特開 2023-104311 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023104311

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】太陽電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0224 20060101AFI20230721BHJP

   H01L 31/0747 20120101ALI20230721BHJP

   H01L 21/288 20060101ALI20230721BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 260

H01L31/06 455

H01L21/288 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005220

(22)【出願日】2022-01-17

(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】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】藤本 貴久

【テーマコード（参考）】

4M104

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

4M104AA01

4M104AA07

4M104AA08

4M104BB04

4M104BB05

4M104BB08

4M104BB36

4M104CC01

4M104DD24

4M104DD33

4M104DD37

4M104DD43

4M104DD52

4M104DD53

4M104DD64

4M104DD74

4M104DD79

4M104DD89

4M104FF02

4M104FF13

4M104GG05

4M104HH15

4M104HH16

5F151AA02

5F151AA05

5F151BA14

5F151CB21

5F151CB24

5F151CB27

5F151DA03

5F151DA07

5F151DA10

5F151FA02

5F151FA04

5F151GA04

5F151GA15

5F151HA03

5F251AA02

5F251AA05

5F251BA14

5F251CB21

5F251CB24

5F251CB27

5F251DA03

5F251DA07

5F251DA10

5F251FA02

5F251FA04

5F251GA04

5F251GA15

5F251HA03

(57)【要約】

【課題】製造プロセスの簡略化を図りつつ、太陽電池の性能向上が可能な太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池の製造方法は、下地層２９ｌ，３９ｌの材料膜を形成する工程と、第１領域７と第２領域８との境界における下地層の材料膜上にレジストを形成する工程と、レジストをマスクとして利用するめっき法を用いて、パターン化されためっき層２９ｕ，３９ｕを形成する工程と、めっき層および下地層の材料膜を加熱するアニール工程と、レジストを除去する工程と、めっき層をマスクとして利用するエッチング法を用いて、パターン化された下地層２９ｌ，３９ｌを形成する工程と、をこの順で含む。アニール工程では、めっき層の露出表面に酸化膜が形成され、下地層形成工程では、めっき層の露出表面に形成された酸化膜が除去される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、前記半導体基板の一方主面側の一部である第１領域に順に積層された第１導電型半導体層および第１金属電極層と、前記半導体基板の前記一方主面側の他の一部である第２領域に順に積層された第２導電型半導体層および第２金属電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、
前記第１金属電極層および前記第２金属電極層の各々は、下地層とめっき層とを有し、
前記太陽電池の製造方法は、
前記半導体基板の前記一方主面側の前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の上に、前記第１領域および前記第２領域に跨って一連の前記下地層の材料膜を形成する下地層材料膜形成工程と、
前記第１領域と前記第２領域との境界における前記下地層の材料膜の上にレジストを形成するレジスト形成工程と、
前記レジストをマスクとして利用するめっき法を用いて、前記第１領域および前記第２領域の各々における前記下地層の材料膜の上に、パターン化された前記めっき層を形成するめっき層形成工程と、
前記めっき層および前記下地層の材料膜を加熱するアニール工程と、
前記レジストを除去するレジスト除去工程と、
前記めっき層をマスクとして利用するエッチング法を用いて、前記下地層の材料膜をエッチングすることにより、前記第１領域および前記第２領域の各々に、パターン化された前記下地層を形成する下地層形成工程と、
をこの順で含み、
前記アニール工程では、前記めっき層の露出表面に酸化膜が形成され、
前記下地層形成工程では、前記めっき層の露出表面に形成された前記酸化膜が除去される、
太陽電池の製造方法。

【請求項2】

前記レジスト形成工程では、パターン印刷法を用いて、樹脂材料および溶媒を含む印刷材料を印刷して硬化させて、パターン化された前記レジストを形成する、
請求項１に記載の太陽電池の製造方法。

【請求項3】

前記アニール工程における加熱温度は、前記レジスト形成工程における硬化時の温度よりも高い、請求項２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、裏面電極型の太陽電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池として、裏面側のみに電極が形成された裏面電極型（バックコンタクト型、裏面接合型ともいう。）の太陽電池が知られている。このような太陽電池は、半導体基板と、半導体基板の裏面側に順に積層された第１導電型半導体層および第１電極層と、半導体基板の裏面側の他の一部に順に積層された第２導電型半導体層および第２電極層とを備える。第１電極層と第２電極層とは、金属電極層を含み、短絡を防止するために互いに分離される。

