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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022154445
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 31/0236 20060101AFI20221005BHJP
H01L 31/0463 20140101ALI20221005BHJP
【ＦＩ】
H01L31/04 280
H01L31/04 532A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021057486
(22)【出願日】2021-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000000941
【氏名又は名称】株式会社カネカ
(74)【代理人】
【識別番号】100100480
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 隆
(72)【発明者】
【氏名】藤原 雅宏
【テーマコード（参考）】
5F151
【Ｆターム（参考）】
5F151AA02
5F151AA03
5F151AA05
5F151BA14
5F151CA02
5F151CA03
5F151CA04
5F151CA15
5F151CB15
5F151CB27
5F151DA07
5F151DA10
5F151EA09
5F151EA16
5F151FA02
5F151FA04
5F151FA06
5F151GA04
5F151GA15
5F151HA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来に比べて発電効率が向上する太陽電池パネル、及び従来に比べて製造工程を簡略化できる太陽電池パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】一方の主面を平面視したときに、光電変換基板２上に透明導電性酸化物層２３が被覆した被覆部５０と、光電変換基板２の第１テクスチャ構造の一部が透明導電性酸化物層２３から露出した露出部５１とを有し、被覆部５０における第１テクスチャ構造の山部の頂点４５と露出部における第１テクスチャ構造の山部の頂点４５との角度の差が２度以内であり、透明導電性酸化物層２３は、被覆部５０と露出部５１との境界部分において、被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっている構成とする。
【選択図】図２
【解決手段】一方の主面を平面視したときに、光電変換基板２上に透明導電性酸化物層２３が被覆した被覆部５０と、光電変換基板２の第１テクスチャ構造の一部が透明導電性酸化物層２３から露出した露出部５１とを有し、被覆部５０における第１テクスチャ構造の山部の頂点４５と露出部における第１テクスチャ構造の山部の頂点４５との角度の差が２度以内であり、透明導電性酸化物層２３は、被覆部５０と露出部５１との境界部分において、被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっている構成とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一方の主面に第１テクスチャ構造を有する光電変換基板と、前記光電変換基板上に透明導電性酸化物層が積層された太陽電池パネルであって、
前記一方の主面を平面視したときに、前記光電変換基板上に前記透明導電性酸化物層が被覆した被覆部と、前記光電変換基板の前記第１テクスチャ構造の一部が前記透明導電性酸化物層から露出した露出部とを有し、
前記被覆部における第１テクスチャ構造の山部の頂点と前記露出部における第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内であり、
さらに、前記透明導電性酸化物層は、前記被覆部と前記露出部との境界部分において、前記被覆部から前記露出部に向かって厚みが薄くなっている、太陽電池パネル。
前記一方の主面を平面視したときに、前記光電変換基板上に前記透明導電性酸化物層が被覆した被覆部と、前記光電変換基板の前記第１テクスチャ構造の一部が前記透明導電性酸化物層から露出した露出部とを有し、
前記被覆部における第１テクスチャ構造の山部の頂点と前記露出部における第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内であり、
さらに、前記透明導電性酸化物層は、前記被覆部と前記露出部との境界部分において、前記被覆部から前記露出部に向かって厚みが薄くなっている、太陽電池パネル。
【請求項2】
前記透明導電性酸化物層は、平均膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項3】
前記山部は、頂点の角度が１２０度以下であって、先端部が尖っている、請求項１又は２に記載の太陽電池パネル。
【請求項4】
前記露出部は、溝状であって、幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項5】
前記光電変換基板は、第２テクスチャ構造を有する半導体基板上に半導体層が形成され、前記半導体層が追随して前記第１テクスチャ構造を構成している、請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項6】
前記光電変換基板は、半導体基板の前記一方の主面側に第１導電型半導体層と第２導電型半導体層が隣接して形成されており、
前記露出部は、溝状であって、幅方向において前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層に跨って設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
