(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】P2022173799
(43)【公開日】2022-11-22
(54)【発明の名称】太陽電池及び太陽電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01L 31/0747 20120101AFI20221115BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 455
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021079726
(22)【出願日】2021-05-10
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鶴田 晋教
(72)【発明者】
【氏名】石丸 浩
(72)【発明者】
【氏名】村田 和哉
(72)【発明者】
【氏名】國井 稔枝
【テーマコード（参考）】
5F151
【Ｆターム（参考）】
5F151AA02
5F151AA05
5F151AA16
5F151CA02
5F151CA03
5F151CA04
5F151CA07
5F151CA15
5F151CA18
5F151CA34
5F151CA37
5F151DA03
5F151DA07
5F151DA11
5F151GA04
(57)【要約】
【課題】出力特性に優れた太陽電池を提供する。
【解決手段】実施形態の一例である太陽電池は、シリコンウエハと、シリコンウエハの第１主面上に形成された第１パッシベーション層と、第１導電型のドーパントを含む第１非晶質シリコン層と、シリコンウエハの第２主面上に形成された第２パッシベーション層と、第２導電型のドーパントを含む第２非晶質シリコン層とを備える。さらに、第１非晶質シリコン層よりも第１導電型のドーパント濃度が低い第３非晶質シリコン層、及び第２非晶質シリコン層よりも第２導電型のドーパント濃度が低い第４非晶質シリコン層の少なくとも一方を備える。第３非晶質シリコン層は、第１パッシベーション層と第１非晶質シリコン層との間に形成され、第４非晶質シリコン層は、第２パッシベーション層と第２非晶質シリコン層との間に形成される。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の一例である太陽電池は、シリコンウエハと、シリコンウエハの第１主面上に形成された第１パッシベーション層と、第１導電型のドーパントを含む第１非晶質シリコン層と、シリコンウエハの第２主面上に形成された第２パッシベーション層と、第２導電型のドーパントを含む第２非晶質シリコン層とを備える。さらに、第１非晶質シリコン層よりも第１導電型のドーパント濃度が低い第３非晶質シリコン層、及び第２非晶質シリコン層よりも第２導電型のドーパント濃度が低い第４非晶質シリコン層の少なくとも一方を備える。第３非晶質シリコン層は、第１パッシベーション層と第１非晶質シリコン層との間に形成され、第４非晶質シリコン層は、第２パッシベーション層と第２非晶質シリコン層との間に形成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１導電型のシリコンウエハと、
前記シリコンウエハの第１主面上に形成された第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層上に形成され、前記第１導電型のドーパントを含む第１非晶質シリコン層と、
前記シリコンウエハの第２主面上に形成された第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層上に形成され、第２導電型のドーパントを含む第２非晶質シリコン層と、
を備える太陽電池であって、
前記第１パッシベーション層と前記第１非晶質シリコン層との間に形成され、前記第１パッシベーション層よりも前記第１導電型のドーパント濃度が高く、前記第１非晶質シリコン層よりも前記第１導電型のドーパント濃度が低い第３非晶質シリコン層、及び、
前記第２パッシベーション層と前記第２非晶質シリコン層との間に形成され、前記第２パッシベーション層よりも前記第２導電型のドーパント濃度が高く、前記第２非晶質シリコン層よりも前記第２導電型のドーパント濃度が低い第４非晶質シリコン層の少なくとも一方をさらに備える、太陽電池。
前記シリコンウエハの第１主面上に形成された第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層上に形成され、前記第１導電型のドーパントを含む第１非晶質シリコン層と、
前記シリコンウエハの第２主面上に形成された第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層上に形成され、第２導電型のドーパントを含む第２非晶質シリコン層と、
を備える太陽電池であって、
前記第１パッシベーション層と前記第１非晶質シリコン層との間に形成され、前記第１パッシベーション層よりも前記第１導電型のドーパント濃度が高く、前記第１非晶質シリコン層よりも前記第１導電型のドーパント濃度が低い第３非晶質シリコン層、及び、
前記第２パッシベーション層と前記第２非晶質シリコン層との間に形成され、前記第２パッシベーション層よりも前記第２導電型のドーパント濃度が高く、前記第２非晶質シリコン層よりも前記第２導電型のドーパント濃度が低い第４非晶質シリコン層の少なくとも一方をさらに備える、太陽電池。
【請求項2】
前記第１非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパント濃度と、前記第３非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパント濃度の差は、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記第２非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパント濃度と、前記第４非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパント濃度の差は、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記第１パッシベーション層は、前記第１導電型のドーパントを含み、
前記第１パッシベーション層における前記第１導電型のドーパントの濃度は、前記第３非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパントの濃度より低く、前記シリコンウエハとの界面に近づくほど高くなる濃度匂配を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の太陽電池。
前記第１パッシベーション層における前記第１導電型のドーパントの濃度は、前記第３非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパントの濃度より低く、前記シリコンウエハとの界面に近づくほど高くなる濃度匂配を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項5】
前記第２パッシベーション層は、前記第２導電型のドーパントを含み、