【0003】

特許文献１には、レジストをマスクとして用いるめっき法を用いて金属電極層を形成する製造プロセスが開示されている。この製造プロセスでは、
・裏面全面に形成された下地層（シード層）上の、電極層分離箇所にレジストを形成し、
・その後、レジストをマスクとして分離されためっき層を形成し、
・その後、レジストを除去し、電極層分離箇所の下地層をエッチングする。
これにより、下地層とめっき層とからなる分離された金属電極層を形成する。このように、めっき法を用いて金属電極層を形成する製造プロセスによれば、太陽電池の製造プロセスの簡略化が可能である。

【0004】

一方、特許文献２には、めっき層の結晶化の促進を目的として、めっき層を加熱する技術が開示されている。このように、めっき層を加熱することにより、めっき層の結晶化が促進し、めっき層の低抵抗化が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１３９０２０号

【特許文献2】特開平６－２９５６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献２に記載のめっき層の結晶化の技術を、特許文献１に記載の太陽電池の製造プロセスに適用して、金属電極層（めっき層および下地層）の低抵抗化を図り、太陽電池の出力向上、すなわち太陽電池の性能向上を図ることが考えられる。

【0007】

しかし、例えば、特許文献１に記載の太陽電池の製造プロセスの最後に、特許文献２に記載のめっき層の結晶化の技術を適用すると、加熱工程（アニール工程）において、金属電極層（めっき層および下地層）の露出表面が酸化され、金属電極層の露出表面に酸化膜が形成されてしまう。そのため、金属電極層と配線部材とのコンタクト抵抗が増大し、太陽電池の出力低下、すなわち太陽電池の性能低下が生じてしまう。すると、金属電極層と配線部材とのコンタクト抵抗の増大による太陽電池の性能低下によって、金属電極層の低抵抗化による太陽電池の性能向上の効果が低減してしまう。

【0008】

本発明は、製造プロセスの簡略化を図りつつ、太陽電池の性能向上が可能な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】

【0009】

本発明に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板と、前記半導体基板の一方主面側の一部である第１領域に順に積層された第１導電型半導体層および第１金属電極層と、前記半導体基板の前記一方主面側の他の一部である第２領域に順に積層された第２導電型半導体層および第２金属電極層とを備える裏面電極型の太陽電池の製造方法であって、前記第１金属電極層および前記第２金属電極層の各々は、下地層とめっき層とを有し、前記太陽電池の製造方法は、前記半導体基板の前記一方主面側の前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の上に、前記第１領域および前記第２領域に跨って一連の前記下地層の材料膜を形成する下地層材料膜形成工程と、前記第１領域と前記第２領域との境界における前記下地層の材料膜の上にレジストを形成するレジスト形成工程と、前記レジストをマスクとして利用するめっき法を用いて、前記第１領域および前記第２領域の各々における前記下地層の材料膜の上に、パターン化された前記めっき層を形成するめっき層形成工程と、前記めっき層および前記下地層の材料膜を加熱するアニール工程と、前記レジストを除去するレジスト除去工程と、前記めっき層をマスクとして利用するエッチング法を用いて、前記下地層の材料膜をエッチングすることにより、前記第１領域および前記第２領域の各々に、パターン化された前記下地層を形成する下地層形成工程と、をこの順で含む。前記アニール工程では、前記めっき層の露出表面に酸化膜が形成され、前記下地層形成工程では、前記めっき層の露出表面に形成された前記酸化膜が除去される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、製造プロセスの簡略化を図りつつ、太陽電池の性能向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図である。

【図2】図１に示す太陽電池におけるII－II線断面図である。

【図3】図２に示す太陽電池における部分IIIの一例の拡大断面図である。

【図4A】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における半導体層形成工程を示す図である。

【図4B】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層材料膜形成工程および金属電極層の下地層材料膜形成工程を示す図である。

【図4C】本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジスト形成工程を示す図である。

【図4D】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における金属電極層のめっき層形成工程を示す図である。

【図4E】本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるアニール工程を示す図である。

【図4F】本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジスト除去工程を示す図である。

【図4G】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層形成工程および金属電極層の下地層形成工程を示す図である。

【図5】図４Ｃおよび図４Ｄに示す太陽電池の製造方法におけるレジスト形成工程および金属電極層のめっき層形成工程における部分Vの一例の拡大断面図である。

【図6】比較例に係る太陽電池の製造方法であって、製造プロセスの最後に行うアニール工程の一例の断面図であって、図１に示すII－II線相当の断面図である。

【図7A】図３に示す本実施形態に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分III相当の拡大断面図である。

【図7B】本実施形態の変形例に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分III相当の拡大断面図である。

【図7C】本実施形態の変形例に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分III相当の拡大断面図である。

【図7D】本実施形態の変形例に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分III相当の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

