の厚さ（Ｔ１２０）は、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの間の他の厚さで形成することができる。併せて、図３に示されたドーピング濃度の値も一つの一例として、ドーピング濃度の値は、示されたようと異なるように形成されることもある。

【0092】

図３に示すように、本発明に係るエミッタ部１２０のドーピング濃度は、半導体基板１１０のドーピング濃度より高いことがある。

【0093】

さらに、エミッタ部１２０の内、第２電極１５０と接する第１部分（ＰＴ１）（深さ０ｎｍの部分）で第２導電型の不純物の第１ドーピング濃度（Ｃ１）は、エミッタ部１２０の中でトンネル層１６０と接する第２部分（ＰＴ２）（深さ1５０ｎｍの部分）で第２導電型の不純物の第２ドーピング濃度（Ｃ２）より高いことができる。

【0094】

ここで、第１部分（ＰＴ１）はエミッタ部１２０と第２電極１５０またはエミッタ部１２０とドーパント層１８０が接する部分を意味し、第２部分（ＰＴ２）はエミッタ部１２０と、トンネル層１６０が接する部分を意味する。

【0095】

図３においては、第１ドーピング濃度（Ｃ１）が１．２＊１０²¹/ｃｍ^３であり、第２ドーピング濃度（Ｃ２）が１．３＊１０²⁰/ｃｍ^３である場合を一例として示したが、第１ドーピング濃度（Ｃ１）は、５＊１０^１９/ｃｍ^３〜５＊１０^２１/ｃｍ^３の間の範囲で形成することができ、第２ドーピング濃度（Ｃ２）は、５＊１０¹⁸/ｃｍ^３〜５＊１０²⁰/ｃｍ^３の範囲で第１ドーピング濃度（Ｃ１）より小さい値を有することができる。

【0096】

さらに、エミッタ部１２０のドーピング濃度は、トンネル層１６０から離れるほど増加することができる。さらに具体的には、第１部分（ＰＴ１）から第２部分（ＰＴ２）に進行すればするほど、全体的に線形または非線形の形で連続的に減少することができる。

【0097】

一例として、図３においては、第１部分（ＰＴ１）から第２部分（ＰＴ２）に進行すればするほどエミッタ部１２０のドーピング濃度が第１ドーピング濃度（Ｃ１）から第２ドーピング濃度（Ｃ２）に非線形的に連続的に減少する場合を一例として示したが、これと違うように直線的に連続的に減少することもできる。

【0098】

このように、エミッタ部１２０のドーピング濃度がトンネル層１６０から離れるほど増加する特性は、エミッタ部１２０を形成する際に、真性非晶質シリコン層を先に形成した状態で、温度が変化する一回の連続した熱処理工程で真性非晶質シリコン層を多結晶シリコン層に再結晶化させる過程で、再結晶化される多結晶シリコン層にドーパント層１８０の第２導電型の不純物を拡散させエミッタ部１２０を形成する熱処理段階により示される特徴で有り得る。

【0099】

このように、エミッタ部１２０のドーピング濃度がトンネル層１６０から離れるほど増加する特性によって、半導体基板１１０に相対的に隣接したエミッタ部１２０の第２部分（ＰＴ２）では、キャリアが不純物によって再結合されて失われる量をさらに低減してパッシベーション特性をさらに向上させることができ、第２電極１５０に接続されるエミッタ部１２０の第１部分（ＰＴ１）では、相対的にさらに高いドーピング濃度により、第２電極１５０との接触抵抗をさらに向上させることができる。

【0100】

しかし、図３の本発明と違って、真性多結晶シリコン層を蒸着して形成した状態で、第２導電型の不純物を拡散させる場合、図４の比較例に示すように、エミッタ部１２０のドーピング濃度は、第１部分（ＰＴ１）から第２部分（ＰＴ２）に進行すればするほど、全体的に増加せず、微細な変動はあるが、１．５＊１０²⁰/ｃｍ^３の近くに概ね均一に形成されることを確認することができる。

【0101】

このような図４の比較例の場合、本発明のような効果を同時に確保することはほとんど困難で有り得る。つまり、第２電極１５０との接触特性を向上させるためにドーピング濃度を高くする場合、エミッタ部１２０自体のドーピング濃度が全体的に上昇してエミッタ部１２０内で再結合されるキャリアの量が多くてエミッタ部１２０の特性が低下することがあり、エミッタ部１２０の特性を向上させるためにエミッタ部１２０のドーピング濃度を下げる場合、第２電極１５０との接触抵抗が増加することができあり、全体的に太陽電池の短絡電流特性が低下することができる。