前記第２パッシベーション層における前記第２導電型のドーパントの濃度は、前記第４非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパントの濃度より低く、前記シリコンウエハとの界面に近づくほど高くなる濃度匂配を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の太陽電池。
前記第２パッシベーション層における前記第２導電型のドーパントの濃度は、前記第４非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパントの濃度より低く、前記シリコンウエハとの界面に近づくほど高くなる濃度匂配を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項6】
前記第３非晶質シリコン層及び前記第４非晶質シリコン層を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項7】
前記第１非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパント濃度と、前記第３非晶質シリコン層における前記第１導電型のドーパント濃度との差ΔＣ１は、前記第２非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパント濃度と、前記第４非晶質シリコン層における前記第２導電型のドーパント濃度との差ΔＣ２よりも大きい、請求項６に記載の太陽電池。
【請求項8】
前記シリコンウエハは、結晶性シリコンウエハであって、
前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の面側において、前記シリコンウエハの厚み方向中央側から前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の面に向かって、単位面積当たりの前記第１導電型のドーパント濃度が高くなる濃度匂配を有する高ドープ領域を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の太陽電池。
前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の面側において、前記シリコンウエハの厚み方向中央側から前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の面に向かって、単位面積当たりの前記第１導電型のドーパント濃度が高くなる濃度匂配を有する高ドープ領域を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項9】
前記高ドープ領域におけるドーパント濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、ドーパント濃度の平均値は１×１０１８～２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である、請求項８に記載の太陽電池。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか一項に記載の太陽電池を備える、太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、太陽電池及び当該太陽電池を備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリコンウエハの一方の面にパッシベーション層を介してｎ型非晶質シリコン層が形成され、シリコンウエハの他方の面にパッシベーション層を介してｐ型非晶質シリコン層が形成されたシリコンヘテロ接合型の太陽電池が知られている。一般的に、各非晶質シリコン層上には、透明導電層を介して集電極がそれぞれ形成されている。また、シリコンウエハ上に、ｉ型非晶質シリコン層等のパッシベーション層を介在させることなく非晶質シリコン層が直接形成された太陽電池も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に開示された太陽電池は、シリコンウエハの一方の面に直接形成されたｎ型非晶質シリコン層と、シリコンウエハの他方の面にｉ型非晶質シリコン層を介して形成されたｐ型非晶質シリコン層とを有する。そして、このｎ型非晶質シリコン層は、シリコンウエハ側に形成されたライトドープｎ型非晶質シリコン層と、その上に形成されたハイドープｎ型非晶質シリコン層とによって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５８６９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、シリコンヘテロ接合型の太陽電池において、シリコンウエハの表面には、パッシベーション性を担保するためにｉ型非晶質シリコン層を成膜することが一般的であるが、ｉ型非晶質シリコン層は導電性が低く抵抗増加の一因となっていた。この抵抗増加を抑制するための手段として、ｉ型非晶質シリコン層を薄く形成することや、部分的にエピタキシャル成長させることが考えられるが、これらの方法では、パッシベーション性とのトレードオフがあり、出力特性が低下するという問題がある。
【0006】
本開示の目的は、良好なパッシベーション性を確保しつつ抵抗増加を抑制して、出力特性に優れた太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係る太陽電池は、第１導電型のシリコンウエハと、シリコンウエハの第１主面上に形成された第１パッシベーション層と、第１パッシベーション層上に形成され、第１導電型のドーパントを含む第１非晶質シリコン層と、シリコンウエハの第２主面上に形成された第２パッシベーション層と、第２パッシベーション層上に形成され、第２導電型のドーパントを含む第２非晶質シリコン層とを備える太陽電池であって、第１パッシベーション層と第１非晶質シリコン層との間に形成され、第１パッシベーション層よりも第１導電型のドーパント濃度が高く、第１非晶質シリコン層よりも第１導電型のドーパント濃度が低い第３非晶質シリコン層、及び、第２パッシベーション層と第２非晶質シリコン層との間に形成され、第２パッシベーション層よりも第２導電型のドーパント濃度が高く、第２非晶質シリコン層よりも第２導電型のドーパント濃度が低い第４非晶質シリコン層の少なくとも一方をさらに備えることを特徴とする。
【0008】
本開示に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る太陽電池は、出力特性に優れる。本開示に係る太陽電池によれば、シリコンウエハの表面における良好なパッシベーション性を確保しつつ抵抗増加を抑制することができるので、出力特性が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態の一例である太陽電池の層構造を示す斜視図である。
【図2】実施形態の一例である太陽電池の断面図である。
【図3】実施形態の一例である太陽電池の厚み方向におけるｎ型ドーパントの濃度プロファイルを示す図である。
【図4】実施形態の一例である太陽電池の厚み方向におけるｐ型ドーパントの濃度プロファイルを示す図である。