【0013】

（太陽電池）
図１は、本実施形態に係る太陽電池を裏面側からみた図であり、図２は、図１に示す太陽電池におけるII－II線断面図である。図１および図２に示す太陽電池１は、裏面電極型（バックコンタクト型、裏面接合型ともいう。）であってヘテロ接合型の太陽電池である。

【0014】

太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の主面において第１領域７と第２領域８とを有する。以下では、半導体基板１１の主面のうちの受光する側の主面を受光面とし、半導体基板１１の主面のうちの受光面の反対側の主面（一方主面）を裏面とする。

【0015】

第１領域７は、いわゆる櫛型の形状をなし、櫛歯に相当する複数のフィンガー部７ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部７ｂとを有する。バスバー部７ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に沿って第１方向（Ｘ方向）に延在し、フィンガー部７ｆは、バスバー部７ｂから、第１方向に交差する第２方向（Ｙ方向）に延在する。

【0016】

同様に、第２領域８は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部８ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部８ｂとを有する。バスバー部８ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿って第１方向（Ｘ方向）に延在し、フィンガー部８ｆは、バスバー部８ｂから、第２方向（Ｙ方向）に延在する。

【0017】

フィンガー部７ｆとフィンガー部８ｆとは、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に設けられている。なお、第１領域７および第２領域８は、ストライプ状に形成されてもよい。

【0018】

図２に示すように、太陽電池１は、半導体基板１１の受光面側に順に積層されたパッシベーション層１３および光学調整層１５を備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の裏面側の一部（第１領域７）に順に積層されたパッシベーション層２３、第１導電型半導体層２５および第１電極層２７を備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の裏面側の他の一部（第２領域８）に順に積層されたパッシベーション層３３、第２導電型半導体層３５および第２電極層３７を備える。

【0019】

半導体基板１１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｎ型ドーパントがドープされたｎ型の半導体基板である。なお、半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｐ型ドーパントがドープされたｐ型の半導体基板であってもよい。ｎ型ドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）が挙げられる。ｐ型ドーパントとしては、例えばホウ素（Ｂ）が挙げられる。半導体基板１１は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する光電変換基板として機能する。

【0020】

半導体基板１１の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力（照度によらず安定した出力）が得られる。

【0021】

半導体基板１１は、裏面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、半導体基板１１に吸収されず通過してしまった光の回収効率が高まる。

【0022】

また、半導体基板１１は、受光面側に、テクスチャ構造と呼ばれるピラミッド型の微細な凹凸構造を有していてもよい。これにより、受光面において入射光の反射が低減し、半導体基板１１における光閉じ込め効果が向上する。

【0023】

パッシベーション層１３は、半導体基板１１の受光面側に形成されている。パッシベーション層２３は、半導体基板１１の裏面側の第１領域７に形成されている。パッシベーション層３３は、半導体基板１１の裏面側の第２領域８に形成されている。パッシベーション層１３，２３，３３は、例えば真性（ｉ型）アモルファスシリコン材料を主成分とする材料で形成される。パッシベーション層１３，２３，３３は、半導体基板１１で生成されたキャリアの再結合を抑制し、キャリアの回収効率を高める。

【0024】

光学調整層１５は、半導体基板１１の受光面側のパッシベーション層１３上に形成されている。光学調整層１５は、入射光の反射を防止する反射防止層として機能するとともに、半導体基板１１の受光面側およびパッシベーション層１３を保護する保護層として機能する。光学調整層１５は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、または酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）のようなそれらの複合物等の絶縁体材料で形成される。

【0025】

第１導電型半導体層２５は、パッシベーション層２３上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第１領域７に形成されている。一方、第２導電型半導体層３５は、パッシベーション層３３上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第２領域８に形成されている。すなわち、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５は、帯状の形状をなし、Ｙ方向に延在する。第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５とは、Ｘ方向に交互に並んでいる。第２導電型半導体層３５の一部は、隣接する第１導電型半導体層２５の一部の上に重なっていてもよい（図示省略）。

【0026】

第１導電型半導体層２５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第１導電型半導体層２５は、例えばアモルファスシリコン材料にｐ型ドーパント（例えば、上述したホウ素（Ｂ））がドープされたｐ型の半導体層である。

【0027】

第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料にｎ型ドーパント（例えば、上述したリン（Ｐ））がドープされたｎ型の半導体層である。なお、第１導電型半導体層２５がｎ型の半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型の半導体層であってもよい。

【0028】

第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第１領域７に形成されている。一方、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第２領域８に形成されている。すなわち、第１電極層２７および第２電極層３７は、帯状の形状をなし、Ｙ方向に延在する。第１電極層２７と第２電極層３７とは、Ｘ方向に交互に設けられている。