【0102】

これまで本発明の一例に係る太陽電池の構造について説明したが、以下では、このような太陽電池を製造する方法の一例について説明する。

【0103】

図５は、本発明の一例に係る太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートであり、図６Ａ〜図６Ｅは、図５のフローチャートに沿った各段階の参照図である。

【0104】

図５のフローチャートに示すように、本発明の一例に係る太陽電池の製造方法は、成膜段階（Ｓ１）、熱処理段階（Ｓ２）、キャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）、水素注入層形成段階（Ｓ４）と電極形成段階（Ｓ５）を含むことができる。

【0105】

ここで、キャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）と、水素注入層の形成段階（Ｓ４）は、場合に応じて省略されることがありますが、備えた場合、製造される太陽電池の効率がさらに向上することができるので、備えられた場合を一例として説明する。

【0106】

成膜段階（Ｓ１）においては、図５に記載されたように、トンネル層形成工程（Ｐ１）、真性非晶質シリコン層形成工程（Ｐ２）、ドーパント層形成工程（Ｐ３）とキャッピング層（ＣＡＰ）の形成工程（Ｐ４）が実行されることができる。

【0107】

さらに具体的には、図６Ａを参照すると、トンネル層形成工程（Ｐ１）でおいては、第１導電型の不純物が含有される結晶質シリコン材質の半導体基板１１０の後面にＳｉＣｘまたはＳｉＯｘ材質を蒸着し、半導体基板１１０の後面全体にトンネル層１６０を形成することができる。

【0108】

以降、真性非晶質シリコン層形成工程（Ｐ２）でおいては、トンネル層１６０の後面全体に真性非晶質シリコン層１２０Ａを蒸着して形成することができる。このとき、真性非晶質シリコン層が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの間の厚さを有するように蒸着することができる。

【0109】

以降、ドーパント層形成工程（Ｐ３）においては、第２導電型の不純物、例えばホウ素（Ｂ）が含有された誘電体材質のドーパント層１８０を真性非晶質シリコン層１２０Ａの後面上に全体的に形成することができる。この時、ドーパント層１８０の厚さは、２５ｎｍ〜１５０ｎｍの間になるようにすることができる。

【0110】

次ぎ、ドーパント層１８０の全後面上に第２導電型の不純物が含有されない誘電体材質のキャッピング層（ＣＡＰ）を形成することができる。ここで、キャッピング層（ＣＡＰ）の誘電体材質は、不純物が含有されないＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙまたはＳｉＣｘの内、少なくとも一つで有り得、例えば、キャッピング層（ＣＡＰ）は、以後のキャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）をさらに容易にするために、ＳｉＯｘで形成されることがさらに製造工程に有利で有り得る。

【0111】

このようなキャッピング層（ＣＡＰ）は、以降の熱処理段階（Ｓ２）で前面電界部形成工程（Ｐ５）において、第１導電性不純物が真性非晶質シリコン層１２０Ａに拡散されることを防止する役割をすることができ、以降の熱処理段階（Ｓ２）で脱水素化工程（Ｐ６１）を行うとき、キャッピング層（ＣＡＰ）によって真性非晶質シリコン（１２０Ａ）から水素が抜けていく量と速度が制御されることができる。

【0112】

この時、キャッピング層の厚さは、ドーパント層１８０との合が５０ｎｍ〜１５０ｎｍになるようにすることができる。

【0113】

したがって、ドーパント層１８０を1５０ｎｍで形成した場合、キャッピング層（ＣＡＰ）の形成工程（Ｐ４）は省略することもできる。

【0114】

このような成膜段階（Ｓ１）のトンネル層形成工程（Ｐ１）、真性非晶質シリコン層形成工程（Ｐ２）、ドーパント層形成工程（Ｐ３）とキャッピング層（ＣＡＰ）の形成工程（Ｐ４）はｉｎ−ｓｉｔｕ（インサイチュ）工程で実行することができる。

【0115】

すなわち、成膜段階（Ｓ１）の各形成工程（Ｐ１〜Ｐ４）は、各形成工程（Ｐ１〜Ｐ４）の間に大気中の露出がない、真空状態で各形成工程（Ｐ１〜Ｐ４）を実行するチャンバーとチャンバーの間を真空状態で移動しながら連続的に実行することができ、工程時間をさらに短縮させることができる。