【図5】第３非晶質シリコン層におけるｎ型ドーパントのドープ量と太陽電池の出力との関係を示す図である。
【図6】第４非晶質シリコン層におけるｐ型ドーパントのドープ量と太陽電池の出力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る太陽電池の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本開示に係る太陽電池は以下で説明する実施形態に限定されない。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、以下で説明する複数の実施形態及び変形例を適宜組み合わせてなる構成は、本開示に含まれている。
【0012】
本明細書において「略～」との記載は、略全域を例に挙げて説明すると、全域及び実質的に全域と認められる場合を含む意図である。また、ｎ型ドーパント（第１導電型のドーパント）とは、ドナーとして機能するリン（Ｐ）等の不純物を意味し、ｐ型ドーパント（第２導電型のドーパント）とは、アクセプターとして機能するボロン（Ｂ）等の不純物を意味する。
【0013】
図１は、実施形態の一例である太陽電池１０の層構造を示す斜視図である。図２は、太陽電池１０の断面図である。図１に示すように、太陽電池１０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１と、第１パッシベーション層２０と、ｎ型非晶質シリコン層２１とを備える。第１パッシベーション層２０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面上に形成されている。ｎ型非晶質シリコン層２１は、ｎ型ドーパントを含む非晶質シリコン層であって、第１パッシベーション層２０上に形成されている。
【0014】
太陽電池１０は、第２パッシベーション層３０と、ｐ型非晶質シリコン層３１とを備える。第２パッシベーション層３０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面上に形成されている。ｐ型非晶質シリコン層３１は、ｐ型ドーパントを含む非晶質シリコン層であって、第２パッシベーション層３０上に形成されている。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の平面視形状は、特に限定されないが、一例としては、４つの角が斜めにカットされた平面視略正方形状が挙げられる。
【0015】
太陽電池１０は、一般的に、太陽電池モジュール（図示せず）の形態で使用される。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池１０を含み、隣り合う太陽電池１０が配線部材により接続されたストリングを備える。なお、太陽電池モジュールを構成する太陽電池１０の数は特に限定されない。太陽電池モジュールは、太陽電池１０のストリングを保護する２枚の保護基材を備え、ストリングが２枚の保護基材によって挟持された構造を有する。２枚の保護基材の間には、太陽電池１０を封止する封止材が充填されている。
【0016】
太陽電池１０では、第１パッシベーション層２０及びｎ型非晶質シリコン層２１が形成されるｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面を受光面とし、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面を裏面とすることが好ましい。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の「受光面」とは光が主に入射する面を意味し、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１に入射する光のうち、５０％を超える光、例えば、８０％以上又は９０％以上の光が受光面側から入射する。換言すると、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池１０の受光面がモジュールの光が主に入射する面側を向くように各太陽電池１０が配置される。
【0017】
太陽電池１０は、ｎ型非晶質シリコン層２１上に形成された透明導電層２５と、透明導電層２５上に形成された集電極２６とを備える。また、太陽電池１０は、ｐ型非晶質シリコン層１５上に形成された透明導電層３５と、透明導電層３５上に形成された集電極３６とを備える。詳しくは後述するが、太陽電池１０は、さらに、第１パッシベーション層２０とｎ型非晶質シリコン層２１との間に形成されたｎ型ライトドープ層２２、及び第２パッシベーション層３０とｐ型非晶質シリコン層３１との間に形成されたｐ型ライトドープ層３２を備える。
【0018】
透明導電層２５，３５は、各非晶質シリコン層上の略全域に形成されることが好ましい。例えば、一辺が１２０～１６０ｍｍの略正方形のｎ型結晶性シリコンウエハ１１を用いた場合、透明導電層２５，３５は各非晶質シリコン層上からはみ出さない範囲で、当該ウエハの端縁から２ｍｍ以下の外周領域を除く範囲に形成される。透明導電層２５，３５は、例えば酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、タングステン（Ｗ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）等がドーピングされた透明導電性酸化物（ＩＷＯ、ＩＴＯ等）で構成される。透明導電層２５，３５の厚みは、例えば３０～５００ｎｍが好ましく、５０～２００ｎｍがより好ましい。
【0019】
集電極２６，３６は、複数のフィンガー電極を含む。複数のフィンガー電極は、互いに略平行に形成された細線状の電極であって、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の広範囲に形成され、生成したキャリアを収集する。集電極２６，３６は、フィンガー電極よりも幅が太く、各フィンガー電極と略直交するバスバー電極を含んでいてもよい。裏面側電極である集電極３６は、受光面側電極である集電極２６よりも大面積に形成されることが好ましく、透明導電層３５上の略全域に形成される金属層であってもよい。
【0020】
【0021】
［ｎ型結晶性シリコンウエハ］
ｎ型結晶性シリコンウエハ１１は、多結晶シリコンウエハであってもよいが、好ましくは単結晶シリコンウエハである。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１に含有されるｎ型ドーパントは特に限定されないが、一般的にはリン（Ｐ）が用いられる。ｎ型ドーパントはｎ型結晶性シリコンウエハ１１の全体に均一に分布していてもよいが、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面及び第２主面の少なくとも一方の面の近傍には、ドーパント濃度が高くなった高ドープ領域が存在することが好ましい。
ｎ型結晶性シリコンウエハ１１は、多結晶シリコンウエハであってもよいが、好ましくは単結晶シリコンウエハである。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１に含有されるｎ型ドーパントは特に限定されないが、一般的にはリン（Ｐ）が用いられる。ｎ型ドーパントはｎ型結晶性シリコンウエハ１１の全体に均一に分布していてもよいが、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面及び第２主面の少なくとも一方の面の近傍には、ドーパント濃度が高くなった高ドープ領域が存在することが好ましい。