前記露出部は、溝状であって、幅方向において前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層に跨って設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項7】
第１テクスチャ構造を有する光電変換基板上に透明導電性酸化物層を形成する透明導電性酸化物層形成工程と、
前記透明導電性酸化物層を深紫外レーザーによって部分的に除去する除去工程を含み、
前記除去工程前の前記第１テクスチャ構造の山部の頂点と、前記除去工程後の除去部分における前記第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内である、太陽電池パネルの製造方法。
前記透明導電性酸化物層を深紫外レーザーによって部分的に除去する除去工程を含み、
前記除去工程前の前記第１テクスチャ構造の山部の頂点と、前記除去工程後の除去部分における前記第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内である、太陽電池パネルの製造方法。
【請求項8】
前記深紫外レーザーは、トップハット型の断面強度分布を有したパルスレーザーである、請求項７に記載の太陽電池パネルの製造方法。
【請求項9】
前記深紫外レーザーは、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーの第４高調波である、請求項７又は８に記載の太陽電池パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、太陽電池は、光電変換基板に光を吸収させるために、光を透過する透明電極層としてＩＴＯ等の透明導電性酸化物が使用されることが多い（例えば、特許文献１）。
透明導電性酸化物のパターニングの方法としては、紫外レーザー（以下、ＵＶレーザーともいう）を使用したレーザースクライブ法がある。
特許文献１の太陽電池では、ＵＶレーザーとしてＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーを使用し、透明電極層の一部をストライプ状に除去して溝を形成し、パターニングしている。
透明導電性酸化物のパターニングの方法としては、紫外レーザー（以下、ＵＶレーザーともいう）を使用したレーザースクライブ法がある。
特許文献１の太陽電池では、ＵＶレーザーとしてＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーを使用し、透明電極層の一部をストライプ状に除去して溝を形成し、パターニングしている。
【0003】
ところで、近年、光電変換基板の裏面側に第１電極層とその対極の第２電極層が形成されたバックコンタクト型の太陽電池が開発されている（例えば、特許文献２）。
特許文献２の太陽電池は、半導体基板の裏面側の第１領域に真性半導体層及びｐ型半導体層が順に積層され、半導体基板の裏面側の第２領域に真性半導体層及びｎ型半導体層が順に積層され、さらに半導体基板の受光面側に真性半導体層と光学調整層が順に積層された光電変換基板を有している。
そして、特許文献２の太陽電池は、光電変換基板のｐ型半導体層上に透明電極層と金属電極層で構成される第１電極層が積層され、ｎ型半導体層上に透明電極層と金属電極層で構成される第２電極層が積層されている。
特許文献２の太陽電池は、光電変換基板の裏面側にのみ電極層が形成されているため、両面に電極層が形成される両面電極型の太陽電池に比べて受光率を大きくできる。
特許文献２の太陽電池は、半導体基板の裏面側の第１領域に真性半導体層及びｐ型半導体層が順に積層され、半導体基板の裏面側の第２領域に真性半導体層及びｎ型半導体層が順に積層され、さらに半導体基板の受光面側に真性半導体層と光学調整層が順に積層された光電変換基板を有している。
そして、特許文献２の太陽電池は、光電変換基板のｐ型半導体層上に透明電極層と金属電極層で構成される第１電極層が積層され、ｎ型半導体層上に透明電極層と金属電極層で構成される第２電極層が積層されている。
特許文献２の太陽電池は、光電変換基板の裏面側にのみ電極層が形成されているため、両面に電極層が形成される両面電極型の太陽電池に比べて受光率を大きくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－３３９３２号公報
【特許文献2】特開２０２０－１５５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献２の太陽電池は、第１電極層の透明電極層と、対極たる第２電極層の透明電極層がともに裏面側に設けられているため、短絡を防止するためには正確に第１電極層の透明電極層と、第２電極層の透明電極層を分離する必要がある。
特許文献２の太陽電池において、透明電極層のパターニングを特許文献１のようにＵＶレーザーで行うと、透明電極層だけではなく、透明電極層の下地にある半導体層の一部も融解又は損傷してしまう。そのため、特許文献２のようなバックコンタクト型の太陽電池では、ＵＶレーザーによる透明電極層の剥離ができず、特許文献２のようにウェットエッチングにより透明電極層のパターニングを行っていた。
その結果、透明電極層をパターニングするために、透明電極層上にレジスト層を形成する工程や、透明電極層をレジスト液で溶解する工程、レジスト層を剥離する工程などの工程が必要となり、複雑で製造コストも嵩む問題があった。
特許文献２の太陽電池において、透明電極層のパターニングを特許文献１のようにＵＶレーザーで行うと、透明電極層だけではなく、透明電極層の下地にある半導体層の一部も融解又は損傷してしまう。そのため、特許文献２のようなバックコンタクト型の太陽電池では、ＵＶレーザーによる透明電極層の剥離ができず、特許文献２のようにウェットエッチングにより透明電極層のパターニングを行っていた。