【0116】

さらに、このような成膜段階（Ｓ１）は、好ましくは、３００℃以下の温度で実行されるＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法で実行することができるが、これとは異なるようにＡＰＣＶＤ（Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition）法またはＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法で実行することも可能である。

【0117】

このような成膜段階（Ｓ１）以降、熱処理段階（Ｓ２）が実行されることができる。

【0118】

このような熱処理段階（Ｓ２）は、前面電界部１７０とエミッタ部１２０を形成するために、拡散炉（furnace）内で一回の連続した熱処理工程で実行されることができる。

【0119】

ここで、温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程とは、熱処理段階（Ｓ２）の期間中、温度を下降させず、温度が維持されるか上昇する熱処理工程を休むことなく連続的に提供する工程を意味し、温度が下降することにより、１回の熱処理段階（Ｓ２）サイクル（cycle）が完成されることを意味し、温度を維持したり、上昇させるための熱処理工程自体は、複数回で有り得る。

【0120】

したがって、本発明に係る熱処理段階（Ｓ２）は、一つの拡散炉内で温度が下降せず、維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程だけで前面電界部１７０とエミッタ部１２０を形成するので、製造時間をさらに短縮することができる。

【0121】

このように、温度が維持されるか上昇する連続した熱処理工程については、今後図７を参照して、さらに具体的に説明する。

【0122】

このような熱処理段階（Ｓ２）では、半導体基板１１０の前面に前面電界部１７０を形成する前面電界部形成工程（Ｐ５）と、真性非晶質シリコン層１２０Ａを真性多結晶シリコン層１２０Ｃに再結晶化させ、再結晶化された真性多結晶シリコン層１２０Ｃにドーパント層１８０の第２導電型の不純物を拡散させエミッタ部１２０を形成するエミッタ部形成工程（Ｐ６）が共に実行することができる。

【0123】

ここで、前面電界部形成工程（Ｐ５）は不純物注入工程（Ｐ５１）と前面電界部活性化工程（Ｐ５２）を含むことができる。

【0124】

不純物注入工程（Ｐ５１）においては、第１導電型の不純物が含まれたＰＯＣｌ３ガスが拡散炉内に注入され、前面電界部活性化工程（Ｐ５２）では、ＰＯＣｌ３ガスの第１導電型の不純物であるリン（Ｐ）を図６Ｂに示すように、半導体基板１１０の前面内部に拡散させ活性化させることができる。

【0125】

この時、半導体基板１１０の後面には、キャッピング層（ＣＡＰ）とドーパント層１８０によりＰＯＣｌ３ガスのリン（Ｐ）が真性非晶質シリコン層１２０Ａまたは真性多結晶シリコン層１２０Ｃ内に拡散されることを防止することができる。

【0126】

このような前面電界部活性化工程（Ｐ５２）は、８００℃〜１０００℃の間の熱処理工程によって実行することができる。

【0127】

このような前面電界部活性化工程（Ｐ５２）によって前面電界部１７０の前面表面には、不必要な酸化膜（ＳＯＬ）が形成されることがあるが、このような酸化膜（ＳＯＬ）は、今後キャッピング層（ＣＡＰ）が除去される時、共に除去されることができる。

【0128】

ここの図５に係るフローチャートにおいては前面電界部形成工程（Ｐ５）が熱処理段階（Ｓ２）内に第１導電型の不純物が含まれたＰＯＣｌ３ガスを拡散炉内に注入する不純物注入工程（Ｐ５１）を含むことを一例として説明したが、これと違うようにドーパントソースを形成することもある。

【0129】

すなわち、前面電界部形成工程（Ｐ５）は成膜段階（Ｓ１）以降熱処理段階（Ｓ２）前に、前述した不純物注入工程（Ｐ５１）の代わりに、第１導電型の不純物が含まれたドーパントペースト（dopant paste）を塗布したり、ＳＯＤ（spin on dopant）方式で、半導体基板１１０の前面の表面に形成した後、熱処理段階（Ｓ２）の前面電界部活性化工程（Ｐ５２）で第１導電型の不純物を半導体基板１１０の前面に拡散及び活性化させることもできる。

【0130】

または、前面電界部形成工程（Ｐ５）は成膜段階（Ｓ１）以降、熱処理段階（Ｓ２）前に、半導体基板１１０の前面の表面に形成されたドーパントペーストをレーザー照射装置を用いて半導体基板１１０の前面にあらかじめ注入（impalntation）した後、前面電界部活性化工程（Ｐ５２）を実行することも可能である。