【0029】

第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に順に積層された第１透明電極層２８および第１金属電極層２９を有する。一方、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に順に積層された第２透明電極層３８および第２金属電極層３９を有する。第１金属電極層２９は、下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの２層構造であり、第２金属電極層３９は、下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの２層構造である。

【0030】

第１透明電極層２８および第２透明電極層３８は、透明な導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムおよび酸化スズの複合酸化物）、ＺｎＯ（Zinc Oxide：酸化亜鉛）等が挙げられる。

【0031】

第１金属電極層２９における下地層２９ｌおよび第２金属電極層３９における下地層３９ｌは、例えばスパッタリング等のＰＶＤ法を用いて形成された銀、銅、アルミニウム等の金属材料を含む。一方、第１金属電極層２９におけるめっき層２９ｕおよび第２金属電極層３９におけるめっき層３９ｕは、例えばめっき法を用いて形成された銀、銅、ニッケル等の金属材料を含む。

【0032】

第１電極層２７および第２電極層３７は、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に並んでいる。すなわち、第１透明電極層２８および第２透明電極層３８は、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に並んでいる。また、第１金属電極層２９および第２金属電極層３９は、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に並んでいる。第１透明電極層２８と第２透明電極層３８とは互いに分離されており、第１金属電極層２９と第２金属電極層３９とも互いに分離されている。

【0033】

図３は、図２に示す太陽電池における部分IIIの一例の拡大断面図である。後述するように、第１金属電極層２９におけるめっき層２９ｕおよび第２金属電極層３９におけるめっき層３９ｕを形成する際のレジストとして、パターン印刷レジストを用いる場合、図３に示すような構造となってもよい。

【0034】

図３に示すように、第１金属電極層２９における下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの間における、少なくとも第１領域７と第２領域８との境界側の端部には、樹脂膜４１が偏在していてもよい。

【0035】

詳説すれば、下地層２９ｌは、比較的に薄く、半導体基板１１の凹凸構造（テクスチャ構造）に応じた凹凸構造を有している。樹脂膜４１は、下地層２９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の谷部とめっき層２９ｕとの間に介在している。樹脂膜４１は、海島構造の海状に（すなわち連続して）形成されていてもよいし、海島構造の島状に（すなわち連続せずに）形成されていてもよい。下地層２９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の谷部は、樹脂膜４１によって平坦化されていると好ましい。

【0036】

一方、下地層２９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の山部は、めっき層２９ｕと接している。また、下地層２９ｌの端部以外における凹凸構造の谷部および山部は、めっき層２９ｕと接している。

【0037】

同様に、第２金属電極層３９における下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの間における、少なくとも第１領域７と第２領域８との境界側の端部には、樹脂膜４１が偏在していてもよい。

【0038】

詳説すれば、下地層３９ｌは、比較的に薄く、半導体基板１１の凹凸構造（テクスチャ構造）に応じた凹凸構造を有している。樹脂膜４１は、下地層３９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の谷部とめっき層３９ｕとの間に介在している。樹脂膜４１は、海島構造の海状に（すなわち連続して）形成されていてもよいし、海島構造の島状に（すなわち連続せずに）形成されていてもよい。下地層３９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の谷部は、樹脂膜４１によって平坦化されていると好ましい。

【0039】

一方、下地層３９ｌの少なくとも端部における凹凸構造の山部は、めっき層３９ｕと接している。また、下地層３９ｌの端部以外における凹凸構造の谷部および山部は、めっき層３９ｕと接している。

【0040】

（太陽電池の製造方法）
次に、図４Ａ～図４Ｇを参照して、本実施形態に係る太陽電池の製造方法について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における半導体層形成工程を示す図であり、図４Ｂは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層材料膜形成工程および金属電極層の下地層材料膜形成工程を示す図である。また、図４Ｃは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジスト形成工程を示す図であり、図４Ｄは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における金属電極層のめっき層形成工程を示す図である。また、図４Ｅは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるアニール工程を示す図であり、図４Ｆは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法におけるレジスト除去工程を示す図である。また、図４Ｇは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明電極層形成工程および金属電極層の下地層形成工程を示す図である。図４Ａ～図４Ｇでは、半導体基板１１の裏面側を示し、半導体基板１１の表面側を省略する。