その結果、透明電極層をパターニングするために、透明電極層上にレジスト層を形成する工程や、透明電極層をレジスト液で溶解する工程、レジスト層を剥離する工程などの工程が必要となり、複雑で製造コストも嵩む問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、従来に比べて発電効率が向上する太陽電池パネル、及び従来に比べて製造工程を簡略化できる太陽電池パネルの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者が上記の課題を解決するべく、レーザースクライブ法に使用するレーザー光線に検討したところ、レーザー光線として、ＵＶレーザーよりも波長が短い深紫外レーザーを使用することで透明電極層のみを除去でき、透明電極層の下地となる半導体層への影響を小さくできることを発見した。
【0008】
この発見のもと導き出された本発明の一つの様相は、少なくとも一方の主面に第１テクスチャ構造を有する光電変換基板と、前記光電変換基板上に透明導電性酸化物層が積層された太陽電池パネルであって、前記一方の主面を平面視したときに、前記光電変換基板上に前記透明導電性酸化物層が被覆した被覆部と、前記光電変換基板の前記第１テクスチャ構造の一部が前記透明導電性酸化物層から露出した露出部とを有し、前記被覆部における第１テクスチャ構造の山部の頂点と前記露出部における第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内であり、さらに、前記透明導電性酸化物層は、前記被覆部と前記露出部との境界部分において、前記被覆部から前記露出部に向かって厚みが薄くなっている、太陽電池パネルである。
【0009】
本様相によれば、被覆部に属する第１テクスチャ構造の山部の頂点と、露出部に属する第１テクスチャ構造の山部の頂点との間での角度の差が小さい。そのため、露出部においても反射損失を低減でき、従来に比べて発電効率を向上できる。
本様相によれば、透明導電性酸化物層は、被覆部と露出部との境界部分において、被覆部から露出部に向かって厚みが薄くなっているので、光を光電変換基板内に導きやすい。
本様相によれば、透明導電性酸化物層は、被覆部と露出部との境界部分において、被覆部から露出部に向かって厚みが薄くなっているので、光を光電変換基板内に導きやすい。
【0010】
好ましい様相は、前記透明導電性酸化物層は、平均膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下であることである。
【0011】
好ましい様相は、前記山部は、頂点の角度が１２０度以下であって、先端部が尖っていることである。
【0012】
好ましい様相は、前記露出部は、溝状であって、幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることである。
【0013】
好ましい様相は、前記光電変換基板は、第２テクスチャ構造を有する半導体基板上に半導体層が形成され、前記半導体層が追随して前記第１テクスチャ構造を構成していることである。
【0014】
好ましい様相は、前記光電変換基板は、半導体基板の前記一方の主面側に第１導電型半導体層と第２導電型半導体層が隣接して形成されており、前記露出部は、溝状であって、幅方向において前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層に跨って設けられていることである。
【0015】
本発明の一つの様相は、第１テクスチャ構造を有する光電変換基板上に透明導電性酸化物層を形成する透明導電性酸化物層形成工程と、前記透明導電性酸化物層を深紫外レーザーによって部分的に除去する除去工程を含み、前記除去工程前の前記第１テクスチャ構造の山部の頂点と、前記除去工程後の除去部分における前記第１テクスチャ構造の山部の頂点との角度の差が２度以内である、太陽電池パネルの製造方法。
である。
である。
【0016】
本様相によれば、深紫外レーザーによって透明導電性酸化物層の一部を除去しているため、光電変換基板へのレーザーによる損傷を抑制でき、従来に比べて発電効率を向上できる。
【0017】
好ましい様相は、前記深紫外レーザーは、トップハット型の断面強度分布を有したパルスレーザーであることである。
【0018】
好ましい様相は、前記深紫外レーザーは、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーの第４高調波であることである。
【発明の効果】
【0019】
本発明の太陽電池パネルによれば、被覆部と露出部とで山部の頂点の角度の差が小さいため、第１テクスチャ構造による光の封じ込め効果が高く、従来に比べて発電効率を向上できる。
本発明の太陽電池パネルの製造方法によれば、深紫外レーザーによって透明導電性酸化物層の一部を除去しているため、従来に比べて製造工程を簡略化できる。
本発明の太陽電池パネルの製造方法によれば、深紫外レーザーによって透明導電性酸化物層の一部を除去しているため、従来に比べて製造工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態の太陽電池パネルを模式的に示した斜視図である。
【図4】図１の太陽電池パネルの製造工程の説明図であり、（ａ）は光電変換基板上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程を示す断面図であり、（ｂ）はレーザーにより透明電極層の一部を除去するレーザースクライブ工程を示す断面図であり、（ｃ）は透明電極層上に金属電極層を形成する金属電極層形成工程を示す断面図であり、理解を容易にするために光電変換基板のハッチングを省略している。
【図5】本発明の実施例１～３の露出部の走査型電子顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例１の露出部と被覆部の境界部分の走査型電子顕微鏡像であり、（ｂ）は実施例２の露出部と被覆部の境界部分の走査型電子顕微鏡像であり、（ｃ）は実施例３の露出部と被覆部の境界部分の走査型電子顕微鏡像である。
【図6】本発明の比較例１～３の露出部の走査型電子顕微鏡写真であり、（ａ）は比較例１の露出部内の走査型電子顕微鏡像であり、（ｂ）は比較例２の露出部内の走査型電子顕微鏡像であり、（ｃ）は比較例３の露出部内の走査型電子顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0022】