【0131】

次、エミッタ部形成工程（Ｐ６）は脱水素化工程（Ｐ６１）、再結晶化工程（Ｐ６２）とエミッタ部活性化工程（Ｐ６３）を含むことができる。

【0132】

ここで、脱水素化工程（Ｐ６１）は、真性非晶質シリコン層１２０Ａに含有された水素を除去する工程であり、熱処理工程で拡散炉内の温度を高め真性非晶質シリコン層１２０Ａに含有された水素を拡散させ、ドーパント層１８０とキャッピング層（ＣＡＰ）を介して真性非晶質シリコン層１２０Ａの外部に抜き出す工程である。

【0133】

ここで、真性非晶質シリコン層１２０Ａに含有された水素が抜けていく量や速度が超過した場合、真性非晶質シリコン層１２０Ａが損傷することもあり、弱い場合には、製造時間が増加することがあり、水素が抜けていく量や速度が最適化されるように拡散炉内の温度を最適化させることが重要することがある。

【0134】

この時、拡散炉内の温度は一例で、３５０℃〜６００℃の間で調節することができる。

【0135】

再結晶化工程（Ｐ６２）は、真性非晶質シリコン層１２０Ａを真性多結晶シリコン層１２０Ｃに再結晶化させる工程であり、前述した脱水素化工程（Ｐ６１）がほぼ完了すれば、拡散炉内の温度をさらに高くしながら実行することができる。このような再結晶化工程（Ｐ６２）中に真性非晶質シリコン層１２０Ａは、約６００℃〜６５０℃の間で再結晶化が始まることができる。

【0136】

したがって、再結晶化工程（Ｐ６２）は、脱水素化工程（Ｐ６１）よりさらに高い温度で行われることができ、脱水素化工程（Ｐ６１）以降に連続的に行われることができる。このような再結晶化工程（Ｐ６２）は、拡散炉内の温度を脱水素化工程（Ｐ６１）の温度から約８００℃〜１０００℃の間まで上昇させながら行われることができる。

【0137】

このような再結晶化工程（Ｐ６２）により真性非晶質シリコン層１２０Ａは、ドーパント層１８０と接した第１部分（ＰＴ１）から結晶化が開始されてトンネル層１６０と接する第２部分（ＰＴ２）方向に結晶化が進むことができる。

【0138】

したがって、第１部分（ＰＴ１）の結晶化度は、第２部分（ＰＴ２）の結晶化度より高いことがあり、第１部分（ＰＴ１）から第２部分（ＰＴ２）に進行するほど結晶化度が徐々に減少することができる。しかし、結晶化度の減少パターンは、再結晶化工程（Ｐ６２）の時間と温度に応じて異なるように形成することもできる。

【0139】

エミッタ部活性化工程（Ｐ６３）は、図６Ｂに示されたドーパント層１８０に含有された第２導電型の不純物を再結晶化される真性多結晶シリコン層１２０Ｃに拡散及び活性化させる工程であり、再結晶化工程（Ｐ６２）の最高温度が維持されることにより実行することができる。

【0140】

すなわち、エミッタ部活性化工程（Ｐ６３）は、拡散炉内の温度が８００℃〜１０００℃の間を維持しながら実行することができる。

【0141】

このようなエミッタ部活性化工程（Ｐ６３）によって真性多結晶シリコン層１２０Ｃに第２導電型の不純物がドーピングされたエミッタ部１２０が完成されることができる。

【0142】

このようなエミッタ部活性化工程（Ｐ６３）の途中にも再結晶化工程（Ｐ６２）が継続的に行われることができ、第２導電型の不純物がドーパント層１８０に接した第１部分（ＰＴ１）からトンネル層１６０に接した第２部分（ＰＴ２）の方向に拡散されるため、第１部分（ＰＴ１）の第１ドーピング濃度（Ｃ１）は、第２部分（ＰＴ２）の第２ドーピング濃度（Ｃ２）よりも高くなることがあり、第２導電型の不純物のドーピング濃度は、第１部分（ＰＴ１）から第２部分（ＰＴ２）に進行すればするほど連続的に減少することができる。

【0143】

このように、エミッタ部１２０と、前面電界部１７０を同時に形成する熱処理段階（Ｓ２）は、前述したように、温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程で 実行することができ、このように温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程で太陽電池の製造時間を格段に短縮することができ、太陽電池の効率も向上させることができる。

【0144】

このような熱処理段階（Ｓ２）が終了した後に、図５に記載されたように、電極形成段階（Ｓ５）の前に、キャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）と、水素注入層形成段階（Ｓ４）がさらに含めることができる。しかし、このような段階は必須的なものではなく、これらの内、一部の段階は省略することもできる。