【0041】

まず、図４Ａに示すように、半導体基板１１の裏面側の一部に、具体的には第１領域７に、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５を形成する（半導体層形成工程）。例えば、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全てにパッシベーション層材料膜および第１導電型半導体層材料膜を製膜した後、フォトリソグラフィ技術または印刷技術を用いて生成するレジスト、またはメタルマスク、を利用したエッチング法を用いて、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５をパターニングしてもよい。

【0042】

なお、ｐ型半導体層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えばオゾンを含有するフッ酸、または硝酸とフッ酸の混合液のような酸性溶液が挙げられ、ｎ型半導体層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば水酸化カリウム水溶液のようなアルカリ性溶液が挙げられる。

【0043】

または、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側にパッシベーション層および第１導電型半導体層を積層する際に、マスクを用いて、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５の製膜およびパターニングを同時に行ってもよい。

【0044】

次に、半導体基板１１の裏面側の他の一部に、具体的には第２領域８に、パッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５を形成する（半導体層形成工程）。例えば、上述同様に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全てにパッシベーション層材料膜および第２導電型半導体層材料膜を製膜した後、フォトリソグラフィ技術または印刷技術を用いて生成するレジスト、またはメタルマスク、を利用したエッチング法を用いて、パッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５をパターニングしてもよい。

【0045】

または、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側にパッシベーション層および第２導電型半導体層を積層する際に、マスクを用いて、パッシベーション層３３および第２導電型半導体層３５の製膜およびパターニングを同時に行ってもよい。

【0046】

なお、この半導体層形成工程において、半導体基板１１の受光面側の全面に、パッシベーション層１３を形成してもよい（図示省略）。

【0047】

次に、図４Ｂに示すように、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５上に、第１領域７および第２領域８に跨って一連の透明電極層材料膜２８Ｚを形成する（透明電極層材料膜形成工程）。透明電極層材料膜２８Ｚの形成方法としては、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法等が用いられる。

【0048】

次に、透明電極層材料膜２８Ｚ上に、すなわち第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５上に、第１領域７および第２領域８に跨って一連の下地層材料膜２９ｌＺを形成する（下地層材料膜形成工程）。下地層材料膜２９ｌＺの形成方法としては、例えばスパッタリング等のＰＶＤ法が用いられる。

【0049】

次に、図４Ｃに示すように、第１領域７と第２領域８との境界における下地層材料膜２９ｌＺ上に、レジスト４０を形成する（レジスト形成工程）。レジスト４０の形成方法としては、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィ法または印刷法が挙げられる。これらの中でも、製造プロセスの簡略化の観点で、印刷法が好ましい。特に、スクリーン印刷またはグラビア印刷のようなプレス印刷、またはインクジェット印刷のような吐出印刷等のパターン印刷法が好ましい。

【0050】

パターン印刷法では、樹脂材料および溶媒を含む印刷材料を印刷して焼成（硬化）することにより、パターン化されたレジスト４０を形成する。レジストの焼成時（硬化時）の温度としては、例えば８０℃以上１４０℃以下である。このとき、図５に示すように、印刷材料における樹脂材料が染み出してなる樹脂膜４１が、下地層材料膜２９ｌＺの凹凸構造（テクスチャ構造）の谷部に形成される。

【0051】

樹脂膜４１は、図５に示すように、レジスト４０の間、すなわち第１領域７および第２領域８の全てにおける凹凸構造の谷部に形成されてもよいし、図３に示すように、レジスト４０の間における、第１領域７と第２領域８との境界側の端部に凹凸構造の谷部に形成されてもよい。

【0052】

次に、図４Ｄに示すように、レジスト４０をマスクとして利用するめっき法を用いて、第１領域７における下地層材料膜２９ｌＺ上に、パターン化されためっき層２９ｕを形成し、第２領域８における下地層材料膜２９ｌＺ上に、パターン化されためっき層３９ｕを形成する（めっき金属電極層形成工程）。なお、レジスト４０がパターン印刷レジストである場合、図５に示すように、めっき層２９ｕが、下地層材料膜２９ｌＺの少なくとも端部における凹凸構造の谷部における樹脂膜４１の上、および、下地層材料膜２９ｌＺにおける凹凸構造の山部の上、に形成される。