本発明の第１実施形態の太陽電池パネル１は、図１のように、光電変換基板２の裏側主面４０（一方の主面）側に第１電極層３と第２電極層５が形成されたバックコンタクト型の太陽電池パネルである。
太陽電池パネル１は、幅方向Ｘに第１電極層３と第２電極層５が隣接して設けられており、第１電極層３と第２電極層５との境界部分に長さ方向Ｙに延びた短絡防止溝７，８を備えている。
太陽電池パネル１は、幅方向Ｘに第１電極層３と第２電極層５が隣接して設けられており、第１電極層３と第２電極層５との境界部分に長さ方向Ｙに延びた短絡防止溝７，８を備えている。
【0023】
光電変換基板２は、ＰＮ接合を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部である。
光電変換基板２は、図１，図２のように、半導体基板１０の第１主面３０側に半導体層１６，２０，１７，２１を備え、半導体基板１０の第２主面３１側に受光側半導体層１１と反射防止層１２を備えた多層基板である。
すなわち、光電変換基板２は、図１のように、半導体基板１０の第１主面３０上に第１真性半導体層１６と第１導電型半導体層１７がこの順に積層された断面構造を有する第１領域３５と、半導体基板１０の第１主面３０上に第２真性半導体層２０と第２導電型半導体層２１がこの順に積層された断面構造を有する第２領域３６を備えている。
また、光電変換基板２は、第２主面３１上に受光側半導体層１１と反射防止層１２をこの順に備えており、反射防止層１２が太陽電池パネル１の受光面を構成している。
光電変換基板２は、図１，図２のように、半導体基板１０の第１主面３０側に半導体層１６，２０，１７，２１を備え、半導体基板１０の第２主面３１側に受光側半導体層１１と反射防止層１２を備えた多層基板である。
すなわち、光電変換基板２は、図１のように、半導体基板１０の第１主面３０上に第１真性半導体層１６と第１導電型半導体層１７がこの順に積層された断面構造を有する第１領域３５と、半導体基板１０の第１主面３０上に第２真性半導体層２０と第２導電型半導体層２１がこの順に積層された断面構造を有する第２領域３６を備えている。
また、光電変換基板２は、第２主面３１上に受光側半導体層１１と反射防止層１２をこの順に備えており、反射防止層１２が太陽電池パネル１の受光面を構成している。
【0024】
光電変換基板２は、図２のように、表面に凹凸が形成された第１テクスチャ構造が形成されている。すなわち、第１テクスチャ構造は、裏側主面４０に先端部が尖った複数の山部４５を備えている。
【0025】
半導体基板１０は、ｎ型又はｐ型の半導体基板であり、具体的には、ｎ型又はｐ型の結晶シリコン基板である。半導体基板１０としては、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を使用できる。
半導体基板１０は、図２のように、表面に凹凸が形成された第２テクスチャ構造が形成されている。すなわち、第２テクスチャ構造は、第１主面３０側に先端部が尖った複数の第２山部４６を備えている。
半導体基板１０は、図２のように、表面に凹凸が形成された第２テクスチャ構造が形成されている。すなわち、第２テクスチャ構造は、第１主面３０側に先端部が尖った複数の第２山部４６を備えている。
【0026】
第１真性半導体層１６は、ドーパントを実質的に含まないシリコン薄膜であり、ドーパント濃度が第１導電型半導体層１７のドーパント濃度の１／１００以下であることが好ましい。
【0027】
第１導電型半導体層１７は、ドーパントを含んだｎ型又はｐ型のシリコン系薄膜層であり、本実施形態ではｐ型のシリコン層である。
【0028】
第２真性半導体層２０は、ドーパントを実質的に含まないシリコン薄膜であり、ドーパント濃度が第２導電型半導体層２１のドーパント濃度の１／１００以下であることが好ましい。
【0029】
第２導電型半導体層２１は、ドーパントを含み、第１導電型半導体層１７の導電型とは逆の導電型を有するシリコン層である。
すなわち、第１導電型半導体層１７の導電型がｎ型の場合は、第２導電型半導体層２１の導電型はｐ型であり、第１導電型半導体層１７の導電型がｐ型の場合は、第２導電型半導体層２１の導電型はｎ型である。
上記したように本実施形態では、第１導電型半導体層１７は、ｐ型のシリコン層であるから、第２導電型半導体層２１は、ｎ型の半導体層で形成されている。
すなわち、第１導電型半導体層１７の導電型がｎ型の場合は、第２導電型半導体層２１の導電型はｐ型であり、第１導電型半導体層１７の導電型がｐ型の場合は、第２導電型半導体層２１の導電型はｎ型である。
上記したように本実施形態では、第１導電型半導体層１７は、ｐ型のシリコン層であるから、第２導電型半導体層２１は、ｎ型の半導体層で形成されている。
【0030】
受光側半導体層１１は、ドーパントを実質的に含まない真性シリコン薄膜である。
【0031】
反射防止層１２は、透光性をもち、且つ光の反射を抑制する低反射層である。
反射防止層１２は、例えば、酸化シリコン、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物や窒化シリコン等の金属窒化物などで形成できる。
反射防止層１２は、入射光の光閉じ込め効果の観点から窒化シリコンで形成されていることが好ましい。
反射防止層１２は、例えば、酸化シリコン、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物や窒化シリコン等の金属窒化物などで形成できる。
反射防止層１２は、入射光の光閉じ込め効果の観点から窒化シリコンで形成されていることが好ましい。
【0032】
第１電極層３は、第２電極層５と対をなし、第２電極層５とともに光電変換基板２で光電変換された電気エネルギーを取り出す電極である。
第１電極層３は、図１，図２のように、第１領域３５において第１導電型半導体層１７上に形成されており、第２電極層５は、第２領域３６において第２導電型半導体層２１上に形成されている。
第１電極層３は、図１，図２のように、第１領域３５において第１導電型半導体層１７上に形成されており、第２電極層５は、第２領域３６において第２導電型半導体層２１上に形成されている。