【0022】
ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の厚みは、例えば５０～３００μｍである。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、一般的にチョクラルスキー法（Ｃｚ法）により製造されるウエハが用いられるが、エピタキシャル成長法により製造されるウエハを用いることも可能である。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１におけるｎ型ドーパントの濃度は、高ドープ領域以外の領域において、例えば１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満である。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１におけるドーパント濃度は、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定される（他の層についても同様）。
【0023】
本実施形態では、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面側及び第２主面側に、高ドープ領域１２，１３がそれぞれ形成されている。高ドープ領域１２は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の厚み方向中央側から第１主面に向かって、単位面積当たりのｎ型ドーパント濃度が高くなった濃度匂配を有する領域である。同様に、高ドープ領域１３は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の厚み方向中央側から第２主面に向かって、単位面積当たりのｎ型ドーパント濃度が高くなった濃度匂配を有する。高ドープ領域は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面、第２主面、及び厚み方向に沿った側面を含むウエハの表面全体に形成されてもよい。
【0024】
高ドープ領域１２，１３におけるドーパント濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、ドーパント濃度の平均値は１×１０１８～２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましい。換言すると、ｎ型ドーパントの濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の領域が高ドープ領域１２，１３である。高ドープ領域１２，１３におけるｎ型ドーパント濃度の上限は、例えば、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。高ドープ領域１２，１３におけるｎ型ドーパントの濃度が当該範囲内（特に平均値が１×１０１８～２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）であれば、出力特性の改善効果がより顕著になる。
【0025】
ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の表面には、表面反射を抑制して光の吸収量を増大させるテクスチャ構造（図示せず）が形成されていてもよい。テクスチャ構造は、受光面及び裏面のうちの一方、又は受光面及び裏面の両方に形成される。テクスチャ構造は、アルカリ性溶液を用いて単結晶シリコンウエハの（１００）面を異方性エッチングすることで形成できる。この場合、単結晶シリコンウエハの表面には、（１１１）面を斜面としたピラミッド形状の表面凹凸構造が形成される。
【0026】
［第１パッシベーション層］
第１パッシベーション層２０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面上に形成され、ウエハの第１主面側におけるキャリアの再結合を抑制する。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、例えば、第１主面のうち、第１主面の端縁から２ｍｍ以下の外周領域を除く領域に第１パッシベーション層２０が形成されている。第１パッシベーション層２０の厚みは、パッシベーション性と抵抗低減の両立等の観点から、０．５～１５ｎｍが好ましく、１～１０ｎｍがより好ましく、２～５ｎｍが特に好ましい。第１パッシベーション層２０の厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた太陽電池１０の断面観察により測定される（他の層についても同様）。
第１パッシベーション層２０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面上に形成され、ウエハの第１主面側におけるキャリアの再結合を抑制する。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、例えば、第１主面のうち、第１主面の端縁から２ｍｍ以下の外周領域を除く領域に第１パッシベーション層２０が形成されている。第１パッシベーション層２０の厚みは、パッシベーション性と抵抗低減の両立等の観点から、０．５～１５ｎｍが好ましく、１～１０ｎｍがより好ましく、２～５ｎｍが特に好ましい。第１パッシベーション層２０の厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた太陽電池１０の断面観察により測定される（他の層についても同様）。
【0027】
第１パッシベーション層２０は、ｉ型非晶質シリコン層であることが好ましい。ｉ型非晶質シリコン層は、不純物が意図的にドープされていない非晶質シリコン層である。しかし、第１パッシベーション層２０には、太陽電池１０の製造過程において不純物が混入する場合があり、一般的には所定濃度のｎ型ドーパントが含まれている。第１パッシベーション層２０におけるｎ型ドーパントの濃度の平均値は、ｎ型非晶質シリコン層２１及びｎ型ライトドープ層２２におけるｎ型ドーパントの濃度の平均値より低く、２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。第１パッシベーション層２０には、さらに、水素、酸素、及び炭素が含まれていてもよい。
【0028】
なお、第１パッシベーション層２０におけるｎ型ドーパントの濃度は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１との界面である第１主面に近づくほど高くなる濃度匂配を有していてもよい。この濃度勾配については、さらに後述する。
【0029】
［ｎ型非晶質シリコン層（第１非晶質シリコン層）］
