特許 7592627 光電変換素子のエッチング方法、および光電変換素子のエッチング装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】光電変換素子のエッチング方法、および光電変換素子のエッチング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/18 20060101AFI20241125BHJP

   H01L 31/0224 20060101ALI20241125BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20241125BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 420

H01L31/04 260

H01L21/306 U

H01L21/28 E

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021564033

(86)(22)【出願日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 JP2020046073

(87)【国際公開番号】W WO2021117818

(87)【国際公開日】2021-06-17

【審査請求日】2023-10-20

(31)【優先権主張番号】P 2019223983

(32)【優先日】2019-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発 先端複合技術型シリコン太陽電池、高性能ＣＩＳ太陽電池の技術開発、結晶Ｓｉ太陽電池をベースとした複合型太陽電池モジュールの開発」共同研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【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】兼松 正典

(72)【発明者】

【氏名】石橋 寛隆

【審査官】原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／２１６３３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０６－０１３４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０１０４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８１９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３９４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１５０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１０９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６７８４１６５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／２８－２１／３０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング方法であって、
光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成する際に、
前記光電変換基板の主面に光を照射し、
前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断し、
当該エッチング方法において、
複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記複数の光電変換基板のうち、前記導電膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング方法。

【請求項2】

裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング方法であって、
光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成する際に、
前記光電変換基板の主面に光を照射し、
前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断し、
当該エッチング方法において、
複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記複数の光電変換基板のうち、前記導電膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板、および前記導電膜の膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング方法。

【請求項3】

前記フォトルミネッセンス強度が最大値となるときに、前記導電膜のエッチングの終了を判断する、請求項１または２に記載の光電変換素子のエッチング方法。

【請求項4】

前記電極層は透明電極層であり、前記導電膜は透明導電膜であり、
前記透明導電膜の上に形成された金属電極層をマスクとして、前記透明導電膜をエッチングする、請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング方法。

【請求項5】

前記エッチングは、エッチング溶液を用いたウエットエッチングである、請求項１～４のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング方法。

【請求項6】

裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング方法であって、
光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の前記一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成する際に、
前記光電変換基板の主面に光を照射し、
前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断し、
当該エッチング方法において、
複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記複数の光電変換基板のうち、前記半導体層材料膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング方法。

【請求項7】

裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング方法であって、
光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の前記一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成する際に、
前記光電変換基板の主面に光を照射し、
前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断し、
当該エッチング方法において、
複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記複数の光電変換基板のうち、前記半導体層材料膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板、および前記半導体層材料膜の膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング方法。

【請求項8】

前記フォトルミネッセンス強度が最小値となるときに、または、前記フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断する、請求項６または７に記載の光電変換素子のエッチング方法。

【請求項9】

前記エッチングは、エッチング溶液を用いたウエットエッチングである、請求項６～８のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング方法。

【請求項10】

裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング装置であって、
光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成するエッチング部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、
を備え、
前記エッチング部は、複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記光照射部、前記フォトルミネッセンス観測部および前記エッチング終了判断部は、前記複数の光電変換基板のうち、前記導電膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング装置。

【請求項11】

裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング装置であって、
光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成するエッチング部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、
を備え、
前記エッチング部は、複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記光照射部、前記フォトルミネッセンス観測部および前記エッチング終了判断部は、前記複数の光電変換基板のうち、前記導電膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板、および前記導電膜の膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング装置。

【請求項12】

前記エッチング終了判断部は、前記フォトルミネッセンス強度が最大値となるときに、前記導電膜のエッチングの終了を判断する、請求項１０または１１に記載の光電変換素子のエッチング装置。

【請求項13】

前記電極層は透明電極層であり、前記導電膜は透明導電膜であり、
前記エッチング部は、前記透明導電膜の上に形成された金属電極層をマスクとして、前記透明導電膜をエッチングする、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング装置。

【請求項14】

前記エッチング部は、エッチング溶液を用いたウエットエッチングを行う、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング装置。

【請求項15】

裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング装置であって、
光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成するエッチング部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、
を備え、
前記エッチング部は、複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記光照射部、前記フォトルミネッセンス観測部および前記エッチング終了判断部は、前記複数の光電変換基板のうち、前記半導体層材料膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング装置。

【請求項16】

裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング装置であって、
光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成するエッチング部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、
前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、
を備え、
前記エッチング部は、複数の前記光電変換基板を同時にエッチングし、
前記光照射部、前記フォトルミネッセンス観測部および前記エッチング終了判断部は、前記複数の光電変換基板のうち、前記半導体層材料膜の膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの光電変換基板、および前記半導体層材料膜の膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの光電変換基板を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とする、
光電変換素子のエッチング装置。