【0033】
電極層３，５は、図２のように、それぞれ透明電極層２３と、金属電極層２５で構成されている。
透明電極層２３は、透明性と導電性を有する透明導電層であり、具体的には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）やタングステンドープ酸化インジウム（ＩＷＯ）などの透明導電性酸化物で構成された透明導電性酸化物層である。
透明電極層２３は、平均膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
この範囲であれば、透明電極層２３での抵抗損失を抑制しつつ、厚みが厚くなりすぎない。
透明電極層２３は、透明性と導電性を有する透明導電層であり、具体的には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）やタングステンドープ酸化インジウム（ＩＷＯ）などの透明導電性酸化物で構成された透明導電性酸化物層である。
透明電極層２３は、平均膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
この範囲であれば、透明電極層２３での抵抗損失を抑制しつつ、厚みが厚くなりすぎない。
【0034】
金属電極層２５は、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、ニッケル、パラジウム等の金属又はこれらの金属を含む合金で形成できる。
【0035】
短絡防止溝７，８は、図２のように、第１電極層３と第２電極層５が接触することによる短絡を防止する溝である。
短絡防止溝７，８は、図２のように第１導電型半導体層１７と第２導電型半導体層２１の境界部分に跨って設けられ、第１導電型半導体層１７と第２導電型半導体層２１を底部とする溝である。短絡防止溝７，８は、図１のように第１真性半導体層１６と第２導電型半導体層２１の境界部分に沿って延びている。
短絡防止溝７，８は、図２のように第１導電型半導体層１７と第２導電型半導体層２１の境界部分に跨って設けられ、第１導電型半導体層１７と第２導電型半導体層２１を底部とする溝である。短絡防止溝７，８は、図１のように第１真性半導体層１６と第２導電型半導体層２１の境界部分に沿って延びている。
【0036】
続いて、太陽電池パネル１の各部位の位置関係について説明する。
【0037】
太陽電池パネル１は、図２のように、幅方向Ｘにおいて、光電変換基板２上に透明電極層２３が被覆した被覆部５０と、光電変換基板２上に透明電極層２３から露出した露出部５１を備えている。
透明電極層２３は、幅方向Ｘの側面５５が傾斜面となっており、被覆部５０と露出部５１との境界部分において被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっている。
露出部５１では、光電変換基板２の裏側主面４０が露出し、第１導電型半導体層１７と、第２導電型半導体層２１の境界部分が露出している。
露出部５１は、短絡防止溝７，８で構成されており、溝状であって、幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、短絡防止溝７，８の溝幅は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
この範囲であれば、隣接する透明電極層２３間の接触を十分に防止できるとともに、露出部５１からの光漏れを抑制することができる。
透明電極層２３は、幅方向Ｘの側面５５が傾斜面となっており、被覆部５０と露出部５１との境界部分において被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっている。
露出部５１では、光電変換基板２の裏側主面４０が露出し、第１導電型半導体層１７と、第２導電型半導体層２１の境界部分が露出している。
露出部５１は、短絡防止溝７，８で構成されており、溝状であって、幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、短絡防止溝７，８の溝幅は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
この範囲であれば、隣接する透明電極層２３間の接触を十分に防止できるとともに、露出部５１からの光漏れを抑制することができる。
【0038】
被覆部５０における山部４５の頂点Ｔ１の角度θ１は、９５°以上１２０°以下であることが好ましい。
被覆部５０における山部４５の頂点Ｔ１の角度θ１は、露出部５１における山部４５の頂点Ｔ２の角度θ２の１．０倍以上１．９倍以下であることが好ましい。
頂点Ｔ１の角度θ１と頂点Ｔ２の角度θ２との差は、０°以上９０°以下であることが好ましい。
頂点Ｔ１の角度θ１は、９５°以上１２０°以下であることが好ましい。
頂点Ｔ２の角度θ２は、頂点Ｔ１の角度θ１よりも小さく、９５°以上１２０°以下であることが好ましい。
ここで、「頂点Ｔ１の角度θ１」とは、山部４５の頂点Ｔ１の角度であり、例えば、図３（ａ）のように、山部４５がｎ角錐の場合（図３（ａ）では三角錐）には、頂点Ｔ１と底面を結ぶ辺と、底面の重心とを通る断面における頂点Ｔ１の角度である。また、図３（ｂ）のように、山部４５が円錐の場合には、頂点Ｔ１と底面を結ぶ任意の母線と、底面の重心を通る断面における頂点Ｔ１の角度である。
ここで、「頂点Ｔ２の角度θ２」とは、山部４５の頂点Ｔ２の角度であり、例えば、山部４５がｎ角錐の場合には、頂点Ｔ２と底面を結ぶ辺と、底面の重心とを通る断面における頂点Ｔ２の角度である。また、山部４５が円錐の場合には、頂点Ｔ２と底面を結ぶ任意の母線と、底面の重心を通る断面における頂点Ｔ２の角度である。
被覆部５０における山部４５の頂点Ｔ１の角度θ１は、露出部５１における山部４５の頂点Ｔ２の角度θ２の１．０倍以上１．９倍以下であることが好ましい。
頂点Ｔ１の角度θ１と頂点Ｔ２の角度θ２との差は、０°以上９０°以下であることが好ましい。
頂点Ｔ１の角度θ１は、９５°以上１２０°以下であることが好ましい。
頂点Ｔ２の角度θ２は、頂点Ｔ１の角度θ１よりも小さく、９５°以上１２０°以下であることが好ましい。