ｎ型非晶質シリコン層２１は、第１パッシベーション層２０よりも高濃度のｎ型ドーパントを含み、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面側に形成されている。太陽電池１０において、ｎ型非晶質シリコン層２１は、ｎ型ライトドープ層２２を介して第１パッシベーション層２０上に形成されている。即ち、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面側には、第１パッシベーション層２０、ｎ型ライトドープ層２２、及びｎ型ライトドープ層２２が第１主面側から順に成膜されている。ｎ型非晶質シリコン層２１は、ｎ型ライトドープ層２２上の略全域に形成されることが好ましい。
ｎ型非晶質シリコン層２１は、第１パッシベーション層２０よりも高濃度のｎ型ドーパントを含み、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面側に形成されている。太陽電池１０において、ｎ型非晶質シリコン層２１は、ｎ型ライトドープ層２２を介して第１パッシベーション層２０上に形成されている。即ち、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面側には、第１パッシベーション層２０、ｎ型ライトドープ層２２、及びｎ型ライトドープ層２２が第１主面側から順に成膜されている。ｎ型非晶質シリコン層２１は、ｎ型ライトドープ層２２上の略全域に形成されることが好ましい。
【0030】
ｎ型非晶質シリコン層２１におけるｎ型ドーパントの濃度の平均値は、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、１×１０２１～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましい。ｎ型非晶質シリコン層２１の厚みは、光の透過性、キャリアの分離性、抵抗低減等の観点から、３～３０ｎｍが好ましく、４～２０ｎｍがより好ましく、５～１５ｎｍが特に好ましい。ｎ型非晶質シリコン層２１は、第１パッシベーション層２０及びｎ型ライトドープ層２２よりも厚く形成されることが好ましく、例えば、第１パッシベーション層２０の厚みの３～５倍の厚みを有する。ｎ型非晶質シリコン層２１には、さらに、水素、酸素、及び炭素が含まれていてもよい。
【0031】
［ｎ型ライトドープ層（第３非晶質シリコン層）］
太陽電池１０は、上述の通り、第１パッシベーション層２０とｎ型非晶質シリコン層２１との間に形成され、第１パッシベーション層２０よりもｎ型ドーパントの濃度が高く、ｎ型非晶質シリコン層２１よりもｎ型ドーパントの濃度が低いｎ型ライトドープ層２２を備える。第１パッシベーション層２０との積層構造を設けることにより、良好なパッシベーション性と低抵抗化を高度に両立できると考えられ、太陽電池１０の出力特性が大きく向上する。ｎ型ライトドープ層２２は、第１パッシベーション層２０上の略全域に形成されることが好ましい。
太陽電池１０は、上述の通り、第１パッシベーション層２０とｎ型非晶質シリコン層２１との間に形成され、第１パッシベーション層２０よりもｎ型ドーパントの濃度が高く、ｎ型非晶質シリコン層２１よりもｎ型ドーパントの濃度が低いｎ型ライトドープ層２２を備える。第１パッシベーション層２０との積層構造を設けることにより、良好なパッシベーション性と低抵抗化を高度に両立できると考えられ、太陽電池１０の出力特性が大きく向上する。ｎ型ライトドープ層２２は、第１パッシベーション層２０上の略全域に形成されることが好ましい。
【0032】
ｎ型ライトドープ層２２におけるｎ型ドーパントの濃度の平均値は、１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、１×１０１９～５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましい。ｎ型ライトドープ層２２の厚みは、パッシベーション性と抵抗低減の両立等の観点から、３～２０ｎｍが好ましく、４～１５ｎｍがより好ましく、５～１０ｎｍが特に好ましい。ｎ型ライトドープ層２２の厚みは、例えば、第１パッシベーション層２０より厚く、ｎ型非晶質シリコン層２１より薄い。
【0033】
図３は、第１パッシベーション層２０、ｎ型ライトドープ層２２、及びｎ型非晶質シリコン層２１の厚み方向におけるｎ型ドーパントのデプスプロファイルを示す図である。なお、各層に含まれるｎ型ドーパントはリン（Ｐ）である。図３には、比較として、従来の太陽電池におけるＰのデプスプロファイルを一点鎖線で示している。
【0034】
図３に示すように、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面上には、太陽電池１０の厚み方向にＰの濃度レベルがフラットになった領域であるｎ型ライトドープ層２２が存在している。また、Ｐのデプスプロファイルから、ｎ型ライトドープ層２２とｎ型結晶性シリコンウエハ１１との間に、Ｐ濃度が低い第１パッシベーション層２０が存在し、ｎ型ライトドープ層２２上に、Ｐ濃度が高いｎ型非晶質シリコン層２１が存在することが分かる。一方、ｎ型ライトドープ層２２が存在しない従来の太陽電池では、第１パッシベーション層２０からｎ型非晶質シリコン層２１にかけてＰ濃度が連続的に増加している。
【0035】
図３に示すＰのデプスプロファイルには、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の近傍にＰ濃度が最低となる第１領域Ｘ１が存在し、Ｐ濃度が略一定となる第２領域Ｘ２を経て、Ｐ濃度が最大となる第３領域Ｘ３が存在している。また、第１領域Ｘ１と第２領域Ｘ２との間には、上に凸の第１変曲点Ａ１が存在し、第２領域Ｘ２と第３領域Ｘ３との間には、下に凸の第２変曲点Ａ２が存在している。このようなｎ型ドーパントのプロファイルを導入することにより、太陽電池１０の出力特性が特異的に改善される。なお、第１領域Ｘ１は第１パッシベーション層２０に、第２領域Ｘ２はｎ型ライトドープ層２２に、第３領域Ｘ３はｎ型非晶質シリコン層２１にそれぞれ対応する。
【0036】
ｎ型非晶質シリコン層２１におけるＰ濃度と、ｎ型ライトドープ層２２におけるＰ濃度の差ΔＣＰは、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、１×１０２１～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましく、１×１０２１～５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が特に好ましい。ΔＣＰが当該範囲内であれば、出力特性の改善効果がより顕著になる。ΔＣＰは、各層のＰ濃度の平均値の差、及び各層のＰ濃度の最大値の差の両方を意味する。
【0037】
第１パッシベーション層２０におけるＰ濃度は、上述のように、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面に近づくほど高くなっていてもよい。図３に示すＰのデプスプロファイルには、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１と第１パッシベーション層２０との海面に上に凸のピークが存在している。この場合、第１パッシベーション層２０を構成するｉ型非晶質シリコンのエピタキシャル成長が抑制され、より良質なパッシベーション性が得られる。当該ピークにおけるＰ濃度は、特に限定されないが、ｎ型ライトドープ層２２におけるＰ濃度の平均値より低いことが好ましい。
【0038】
［第２パッシベーション層］