【0053】

次に、図４Ｅに示すように、大気雰囲気下で、半導体基板１１を加熱することによって、めっき層２９ｕ，３９ｕおよび下地層材料膜２９ｌＺを加熱するアニールを行う（アニール工程）。これにより、めっき層２９ｕ，３９ｕおよび下地層材料膜２９ｌＺ（すなわち、下地層２９ｌ，３９ｌ）の結晶化が促進される。アニール工程における加熱温度は、上述したレジスト形成工程におけるレジストの焼成時（硬化時）の温度よりも高いことが好ましい。例えば、加熱温度は、１１０℃以上２５０℃以下であると好ましく、１３０℃以上２００℃以下であるとより好ましく、１４０℃以上１７０℃以下であると更に好ましい。加熱温度が１１０℃未満であると、アニール効果が十分に得られない。一方、加熱温度が２５０℃を超えると、アモルファスシリコンの膜質が低下する可能性があり、また、後述するレジスト除去工程においてレジストの剥離性が低下する可能性がある。このとき、めっき層２９ｕ，３９ｕの露出表面が酸化され、めっき層２９ｕ，３９ｕの露出表面に酸化膜２９Ｏが形成される。

【0054】

次に、図４Ｆに示すように、レジスト４０を除去する（レジスト除去工程）。レジスト除去溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液が用いられる。

【0055】

次に、図４Ｇに示すように、めっき層２９ｕおよびめっき層３９ｕをマスクとして利用するエッチング法を用いて、下地層材料膜２９ｌＺおよび透明電極層材料膜２８Ｚをエッチングすることにより、第１領域７に、パターン化された第１透明電極層２８および下地層２９ｌを形成し、第２領域８に、パターン化された第２透明電極層３８および下地層３９ｌを形成する（透明電極層形成工程、および、下地層形成工程）。このとき、めっき層２９ｕ，３９ｕの露出表面に形成された酸化膜２９Ｏが除去される。これにより、下地層２９ｌとめっき層２９ｕとからなる第１金属電極層２９、および、下地層３９ｌとめっき層３９ｕとからなる第２金属電極層３９が形成される。また、第１透明電極層２８と第１金属電極層２９とからなる第１電極層２７、および、第２透明電極層３８および第２金属電極層３９とからなる第２電極層３７が形成される。

【0056】

下地層材料膜２９ｌＺおよび透明電極層材料膜２８Ｚの同時エッチングのエッチング溶液としては、例えば透明電極層材料膜２８ＺがＩＴＯで下地層材料膜２９ｌＺが銅である場合には、過硫酸アンモニウム（過硫安）等の酸化剤と塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液との混合溶液が挙げられる。

【0057】

その後、半導体基板１１の受光面側の全面に、光学調整層１５を形成する（図示省略）。以上の工程により、図１および図２に示す本実施形態の裏面電極型の太陽電池１が得られる。

【0058】

以上説明したように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、めっき法を用いて金属電極層２９，３９におけるめっき層２９ｕ，３９ｕを形成する。更には、レジスト４０をマスクとして用いるめっき法を用いて、直接に（製膜とパターニングとを同時に行い）、金属電極層２９，３９におけるめっき層２９ｕ，３９ｕを形成する。これにより、太陽電池の製造プロセスの簡略化および低コスト化が可能である。

【0059】

また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、めっき法において、パターン印刷法を用いて、樹脂材料および溶媒を含む印刷材料を印刷して焼成（硬化）することにより、直接に（製膜とパターニングとを同時に行い）、パターン化されたレジスト４０を形成してもよい。これにより、例えばフォトリソグラフィ技術を用いたレジスト形成と比較して、レジスト形成の簡略化および低コスト化が可能である。そのため、太陽電池の製造プロセスの簡略化および低コスト化が可能である。

【0060】

また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、金属電極層２９，３９の材料として、比較的に高価な公知のＡｇペーストに代えて、比較的に安価な金属、例えばＣｕを用いてもよい。これにより、太陽電池の低コスト化が可能である。

【0061】

更に、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、アニール工程によって、金属電極層２９，３９（めっき層２９ｕ，３９ｕおよび下地層２９ｌ，３９ｌ）の結晶化が促進されるため、電極層２７，３７の低抵抗化が可能となり、太陽電池１の出力向上、すなわち太陽電池１の性能向上が可能となる。

【0062】

ところで、金属電極層（めっき層および下地層）の結晶化が目的であれば、一般には、アニール工程は、製造プロセスの最後、すなわち下地層のエッチング工程後に行われることが考えられる。しかし、アニール工程が下地層のエッチング工程後に行われると、図６に示すように、アニール工程において、金属電極層２９，３９（めっき層２９ｕ，３９ｕおよび下地層２９ｌ，３９ｌ）の露出表面が酸化され、金属電極層２９，３９の露出表面に酸化膜２９Ｏが形成されてしまう。そのため、電極層２７，３７と配線部材とのコンタクト抵抗が増大し、太陽電池１の出力低下、すなわち太陽電池１の性能低下が生じてしまう。すると、電極層２７，３７と配線部材とのコンタクト抵抗の増大による太陽電池１の性能低下によって、電極層２７，３７の低抵抗化による太陽電池１の性能向上の効果が低減してしまう（問題点１）。