【請求項17】

前記エッチング終了判断部は、前記フォトルミネッセンス強度が最小値となるときに、または、前記フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断する、請求項１５または１６に記載の光電変換素子のエッチング装置。

【請求項18】

前記エッチング部は、エッチング溶液を用いたウエットエッチングを行う、請求項１５～１７のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング装置。

【請求項19】

裏面電極型の光電変換素子の製造方法であって、
請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング方法を用いて、光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の各々の上にパターン化された電極層を形成する工程を含む、
光電変換素子の製造方法。

【請求項20】

裏面電極型の光電変換素子の製造方法であって、
請求項６～９のいずれか１項に記載の光電変換素子のエッチング方法を用いて、光電変換基板の一方主面側にパターン化された半導体層を形成する工程を含む、
光電変換素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電変換素子のエッチング方法、および光電変換素子のエッチング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体ウェハをエッチング液中に浸漬してアルミ等の導電薄膜のエッチングを行う際に、半導体ウェハと対向してエッチング液中に対向電極を配設し、半導体ウェハ表面上の導電薄膜と対向電極との間に流れる電流の、エッチング工程中における減少状態を基準値と比較し、予定の状態になったときにエッチング終了と判定する
技術がある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭５８－０４８６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、基板トレイに配置された複数の半導体基板（ウェハ）に同時に透明電極層または半導体層を製膜する場合、半導体基板ごとに透明電極層または半導体層の膜厚にばらつきが生じる。そのため、半導体基板（ウェハ）ごとに透明電極層または半導体層の最適なエッチング時間にばらつきが生じる。また、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、繰り返し同一条件で透明電極層または半導体層を製膜する場合であっても、製膜装置内の着膜具合など、微妙な環境変化の影響を受け、各製膜バッチ間で膜厚にばらつきが生じる。

【0005】

そこで、本発明は、半導体基板ごとに電極層または半導体層の膜厚にばらつきがあっても、複数の電極層または半導体層を適切にエッチングすることが可能なエッチング方法およびエッチング装置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】

【0006】

本発明の光電変換素子のエッチング方法は、裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング方法であって、光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成する際に、前記光電変換基板の主面に光を照射し、前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断する。

【0007】

本発明の他の光電変換素子のエッチング方法は、裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング方法であって、光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の前記一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成する際に、前記光電変換基板の主面に光を照射し、前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測し、前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断する。

【0008】

本発明の光電変換素子のエッチング装置は、裏面電極型の光電変換素子における電極層を形成するエッチング装置であって、光電変換基板の一方主面側の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層の上に連続して製膜された導電膜をエッチングして、前記第１導電型半導体層および前記第２導電型半導体層の各々にパターン化された前記電極層を形成するエッチング部と、前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記導電膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、を備える。

【0009】

本発明の他の光電変換素子のエッチング装置は、裏面電極型の光電変換素子における半導体層を形成するエッチング装置であって、光電変換基板の一方主面側に連続して製膜された半導体層材料膜をエッチングして、前記光電変換基板の一方主面側にパターン化された前記半導体層を形成するエッチング部と、前記エッチング部における前記光電変換基板の主面に光を照射する光照射部と、前記エッチング部における前記光電変換基板からのフォトルミネッセンス強度を観測するフォトルミネッセンス観測部と、前記フォトルミネッセンス強度に基づいて、前記半導体層材料膜のエッチングの終了を判断するエッチング終了判断部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、半導体基板ごとに電極層または半導体層の膜厚にばらつきがあっても、複数の電極層または半導体層を適切にエッチングすることが可能なエッチング方法およびエッチング装置を提供することができる。

【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の太陽電池におけるII-II線断面図である。

【図3A】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層材料膜形成工程を示す図である。

【図3B】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層形成工程を示す図である。

【図3C】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層形成工程を示す図である。

【図3D】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層形成工程を示す図である。

【図3E】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第２半導体層材料膜形成工程を示す図である。

【図3F】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3G】本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明導電層形成工程を示す図である。