第２パッシベーション層３０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面上に形成され、ウエハの第２主面側におけるキャリアの再結合を抑制する。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、第１パッシベーション層２０と同様に、第２主面のうち、第２主面の端縁から２ｍｍ以下の外周領域を除く領域に第２パッシベーション層３０が形成されている。第２パッシベーション層３０の厚みは、０．５～１５ｎｍが好ましく、１～１０ｎｍがより好ましく、２～５ｎｍが特に好ましい。
第２パッシベーション層３０は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面上に形成され、ウエハの第２主面側におけるキャリアの再結合を抑制する。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、第１パッシベーション層２０と同様に、第２主面のうち、第２主面の端縁から２ｍｍ以下の外周領域を除く領域に第２パッシベーション層３０が形成されている。第２パッシベーション層３０の厚みは、０．５～１５ｎｍが好ましく、１～１０ｎｍがより好ましく、２～５ｎｍが特に好ましい。
【0039】
第２パッシベーション層３０は、ｉ型非晶質シリコン層であることが好ましい。しかし、第２パッシベーション層３０には、太陽電池１０の製造過程において不純物が混入する場合があり、一般的には所定濃度のｐ型ドーパントが含まれている。第２パッシベーション層３０におけるｐ型ドーパントの濃度の平均値は、ｐ型非晶質シリコン層３１及びｐ型ライトドープ層３２におけるｐ型ドーパントの濃度の平均値より低く、３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。ｐ型ドーパントは特に限定されないが、一般的にはボロン（Ｂ）が用いられる。第２パッシベーション層３０には、さらに、水素、酸素、及び炭素が含まれていてもよい。
【0040】
なお、第２パッシベーション層３０におけるｐ型ドーパントの濃度は、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１との界面である第２主面に近づくほど高くなる濃度匂配を有していてもよい。この濃度勾配については、さらに後述する。
【0041】
［ｐ型非晶質シリコン層（第２非晶質シリコン層）］
ｐ型非晶質シリコン層３１は、第２パッシベーション層３０よりも高濃度のｐ型ドーパントを含み、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面側に形成されている。太陽電池１０において、ｐ型非晶質シリコン層３１は、ｐ型ライトドープ層３２を介して第２パッシベーション層３０上に形成されている。即ち、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面側には、第２パッシベーション層３０、ｐ型ライトドープ層３２、及びｐ型非晶質シリコン層３１が第２主面側から順に成膜されている。ｐ型非晶質シリコン層３１は、ｐ型ライトドープ層３２上の略全域に形成されることが好ましい。
ｐ型非晶質シリコン層３１は、第２パッシベーション層３０よりも高濃度のｐ型ドーパントを含み、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面側に形成されている。太陽電池１０において、ｐ型非晶質シリコン層３１は、ｐ型ライトドープ層３２を介して第２パッシベーション層３０上に形成されている。即ち、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面側には、第２パッシベーション層３０、ｐ型ライトドープ層３２、及びｐ型非晶質シリコン層３１が第２主面側から順に成膜されている。ｐ型非晶質シリコン層３１は、ｐ型ライトドープ層３２上の略全域に形成されることが好ましい。
【0042】
ｐ型非晶質シリコン層３１におけるｐ型ドーパントの濃度の平均値は、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、１×１０２０～１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましい。ｐ型非晶質シリコン層３１の厚みは、ｎ型非晶質シリコン層２１と同様に、３～３０ｎｍが好ましく、４～２０ｎｍがより好ましく、５～１５ｎｍが特に好ましい。ｐ型非晶質シリコン層３１は、第２パッシベーション層３０及びｐ型ライトドープ層３２よりも厚く形成されることが好ましく、例えば、第２パッシベーション層３０の厚みの３～５倍の厚みを有する。ｐ型非晶質シリコン層３１には、さらに、水素、酸素、及び炭素が含まれていてもよい。
【0043】
［ｐ型ライトドープ層（第４非晶質シリコン層）］
太陽電池１０は、上述の通り、第２パッシベーション層３０とｐ型非晶質シリコン層３１との間に形成され、第２パッシベーション層３０よりもｐ型ドーパントの濃度が高く、ｐ型非晶質シリコン層３１よりもｐ型ドーパントの濃度が低いｐ型ライトドープ層３２を備える。ｐ型ライトドープ層３２は、第２パッシベーション層３０上の略全域に形成されることが好ましい。第２パッシベーション層３０とｐ型ライトドープ層３２の積層構造を設けることにより、良好なパッシベーション性と低抵抗化を高度に両立できると考えられ、太陽電池１０の出力特性が大きく向上する。特に、ｎ型ライトドープ層２２及びｐ型ライトドープ層３２の両方を設けることにより、出力特性の改善効果がより顕著になる。
太陽電池１０は、上述の通り、第２パッシベーション層３０とｐ型非晶質シリコン層３１との間に形成され、第２パッシベーション層３０よりもｐ型ドーパントの濃度が高く、ｐ型非晶質シリコン層３１よりもｐ型ドーパントの濃度が低いｐ型ライトドープ層３２を備える。ｐ型ライトドープ層３２は、第２パッシベーション層３０上の略全域に形成されることが好ましい。第２パッシベーション層３０とｐ型ライトドープ層３２の積層構造を設けることにより、良好なパッシベーション性と低抵抗化を高度に両立できると考えられ、太陽電池１０の出力特性が大きく向上する。特に、ｎ型ライトドープ層２２及びｐ型ライトドープ層３２の両方を設けることにより、出力特性の改善効果がより顕著になる。
【0044】
ｐ型ライトドープ層３２におけるｐ型ドーパントの濃度の平均値は、１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、１×１０１９～５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましい。ｐ型ライトドープ層３２の厚みは、ｎ型ライトドープ層２２と同様に、３～２０ｎｍが好ましく、４～１５ｎｍがより好ましく、５～１０ｎｍが特に好ましい。ｐ型ライトドープ層３２の厚みは、例えば、第２パッシベーション層３０より厚く、ｐ型非晶質シリコン層３１より薄い。
【0045】
図４は、第２パッシベーション層３０、ｐ型ライトドープ層３２、及びｐ型非晶質シリコン層３１の厚み方向におけるｐ型ドーパントのデプスプロファイルを示す図である。なお、各層に含まれるｐ型ドーパントはボロン（Ｂ）である。図４には、比較として、従来の太陽電池におけるＢのデプスプロファイルを一点鎖線で示している。