【0145】

キャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）においては、酸化膜（ＳＯＬ）を除去する一般的なエッチング液を用いて図６Ｃに示すように、半導体基板１１０の後面に形成されたキャッピング層（ＣＡＰ）と熱処理段階（Ｓ２）中の半導体基板１１０の前面に形成される酸化膜（ＳＯＬ）を除去することができる。

【0146】

ここで、一例として、キャッピング層（ＣＡＰ）がＳｉＯｘで形成された場合、酸化膜（ＳＯＬ）を除去するエッチング液と同じエッチング液を用いて、キャッピング層と酸化膜除去段階（Ｓ３）をさらに簡素化させることができる。

【0147】

ここで、もし、成膜段階（Ｓ１）でキャッピング層（ＣＡＰ）の形成が省略された場合には、キャッピング層（ＣＡＰ）及び酸化膜を除去段階が省略されることもある。

【0148】

以降、水素注入層形成段階（Ｓ４）においては、図６Ｄに示すように、キャッピング層（ＣＡＰ）が除去されたドーパント層１８０の後面上に水素が高濃度で含有される誘電体材質の水素注入層１９０を形成されることができる。

【0149】

このような水素注入層１９０は、水素を高濃度に含有しており、以降の電極形成段階（Ｓ５）でドーパント層１８０とトンネル層１６０に水素を供給することにより、ドーパント層１８０とトンネル層１６０のパッシベーション機能を向上させることができる。

【0150】

このとき、水素注入層１９０の水素濃度は、水素が供給されるドーパント層１８０の水素濃度より高いか同じことがある。

【0151】

さらに、図６Ｄに示すように、前面電界部１７０の前面にパッシベーション膜１３１と反射防止膜１３３を形成した状態で、半導体基板１１０の前面と後面のそれぞれに第１電極１４０を形成するための第１電極ペースト（Ｐ１４０）と第２電極１５０を形成するための第２電極ペースト（Ｐ１５０）をパターニングして塗布することができる。

【0152】

以降、図５及び図６Ｅのように、電極形成段階（Ｓ５）では、半導体基板１１０を熱処理して、第１電極ペースト（Ｐ１４０）は、パッシベーション膜１３１と反射防止膜１３３を貫通して半導体基板１１０の前面に接続される第１電極１４０に形成され、第２電極ペースト（Ｐ１５０）は、水素注入層１９０とドーパント層１８０を貫通してエミッタ部１２０に接続される第２電極１５０に形成することができる。

【0153】

これまでの太陽電池の製造方法では、太陽電池の各構成部分を形成する方法を主に説明したが、以下では、前述した熱処理段階（Ｓ２）の温度が維持されるか上昇する一回の連続した熱処理工程において具体的に説明する。

【0154】

図７は、本発明の一例に係る太陽電池の製造方法の内、熱処理段階（Ｓ２）での時間に伴う温度変化を説明するための図である。

【0155】

図７に示すように、熱処理段階（Ｓ２）は、複数の熱処理工程が集まって一つの熱処理段階（Ｓ２）を構成することができ、複数の熱処理工程が熱処理段階（Ｓ２）の１サイクル（cycle）を形成することができる。

【0156】

すなわち、本発明に係る熱処理段階（Ｓ２）は一例として、第１熱処理工程（ＨＴ１）乃至第６熱処理工程（ＨＴ６）を含むことができ、図７に示すように、第１熱処理工程（ＨＴ１）から第５熱処理工程（ＨＴ５）まで温度が下降せず維持されるか上昇し、第６熱処理工程（ＨＴ６）で温度が下降して、温度が変化する一回の連続した熱処理段階（Ｓ２）が実行することができる。

【0157】

ここで、第１熱処理工程（ＨＴ１）乃至第６熱処理工程（ＨＴ６）は、同じ拡散炉内で連続的に実行することができる。

【0158】

具体的に図７に示すように、第１熱処理工程（ＨＴ１）においては拡散炉内の温度を第１温度（Ｋ１）に維持し、第２熱処理工程（ＨＴ２）においては拡散炉内の温度が第１温度（Ｋ１）で第１温度（Ｋ１）より高い第２温度（Ｋ２）に上昇し、第３熱処理工程（ＨＴ３）は、第２温度（Ｋ２）を維持することができる。