【0063】

また、下地層のエッチング工程後では、第１領域７と第２領域８との境界領域において半導体層２５（２３），３５（３３）が露出している。そのため、アニール工程が下地層のエッチング工程後に行われると、図６に示すように、アニール工程において、金属電極層２９，３９を構成するＣｕが半導体層２５（２３），３５（３３）および半導体基板１１に拡散してしまう。Ｃｕが半導体層２５（２３），３５（３３）および半導体基板１１に拡散すると、太陽電池１の光電変換特性の低下、すなわち太陽電池１の信頼性の低下が生じてしまう（問題点２）。

【0064】

上述した問題点１に関し、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、アニール工程が下地層のエッチング工程前に行われるため、アニール工程において、金属電極層２９，３９（めっき層２９ｕ，３９ｕおよび下地層２９ｌ，３９ｌ）の露出表面が酸化されて、金属電極層２９，３９の露出表面に酸化膜２９Ｏが形成されても（図４Ｆ）、その後の下地層のエッチング工程において、金属電極層２９，３９の露出表面の酸化膜２９Ｏが除去される（図４Ｇ）。そのため、金属電極層２９，３９の露出表面の酸化膜２９Ｏに起因して、電極層２７，３７と配線部材とのコンタクト抵抗が増大することがなく、太陽電池１の出力低下、すなわち太陽電池１の性能低下が生じることがない。したがって、電極層２７，３７の低抵抗化による太陽電池１の性能向上の効果が低減することがない。

【0065】

上述した問題点２に関し、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、アニール工程が下地層のエッチング工程前に行われるため、すなわち、第１領域７と第２領域８との境界領域において半導体層２５（２３），３５（３３）が露出していない下地層のエッチング工程前にアニール工程が行われるため（図４Ｆ）、アニール工程において、金属電極層２９，３９を構成するＣｕが拡散しても、半導体層２５（２３），３５（３３）および半導体基板１１には拡散されない。したがって、Ｃｕの拡散に起因して、太陽電池１の光電変換特性の低下、すなわち太陽電池１の信頼性の低下が生じることがない。

【0066】

また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、アニール工程においてめっき層２９ｕ，３９ｕの結晶化が促進されるため、その後の下地層のエッチング工程において、めっき層２９ｕ，３９ｕがエッチングされ難くなり、マスクとした好適に機能する。

【0067】

更に、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、アニール工程がレジスト剥離工程前に行われるため、アニール工程において、めっき層２９ｕ，３９ｕの結晶化の促進により半導体基板が反ることを（例えば、図４Ｅにおいて上に凸の弧状）、めっき層２９ｕ，３９ｕの間に存在するレジスト４０によって抑制することができる。これにより、後の下地層のエッチング工程において、薬液処理のためのカセットに半導体基板をセットし易くする。

【0068】

また、アニール工程において、下地層２９ｌ，３９ｌがレジスト４０の覆われ酸化されないため（図４Ｅ）、後の下地層のエッチング工程において、均一なエッチングを行うことができる。

【0069】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、図３に示すように、第１金属電極層２９における下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの間、および、第２金属電極層３９における下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの間であって、凹凸構造の谷部に、樹脂膜４１が偏在している太陽電池を例示した。しかし、本発明はこれに限定されず、太陽電池の製造プロセスにおけるエッチング度合いによって、様々な形態の太陽電池が考えられる。ここで、以下に説明する太陽電池の比較例との比較のために、図３に示す本実施形態に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分IIIの拡大断面図を、図７Ａに示し直す。図７Ａでは、図３において、第１導電型半導体層２５とパッシベーション層２３とを纏めて示す。図７Ｂ～図７Ｄは、本実施形態の変形例に係る太陽電池の一例の部分拡大断面図であって、図２に示す部分III相当の拡大断面図である。

【0070】

図７Ｂに示すように、太陽電池１では、第１金属電極層２９における下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの間、および、第２金属電極層３９における下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの間であって、凹凸構造の谷部に偏在していた樹脂膜４１がエッチングされて除去されていてもよい。例えば、上述したレジスト除去工程において、樹脂膜４１がエッチングされて除去される。

【0071】

これにより、太陽電池１では、第１金属電極層２９における、少なくとも第１領域７と第２領域８との境界側の端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、空間が存在していてもよい。より詳説すれば、第１金属電極層２９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、下地層２９ｌが存在しており、凹凸構造の谷部における下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの間には、樹脂膜４１が介在せず、空間が介在していてもよい。