ここで、「頂点Ｔ１の角度θ１」とは、山部４５の頂点Ｔ１の角度であり、例えば、図３（ａ）のように、山部４５がｎ角錐の場合（図３（ａ）では三角錐）には、頂点Ｔ１と底面を結ぶ辺と、底面の重心とを通る断面における頂点Ｔ１の角度である。また、図３（ｂ）のように、山部４５が円錐の場合には、頂点Ｔ１と底面を結ぶ任意の母線と、底面の重心を通る断面における頂点Ｔ１の角度である。
ここで、「頂点Ｔ２の角度θ２」とは、山部４５の頂点Ｔ２の角度であり、例えば、山部４５がｎ角錐の場合には、頂点Ｔ２と底面を結ぶ辺と、底面の重心とを通る断面における頂点Ｔ２の角度である。また、山部４５が円錐の場合には、頂点Ｔ２と底面を結ぶ任意の母線と、底面の重心を通る断面における頂点Ｔ２の角度である。
【0039】
第１テクスチャ構造は、半導体基板１０上に半導体層１６，１７，２０，２１が形成されており、半導体基板１０の第２テクスチャ構造に対して半導体層１６，１７，２０，２１が追随して構成している。すなわち、山部４５は、半導体基板１０の第２山部４６と対応する位置に設けられている。
【0040】
続いて、本実施形態の太陽電池パネル１の製造方法について説明する。なお、光電変換基板２の製造工程は、従来と同様であるため、説明を省略する。
【0041】
まず、図４（ａ）のように、スパッタ装置等によって光電変換基板２上に透明電極層２３を形成する（透明電極層形成工程、透明導電性酸化物層形成工程）。
【0042】
このとき、透明電極層２３は、光電変換基板２の裏側主面４０の全面に形成され、第１導電型半導体層１７と第２導電型半導体層２１とに跨って形成される。
【0043】
続いて、図４（ｂ）のように、レーザー光線によって透明電極層２３を部分的に除去し、短絡防止溝７，８を形成する（除去工程）。
【0044】
このときに使用されるレーザー光線は、トップハット型の断面強度分布を有したパルスレーザーであり、１００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長をもつ深紫外レーザーである。
本実施形態のレーザー光線は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーの第４高調波であり、具体的には波長が２６６ｎｍのレーザーである。
パルス幅は、６０ｆｓ以上１０ｐｓ以下であることが好ましい。
フォーカス位置は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．９ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
このとき、透明電極層２３は、短絡防止溝７，８によって分離され、幅方向Ｘの側面５５に短絡防止溝７，８の深さ方向に下り傾斜したレーザー痕が形成される。
また、除去工程前の山部４５の頂点の角度は、除去工程後の露出部５１（除去部分）における山部４５の頂点の角度との角度の差が２度以内となっている。
本実施形態のレーザー光線は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーの第４高調波であり、具体的には波長が２６６ｎｍのレーザーである。
パルス幅は、６０ｆｓ以上１０ｐｓ以下であることが好ましい。
フォーカス位置は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．９ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
このとき、透明電極層２３は、短絡防止溝７，８によって分離され、幅方向Ｘの側面５５に短絡防止溝７，８の深さ方向に下り傾斜したレーザー痕が形成される。
また、除去工程前の山部４５の頂点の角度は、除去工程後の露出部５１（除去部分）における山部４５の頂点の角度との角度の差が２度以内となっている。
【0045】
続いて、スクリーン印刷法等によって透明電極層２３上に金属電極層２５を形成する（金属電極層形成工程）。
【0046】
このとき、金属電極層２５は、透明電極層２３上にのみ形成され、露出部５１に跨っていないことが好ましい。
【0047】
そして、必要に応じてインターコネクタ等の配線部材を電極層３，５に取り付けて太陽電池パネル１が完成する。
【0048】
本実施形態の太陽電池パネル１によれば、第１電極層３と第２電極層５との境界部分に露出部５１が形成されているため、電極層３，５間で接触することによる短絡を防止できる。
【0049】
本実施形態の太陽電池パネル１によれば、被覆部５０と露出部５１で第１テクスチャ構造の山部４５の頂点Ｔ１と山部４５の頂点Ｔ２との間で角度差が小さい。そのため、露出部５１においても反射損失を低減でき、従来に比べて発電効率を向上できる。
本実施形態の太陽電池パネル１によれば、透明電極層２３が被覆部５０と露出部５１との境界部分において被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっているので、光を光電変換基板２内に導きやすい。
本実施形態の太陽電池パネル１によれば、透明電極層２３が被覆部５０と露出部５１との境界部分において被覆部５０から露出部５１に向かって厚みが薄くなっているので、光を光電変換基板２内に導きやすい。
【0050】
本実施形態の太陽電池パネル１の製造方法によれば、透明電極層２３の一部をレーザー光線によって除去して短絡防止溝７，８を形成するので、レジスト材料を使用せずとも短絡防止溝７，８を形成することができる。
【0051】
本実施形態の太陽電池パネル１の製造方法によれば、透明電極層２３の一部を除去するレーザー光線として１００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長をもつ深紫外レーザーを使用するため、透明電極層２３のみを集中的に除去でき、光電変換基板２が損傷することを抑制できる。
【0052】
上記した実施形態では、レーザー光線は、トップハット型の断面強度分布を有していたが、本発明はこれに限定されるものではない。レーザー光線は、ガウシアン型の断面強度分布を有していてもよい。