【0159】

このような第１熱処理工程（ＨＴ１）乃至第３熱処理工程（ＨＴ３）では、前述した真性半導体層の脱水素化工程（Ｐ６１）が実行されることができる。

【0160】

ここで、第２熱処理工程の時間（Ｔ２）は、第１熱処理工程の時間（Ｔ１）と第３熱処理工程の時間（Ｔ３）より長く、第３熱処理工程の時間（Ｔ３）は、第１熱処理工程の時間（Ｔ１）と同一するかまたはさらに長いことができる。

【0161】

さらに具体的には、第１熱処理工程（ＨＴ１）は拡散炉内の温度を３５０℃〜４５０℃の間の第１温度（Ｋ１）で第１熱処理工程の時間（Ｔ１）の５分〜１５分間維持することができ、第３熱処理工程（ＨＴ３）は拡散炉内の温度を５００℃〜６００℃の間の第２温度（Ｋ２）で１０分〜２０分の範囲内で第１熱処理工程の時間（Ｔ１）と同じか、さらに長く維持することができる。

【0162】

さらに、第２熱処理工程（ＨＴ２）は１５分〜２５分の間の範囲内で第１熱処理工程の時間（Ｔ１）と第３熱処理工程の時間（Ｔ３）より長い第２熱処理工程の時間（Ｔ２）の間、拡散炉内の温度を第１温度（Ｋ１）から第２温度（Ｋ２）に上昇させることができる。

【0163】

このような第１熱処理工程（ＨＴ１）乃至第３熱処理工程（ＨＴ３）の温度と時間に応じて、真性非晶質シリコン層１２０Ａの脱水素化工程（Ｐ６１）が最適化され実行することができる。

【0164】

さらに、第４熱処理工程（ＨＴ４）では、拡散炉内の温度が第２温度（Ｋ２）から第２温度（Ｋ２）より高い８００℃〜１０００℃の間の第３温度（Ｋ３）に第４熱処理工程時間（Ｔ４）の５分〜１５分の間に上昇することができる。

【0165】

このような第４熱処理工程（ＨＴ４）によって真性非晶質シリコン層１２０Ａは、再結晶化されながら、真性多結晶シリコン層１２０Ｃに相変化することができる。

【0166】

さらに、第５熱処理工程（ＨＴ５）から拡散炉内の温度が８００℃〜１０００℃の間の第３温度（Ｋ３）で第５熱処理工程の時間（Ｔ５）の１５分〜３０分間保持され、ドーパント層１８０の第２導電型の不純物であるホウ素（Ｂ）が再結晶化される真性多結晶シリコン層１２０Ｃに拡散及び活性化されて、エミッタ部１２０が形成されることがあり、拡散炉内に注入されたＰＯＣｌ３ガスの第１導電型の不純物であるリン（Ｐ）が半導体基板１１０の前面内に拡散及び活性化されながら前面電界部１７０が形成されることができる。

【0167】

すなわち、第５熱処理工程（ＨＴ５）においては再結晶化工程（Ｐ６２）がエミッタ部活性化工程（Ｐ６３）と共に持続的に実行することができる。

【0168】

さらに、すでに説明したように、本発明に係る太陽電池の製造工程は、エミッタ部活性化工程（Ｐ６３）と前面電界部活性化工程（Ｐ５２）が第５熱処理工程（ＨＴ５）によって同時に実行することができる。

【0169】

以降、第６熱処理工程（ＨＴ）で第６熱処理工程の時間（Ｔ６）の間、拡散炉内の温度を第３温度（Ｋ３）から第１温度（Ｋ１）に下降させ、１回の熱処理段階（Ｓ２）を完了することができる。第６熱処理工程の時間（Ｔ６）の特別な制約はない。

【0170】

このような本発明の一例に係る太陽電池の製造方法は、第１導電型の不純物と第２導電型の不純物のそれぞれを拡散及び活性化させるために、一般的に少なくとも２回、８００℃以上の高温熱処理工程を実行する通常の製造方法とは異なり、１回の高温熱処理工程のみを実行することにより、半導体基板１１０の劣化を防止することができ、太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）と効率をさらに向上させることができる。

【0171】

さらに、真性非晶質シリコン層１２０Ａが真性多結晶シリコン層１２０Ｃに再結晶化が行われながら、同時に第２導電型の不純物が拡散と活性化されるため、図３で説明したように、エミッタ部１２０のドーピング濃度がトンネル層１６０から離れるほど増加するように形成することができる。

【0172】

したがって、本発明は、製造工程をさらに単純化することができ、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。

【0173】

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本的な概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】