【0072】

同様に、太陽電池１では、第２金属電極層３９における、少なくとも第１領域７と第２領域８との境界側の端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、空間が存在していてもよい。より詳説すれば、第２金属電極層３９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、下地層３９ｌが存在しており、凹凸構造の谷部における下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの間には、樹脂膜４１が介在せず、空間が介在していてもよい。

【0073】

或いは、図７Ｃに示すように、太陽電池１では、更に、下地層２９ｌ，３９ｌがエッチングされて除去されていてもよく、更に、透明電極層２８，３８がエッチングされて除去されていてもよい。例えば、上述した透明電極層形成工程および下地層形成工程において、下地層２９ｌ，３９ｌおよび透明電極層２８，３８がエッチングされて除去される。

【0074】

これにより、太陽電池１では、第１金属電極層２９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、樹脂膜４１および下地層２９ｌが存在せず、空間が存在してもよい。或いは、太陽電池１では、第１金属電極層２９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、樹脂膜４１、下地層２９ｌおよび透明電極層２８が存在せず、空間が存在してもよい。

【0075】

同様に、太陽電池１では、第２金属電極層３９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、樹脂膜４１および下地層３９ｌが存在せず、空間が存在してもよい。或いは、太陽電池１では、第２金属電極層３９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、樹脂膜４１、下地層３９ｌおよび透明電極層３８が存在せず、空間が存在してもよい。

【0076】

或いは、図７Ｄに示すように、太陽電池１では、第１金属電極層２９における下地層２９ｌとめっき層２９ｕとの間、および、第２金属電極層３９における下地層３９ｌとめっき層３９ｕとの間であって、凹凸構造の谷部に偏在していた樹脂膜４１はエッチングされずに残り、下地層２９ｌ，３９ｌがエッチングされて除去されていてもよく、更に、透明電極層２８，３８がエッチングされて除去されていてもよい。上述したように、例えば、上述した透明電極層形成工程および下地層形成工程において、下地層２９ｌ，３９ｌおよび透明電極層２８，３８がエッチングされて除去される。

【0077】

これにより、太陽電池１では、第１金属電極層２９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、樹脂膜４１が存在しており、下地層２９ｌが存在せず、凹凸構造の谷部における樹脂膜４１の下には、空間が存在していてもよい。或いは、太陽電池１では、第１金属電極層２９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層２９ｕの下には、樹脂膜４１が存在しており、下地層２９ｌおよび透明電極層２８が存在せず、凹凸構造の谷部における樹脂膜４１の下には、空間が存在していてもよい。

【0078】

同様に、太陽電池１では、第２金属電極層３９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、樹脂膜４１が存在しており、下地層３９ｌが存在せず、凹凸構造の谷部における樹脂膜４１の下には、空間が存在していてもよい。或いは、太陽電池１では、第２金属電極層３９の少なくとも端部において、凹凸構造の谷部におけるめっき層３９ｕの下には、樹脂膜４１が存在しており、下地層３９ｌおよび透明電極層３８が存在せず、凹凸構造の谷部における樹脂膜４１の下には、空間が存在していてもよい。

【0079】

また、上述した実施形態では、透明電極層と金属電極層とを含む電極層を備える太陽電池の製造方法を例示した。しかし、本発明はこれに限定されず、金属電極層のみを含む電極層を備える太陽電池の製造方法にも適用可能である。

【0080】

また、上述した実施形態では、結晶シリコン材料を用いた太陽電池の製造方法を例示したが、これに限定されない。例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の種々の材料を用いた太陽電池の製造方法にも適用可能である。

【0081】

また、上述した実施形態では、図２に示すようにヘテロ接合型の太陽電池の製造方法を例示した。しかし、本発明はこれに限定されず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池の製造方法にも適用可能である。

【符号の説明】

【0082】

１ 太陽電池
７ 第１領域
７ｆ フィンガー部
７ｂ バスバー部
８ 第２領域
８ｆ フィンガー部
８ｂ バスバー部
１１ 半導体基板
１３，２３，３３ パッシベーション層
１５ 光学調整層
２５ 第１導電型半導体層
２７ 第１電極層
２８ 第１透明電極層
２８Ｚ 透明電極層材料膜
２９ 第１金属電極層
２９ｌ 下地層
２９ｌＺ 下地層材料膜
２９ｕ めっき層
２９Ｏ 酸化膜
３５ 第２導電型半導体層
３７ 第２電極層
３８ 第２透明電極層
３９ 第２金属電極層
３９ｌ 下地層
３９ｕ めっき層
４０ レジスト
４１ 樹脂膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】