【0053】
上記した実施形態では、光電変換基板２は、半導体基板１０と導電型半導体層１７，２１の間に真性半導体層１６，２０が介在していたが、本発明はこれに限定されるものではない。光電変換基板２は、半導体基板１０上に直接導電型半導体層１７，２１が積層されていてもよい。
【0054】
上記した実施形態では、金属電極層２５は、透明電極層２３上にのみ形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。わずかに下地の透明電極層２３をはみ出し、当該透明電極層２３の下地になる半導体層１７又は半導体層２１上に跨っていてもよい。すなわち、第１導電型半導体層１７上に透明電極層２３を下地とする金属電極層２５は、第２導電型半導体層２１に接触していなければ、露出部５１の第１導電型半導体層１７にはみ出してもよい。同様に第２導電型半導体層２１上に透明電極層２３を下地とする金属電極層２５は、第１導電型半導体層１７に接触していなければ、露出部５１の第２導電型半導体層２１にはみ出してもよい。
【0055】
上記した実施形態は、本発明の技術的範囲に含まれる限り、各実施形態間で各構成部材を自由に置換や付加できる。
【実施例0056】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。
【0057】
（実施例１）
入射面の面方位が（１００）で厚みが２００μｍの６インチのｎ型単結晶シリコン基板を、アセトン中で洗浄した後、２重量％のフッ化水素（ＨＦ）水溶液に３分間浸漬して表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを行った。
洗浄後の結晶シリコン基板を、７０℃の５／１５重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬した後、超純水によるリンスを行い、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成された結晶シリコン基板を得た。
結晶シリコン基板をプラズマＣＶＤ装置に導入し、基板温度１５０℃、圧力１２０Ｐａ、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比１０／３、パワー密度１１ｍＷ／ｃｍ２の条件で、厚みが８ｎｍとなるように真性シリコン層を形成した。
続いて、真性シリコン薄膜上に、基板温度１５０℃、圧力６０Ｐａ、Ｂ２Ｈ６含有Ｈ２／ＳｉＨ４の流量比が３／１、パワー密度１１ｍＷ／ｃｍ２の条件で、厚みが２ｎｍとなるようにｐ型シリコン層を形成した。なお、Ｂ２Ｈ６含有Ｈ２としては、Ｈ２によりＢ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍに希釈した混合ガスを用いた。
続いて、ｐ型シリコン層上にテクスチャ構造の山部（頂部）における膜厚８０ｎｍの透明導電性酸化物層を製膜した。具体的には、酸化錫の含有量が１０重量％のＩＴＯ焼結ターゲットを用いて、基板温度１５０℃、アルゴン／酸素流量：５０ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍ、圧力０．２Ｐａ、パワー密度０．５Ｗ／ｃｍ２の条件で、スパッタ法により製膜した。
入射面の面方位が（１００）で厚みが２００μｍの６インチのｎ型単結晶シリコン基板を、アセトン中で洗浄した後、２重量％のフッ化水素（ＨＦ）水溶液に３分間浸漬して表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを行った。
洗浄後の結晶シリコン基板を、７０℃の５／１５重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬した後、超純水によるリンスを行い、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成された結晶シリコン基板を得た。
結晶シリコン基板をプラズマＣＶＤ装置に導入し、基板温度１５０℃、圧力１２０Ｐａ、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比１０／３、パワー密度１１ｍＷ／ｃｍ２の条件で、厚みが８ｎｍとなるように真性シリコン層を形成した。
続いて、真性シリコン薄膜上に、基板温度１５０℃、圧力６０Ｐａ、Ｂ２Ｈ６含有Ｈ２／ＳｉＨ４の流量比が３／１、パワー密度１１ｍＷ／ｃｍ２の条件で、厚みが２ｎｍとなるようにｐ型シリコン層を形成した。なお、Ｂ２Ｈ６含有Ｈ２としては、Ｈ２によりＢ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍに希釈した混合ガスを用いた。
続いて、ｐ型シリコン層上にテクスチャ構造の山部（頂部）における膜厚８０ｎｍの透明導電性酸化物層を製膜した。具体的には、酸化錫の含有量が１０重量％のＩＴＯ焼結ターゲットを用いて、基板温度１５０℃、アルゴン／酸素流量：５０ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍ、圧力０．２Ｐａ、パワー密度０．５Ｗ／ｃｍ２の条件で、スパッタ法により製膜した。
【0058】
透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長２６６ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置１．０ｍｍのＤＵＶパルスレーザーで１５０ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを実施例１とした。
【0059】
（実施例２）
実施例１において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長２６６ｎｍ、パルス幅ｆｓ、フォーカス位置１．０ｍｍのＤＵＶパルスレーザーで１５０ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを３回行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを実施例２とした。