【0046】
図４に示すように、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面上には、太陽電池１０の厚み方向にＢの濃度レベルがフラットになった領域であるｐ型ライトドープ層３２が存在している。また、Ｂのデプスプロファイルから、第２パッシベーション層３０とｎ型結晶性シリコンウエハ１１との間に、Ｂ濃度が低い第２パッシベーション層３０が存在し、ｐ型ライトドープ層３２上に、Ｂ濃度が高いｐ型非晶質シリコン層３１が存在することが分かる。一方、ｐ型ライトドープ層３２が存在しない従来の太陽電池では、第２パッシベーション層３０からｐ型非晶質シリコン層３１にかけてＢ濃度が連続的に増加している。
【0047】
図４に示すＢのデプスプロファイルには、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の近傍にＢ濃度が最低となる第１領域Ｙ１が存在し、Ｂ濃度が略一定となる第２領域Ｙ２を経て、Ｂ濃度が最大となる第３領域Ｙ３が存在している。また、第１領域Ｙ１と第２領域Ｙ２との間には、上に凸の第１変曲点Ｂ１が存在し、第２領域Ｙ２と第３領域Ｙ３との間には、下に凸の第２変曲点Ｂ２が存在している。このようなｐ型ドーパントのプロファイルを導入することにより、太陽電池１０の出力特性が特異的に改善される。なお、第１領域Ｙ１は第２パッシベーション層３０に、第２領域Ｙ２はｐ型ライトドープ層３２に、第３領域Ｙ３はｐ型非晶質シリコン層３１にそれぞれ対応する。
【0048】
ｐ型非晶質シリコン層３１におけるＢ濃度と、ｐ型ライトドープ層３２におけるＢ濃度の差ΔＣＢは、１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が好ましく、５×１０２０～５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３がより好ましく、５×１０２０～１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３が特に好ましい。ΔＣＢが当該範囲内であれば、出力特性の改善効果がより顕著になる。ΔＣＢは、各層のＰ濃度の平均値の差、及び各層のＰ濃度の最大値の差の両方を意味する。
【0049】
第２パッシベーション層３０におけるＢ濃度は、上述のように、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面に近づくほど高くなっていることが好ましい。図４に示すＢのデプスプロファイルには、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１と第２パッシベーション層３０との界面に、上に凸のピークが存在している。この場合、第２パッシベーション層３０を構成するｉ型非晶質シリコンのエピタキシャル成長が抑制され、より良質なパッシベーション性が得られる。当該ピークにおけるＢ濃度は、特に限定されないが、一例としては５×１０１８～１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ｐ型ライトドープ層３２におけるＰ濃度の平均値より低いことが好ましい。
【0050】
ｎ型ライトドープ層２２及びｐ型ライトドープ層３２の両方が設けられる場合において、ｐ型非晶質シリコン層３１におけるｎ型ドーパント濃度と、ｎ型ライトドープ層２２におけるｎ型ドーパント濃度との差ΔＣ１（ΔＣＰ）は、ｐ型非晶質シリコン層３１におけるｐ型ドーパント濃度と、ｐ型ライトドープ層３２におけるｐ型ドーパント濃度との差ΔＣ２（ΔＣＢ）よりも大きいことが好ましい。この場合、出力特性の改善効果がより顕著になる。ΔＣ１は、例えば、ΔＣ２の１．５～５倍である。
【0051】
以下、上述の構成を備えた太陽電池１０の製造方法について説明する。
【0052】
太陽電池１０の製造工程では、テクスチャ構造が形成されたｎ型結晶性シリコンウエハ１１を準備し、当該ウエハの第１主面に第１パッシベーション層２０を、第２面に第２パッシベーション層３０をそれぞれ形成する。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１には、両面又は片面にテクスチャ構造が形成されたｎ型単結晶シリコンウエハが用いられる。なお、テクスチャ構造を有さないウエハを用いてもよい。ｎ型結晶性シリコンウエハ１１に水素ラジカル処理を行いウエハ表面のクリーニングを行ってもよい。
【0053】
ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面には、第１パッシベーション層２０として、ドーパントを添加しない真正なｉ型非晶質シリコン層を成膜するが、第１パッシベーション層２０には、一般的に、低濃度のｎ型ドーパントが混入する。非晶質シリコン層は、触媒化学気相成長法（Ｃａｔ－ＣＶＤ：Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又はプラズマ化学気相成長法（ＰＥ－ＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成されることが好ましい。
【0054】
Ｃａｔ－ＣＶＤは、タングステンにより構成されるワイヤ（触媒体）を内部に配した真空チャンバに原料ガスを流入させ、電源により通電加熱されたワイヤで原料ガスを接触分解反応させ、生成された反応種（分解種）を対象物に堆積させる方法である。ＰＥ－ＣＶＤは、プラズマ源を搭載した真空チャンバに原料ガスを流入させ、電源からプラズマ源に電力供給することで、真空チャンバ内に放電プラズマを発生させ、プラズマで原料ガスを分解反応させ、生成された反応種を対象物上に堆積させる方法である。以下では、各非晶質シリコン層の成膜方法として、Ｃａｔ－ＣＶＤを例に挙げて説明する。
【0055】
第１パッシベーション層２０は、第１の真空チャンバで成膜される。具体的には、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１が導入された真空チャンバに、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを水素で希釈したものを供給し、通電加熱されたワイヤ表面で当該ガスを分解させる。この分解されたガスを、加熱されたｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第１主面に供給することにより、第１パッシベーション層２０が形成される。
【0056】
続いて、第１の真空チャンバで、第１パッシベーション層２０上にｎ型ライトドープ層２２を成膜する。ｎ型ライトドープ層２２の成膜には、シランにホスフィン（ＰＨ３）を混合し、水素で希釈した原料ガスを使用する。ホスフィンの濃度を変化させることによって、ｎ型ライトドープ層２２に含有されるＰ濃度を調整できる。具体的には、ｎ型ライトドープ層２２におけるＰ濃度が１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内となるように、ホスフィンの流量を制御する。
【0057】