実施例１において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長２６６ｎｍ、パルス幅ｆｓ、フォーカス位置１．０ｍｍのＤＵＶパルスレーザーで１５０ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを３回行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを実施例２とした。
【0060】
（実施例３）
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長２６６ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置１．０ｍｍのＤＵＶパルスレーザーで７５ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを３回行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを実施例３とした。
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長２６６ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置１．０ｍｍのＤＵＶパルスレーザーで７５ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを３回行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを実施例３とした。
【0061】
（比較例１）
実施例１において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで３００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例１とした。
実施例１において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで３００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例１とした。
【0062】
（比較例２）
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで２００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例２とした。
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで２００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例２とした。
【0063】
（比較例３）
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで１００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例３とした。
実施例２において、透明導電性酸化物層を形成した後、レーザースクライブ装置を用いて、波長３５５ｎｍ、パルス幅６０ｆｓ、フォーカス位置０．８５ｍｍのＵＶパルスレーザーで１００ｍｍ／ｓｅｃでレーザースクライブを行い、透明導電性酸化物層をパターニングし、透明導電性酸化物層から露出した露出部を形成した。これを比較例３とした。
【0064】
（表面構造観察）
実施例１～３及び比較例１～３において、走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７６１０Ｆ）を用いてレーザー溝たる露出部の観察を行った。
実施例１～３及び比較例１～３において、走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７６１０Ｆ）を用いてレーザー溝たる露出部の観察を行った。
【0065】
【0066】
図６に示される比較例１～３の露出部では、いずれにおいても露出部の全体において透明導電性酸化物層の下地を構成するテクスチャ構造の山部の先端部が溶けて丸まっており、テクスチャ構造が維持されていなかった。すなわち、比較例１～３では、透明導電性酸化物層のみを除去できず、透明導電性酸化物層の除去に伴い、テクスチャ構造の一部が溶解されて潰れていた。
【0067】
一方、図５に示される実施例１～３の露出部では、少なくとも露出部と被覆部の境界部分では概ねテクスチャ構造を維持しており、特に実施例１の露出部では、露出部全体において下地のテクスチャ構造がそのまま維持されていた。すなわち、実施例１～３では、概ね透明導電性酸化物層のみを除去することができ、透明導電性酸化物層の除去に伴い、テクスチャ構造がほとんど溶解されずに維持していた。
【0068】
以上のことから、実施例１～３において、露出部と被覆部の境界部分において下地のテクスチャ構造が維持されることがわかった。
特に、実施例１では、透明導電性酸化物層のみを除去できて、露出部内のテクスチャ構造が被覆部内のテクスチャ構造と相違なく、テクスチャ構造の山部を維持できることがわかった。
特に、実施例１では、透明導電性酸化物層のみを除去できて、露出部内のテクスチャ構造が被覆部内のテクスチャ構造と相違なく、テクスチャ構造の山部を維持できることがわかった。
【符号の説明】
【0069】
１ 太陽電池パネル
２ 光電変換基板
７，８ 短絡防止溝
１０ 半導体基板
１７ 第１導電型半導体層
２１ 第２導電型半導体層
２３ 透明電極層
４０ 裏側主面（一方の主面）
４５ 山部
４６ 第２山部
５０ 被覆部
５１ 露出部（除去部分）
２ 光電変換基板
７，８ 短絡防止溝
１０ 半導体基板
１７ 第１導電型半導体層
２１ 第２導電型半導体層
２３ 透明電極層
４０ 裏側主面（一方の主面）
４５ 山部
４６ 第２山部
５０ 被覆部
５１ 露出部（除去部分）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