次に、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の第２主面上に、第２パッシベーション層３０及びｐ型ライトドープ層３２をこの順で成膜する。第２パッシベーション層３０及びｐ型ライトドープ層３２は、第２の真空チャンバにおいてＣａｔ－ＣＶＤにより成膜される。なお、第２パッシベーション層３０として、ドーパントを添加しない真正なｉ型非晶質シリコン層を成膜するが、第２パッシベーション層３０には、一般的に、低濃度のｐ型ドーパントが混入する。
【0058】
ｐ型ライトドープ層３２の成膜には、シランにジボラン（Ｂ２Ｈ６）を混合し、水素で希釈した原料ガスを使用する。ホスフィンの濃度を変化させることによって、ｐ型ライトドープ層３２に含有されるＢ濃度を調整できる。具体的には、ｐ型ライトドープ層３２におけるＢ濃度が１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内となるように、ジボランの流量を制御する。
【0059】
次に、第３の真空チャンバにおいて、ｎ型ライトドープ層２２と同様の方法で、ｎ型ライトドープ層２２上にｎ型非晶質シリコン層２１を成膜する。このとき、ｎ型非晶質シリコン層２１におけるＰ濃度が１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内となるように、原料ガス中のホスフィンの流量を制御する。続いて、第４の真空チャンバにおいて、ｐ型ライトドープ層３２と同様の方法で、ｐ型ライトドープ層３２上にｐ型非晶質シリコン層３１を成膜する。このとき、ｐ型非晶質シリコン層３１におけるＢ濃度が１×１０２０～１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲内となるように、原料ガス中のジボランの流量を制御する。
【0060】
次に、ｎ型非晶質シリコン層２１上に透明導電層２５を、ｐ型非晶質シリコン層１５上に透明導電層３５をそれぞれ形成する。透明導電層２５，３５は、例えば、スパッタリングにより形成される。最後に、透明導電層２５上に集電極２６を、透明導電層３５上に集電極３６をそれぞれ形成することにより、上述の構成を備えた太陽電池１０が得られる。集電極２６，３６は、例えば、透明導電層２５，３５上に銀（Ａｇ）粒子を含有する導電性ペーストをスクリーン印刷により塗工して形成される。
【0061】
上述の製造工程によれば、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の両接合面をｉ型非晶質シリコン層でキャップしてからｎ型非晶質シリコン層２１及びｐ型非晶質シリコン層３１を成膜するので、両接合の不純物濃度が低減され、パッシベーション性が向上する。また、良好なパッシベーション性を確保しつつ、ｎ型非晶質シリコン層２１のドーパント濃度を高くすることができ、透明導電層２５との界面におけるコンタクト抵抗を低減できる。
【0062】
なお、第１の真空チャンバにおいて、第２パッシベーション層３０及びｐ型ライトドープ層３２を成膜した後、第２の真空チャンバにおいて、第１パッシベーション層２０、ｎ型ライトドープ層２２、及びｎ型非晶質シリコン層２１を成膜してもよい。その後、第３の真空チャンバにおいて、ｐ型ライトドープ層３２上にｐ型非晶質シリコン層３１を成膜する。この場合、成膜装置の台数を減らすことができる。
【0063】
以下、上述の構成を備えた太陽電池１０の効果について説明する。
【0064】
図５は、ｎ型ライトドープ層２２におけるｎ型ドーパント（Ｐ）のドープ量と太陽電池の出力との関係を示す図である。図５では、横軸として、ｎ型ライトドープ層２２の成膜時のシランに対するホスフィン（ドーピングガス）の流量比を示しており、この値が大きいほど、Ｐのドープ量が多いことを意味する。図５の縦軸に示す出力は、ホスフィンの流量がゼロである場合の太陽電池の出力を１００としたときの相対値である。なお、図５に示す各太陽電池は、ｐ型ライトドープ層３２を有さない。また、各太陽電池は、ｎ型ライトドープ層２２の成膜時におけるホスフィンの流量比以外を同じ条件として、上述の製造方法に従って製造したものである。
【0065】
図５から明らかであるように、ｎ型ライトドープ層２２の成膜時にホスフィンを混合して所定量のＰをドープすることにより、太陽電池１０の出力が大きく向上する。また、ホスフィンの流量比、即ちＰのドープ量には、出力特性を改善する上で好適な範囲が存在することが理解される。Ｐのドープ量の好適な範囲は、上述の通り、１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、当該濃度範囲は、ホスフィンの流量比を０．２又はその近傍に設定することで実現できる。
【0066】
図６は、ｐ型ライトドープ層３２におけるｐ型ドーパント（Ｂ）のドープ量と太陽電池の出力との関係を示す図である。図６では、横軸として、ｐ型ライトドープ層３２の成膜時のシランに対するジボラン（ドーピングガス）の流量比を示しており、この値が大きいほど、Ｂのドープ量が多いことを意味する。図６の縦軸に示す出力は、ジボランの流量がゼロである場合の太陽電池の出力を１００としたときの相対値である。なお、図６に示す各太陽電池は、ｎ型ライトドープ層２２を有さない。また、各太陽電池は、ｐ型ライトドープ層３２の成膜時におけるジボランの流量比以外を同じ条件として、上述の製造方法に従って製造したものである。
【0067】
図６から明らかであるように、ｐ型ライトドープ層３２の成膜時にジボランを混合して所定量のＢをドープすることにより、太陽電池１０の出力が大きく向上する。また、ジボランの流量比、即ちＢのドープ量には、出力特性を改善する上で好適な範囲が存在することが理解される。Ｂのドープ量の好適な範囲は、上述の通り、１×１０１８～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、当該濃度範囲は、ジボランの流量比を０．１又はその近傍に設定することで実現できる。
【0068】
以上のように、上述の構成を備えた太陽電池１０は、従来の太陽電池と比べて出力特性に優れる。太陽電池１０によれば、第２パッシベーション層３０上にｎ型ライトドープ層２２を設けることで、ｎ型結晶性シリコンウエハ１１の接合面における良好なパッシベーション性と低抵抗を両立することができ、その結果、出力特性が向上したものと考えられる。特に、ｎ型ライトドープ層２２と共にｐ型ライトドープ層３２を設けた場合は、出力特性の改善効果がより顕著になる。
【0069】
なお、上述の実施形態は、本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更が可能である。上述の実施形態では、ｎ型結晶性シリコンウエハの第１主面及び第２主面の近傍にドーパント濃度が他の領域よりも高い高ドープ領域を設けたが、高ドープ領域が存在しないシリコンウエハを用いることも可能である。また、各非晶質シリコン層は、実質的に非晶質と認められるものであればよく、例えば、一部に微結晶領域が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【0070】
１０ 太陽電池、１１ ｎ型結晶性シリコンウエハ、１２，１３ 高ドープ領域、２０ 第１パッシベーション層、２１ ｎ型非晶質シリコン層、２２ ｎ型ライトドープ層、２５，３５ 透明導電層、３５，３６ 集電極、３０ 第２パッシベーション層、３１ ｐ型非晶質シリコン層、３２ ｐ型ライトドープ層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