【図3H】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形成工程を示す図である。

【図3I】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を示す図である。

【図4】本実施形態に係る太陽電池の電極層のエッチング装置およびエッチング方法を示す図である。

【図5A】透明電極層の離間距離を説明するための図である。

【図5B】透明電極層の離間距離を説明するための図である。

【図5C】透明電極層の離間距離を説明するための図である。

【図6A】透明電極層のエッチング時間に対する半導体基板の開放電圧Ｖｏｃの関係を示す図である。

【図6B】透明電極層のエッチング時間に対する半導体基板の曲線因子ＦＦの関係を示す図である。

【図6C】半導体基板の開放電圧Ｖｏｃに対する曲線因子ＦＦの関係を示す図である。

【図7】透明電極層のエッチング時間に対する半導体基板のフォトルミネッセンス強度の関係を示す図である。

【図8】本実施形態の変形例に係る太陽電池の電極層のエッチング装置およびエッチング方法を示す図である。

【図9A】第１導電型半導体層のエッチングを説明するための図である。

【図9B】第１導電型半導体層のエッチングを説明するための図である。

【図9C】第１導電型半導体層のエッチングを説明するための図である。

【図10】第１導電型半導体層のエッチング時間に対する半導体基板のフォトルミネッセンス強度の関係を示す図である。

【図11】図９Ｃに示す第１導電型半導体層のエッチング過剰の問題点を示す図である。

【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る。図１に示す太陽電池１は、裏面電極型の太陽電池である。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導電型領域７と第２導電型領域８とを有する。

【0014】

第１導電型領域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。

【0015】

同様に、第２導電型領域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。

【0016】

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導電型領域７および第２導電型領域８は、ストライプ状に形成されてもよい。

【0017】

図２は、図１の太陽電池におけるII-II線断面図である。図２に示すように、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの受光する側の主面である受光面側に順に積層されたパッシベーション層１３および反射防止層１５を備える。また、太陽電池１は、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）である裏面側の一部（主に、第１導電型領域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（主に、第２導電型領域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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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導電型領域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導電型領域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。

【0023】

半導体基板１１の受光面側のパッシベーション層１３上には、例えばＳｉＯ、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮ等の材料で形成される反射防止層１５が設けられていてもよい。

【0024】

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導電型領域７に形成されている。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。

【0025】

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導電型領域８に形成されている。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。

【0026】

第１導電型半導体層２５およびパッシベーション層２３と、第２導電型半導体層３５およびパッシベーション層３３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）に交互に並んでいる。第２導電型半導体層３５およびパッシベーション層３３の一部は、隣接する第１導電型半導体層２５およびパッシベーション層２３の一部の上に重なっていてもよい（図示省略）。

【0027】

第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５に対応して、具体的には半導体基板１１の裏面側の第１導電型領域７における第１導電型半導体層２５の上に形成されている。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５に対応して、具体的には半導体基板１１の裏面側の第２導電型領域８における第２導電型半導体層３５の上に形成されている。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と第１金属電極層２９とを有する。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と第２金属電極層３９とを有する。

【0028】

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）等が挙げられる。

【0029】

第１金属電極層２９および第２金属電極層３９は、銀、銅、アルミニウム等の粒子状の金属材料、絶縁性の樹脂材料および溶媒を含有する導電性ペースト材料で形成される。

【0030】

第１電極層２７および第２電極層３７、すなわち第１透明電極層２８，第２透明電極層３８，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。

【0031】

第１透明電極層２８の第１方向（Ｘ方向）の帯幅は、第１金属電極層２９の第１方向（Ｘ方向）の帯幅よりも狭く、第２透明電極層３８の第１方向（Ｘ方向）の帯幅は、第２金属電極層３９の第１方向（Ｘ方向）の帯幅よりも狭い。

【0032】

（太陽電池の製造方法）
次に、図３Ａ～図３Ｉ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３Ａは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図３Ｂ～図３Ｄは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第１半導体層形成工程を示す図である。また、図３Ｅは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第２半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図３Ｆは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における第２半導体層形成工程を示す図である。図３Ｇは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における透明導電層形成工程を示す図であり、図３Ｈ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形成工程を示す図であり、図３Ｉ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を示す図である。図３Ａ～図３Ｉ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。

【0033】

まず、図３Ａに示すように、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚを順に積層（製膜）する（第１半導体層材料膜形成工程）。

【0034】

次に、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第２導電型領域８におけるパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚを除去することにより、第１導電型領域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（第１半導体層形成工程）。

【0035】

例えば、図３Ｂに示すように、半導体基板１１の第１導電型領域７に、フォトリソグラフィ技術を用いたマスクＭまたはメタルマスクＭを形成する。その後、図３Ｃに示すように、マスクＭ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のパターニングを行う。その後、図３Ｄに示すように、マスクＭを剥離する。なお、ｐ型半導体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や、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。

【0036】

次に、図３Ｅに示すように、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、パッシベーション層材料膜３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜３５Ｚを順に積層（製膜）する（第２半導体層材料膜形成工程）。

【0037】

次に、図３Ｆに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第１導電型領域７におけるパッシベーション層材料膜３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜３５Ｚを除去することにより、第２導電型領域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）。

【0038】

例えば、上述同様に、フォトリソグラフィ技術を用いて生成するマスク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。

【0039】

なお、上述した第１半導体層材料膜形成工程または第２半導体層材料膜形成工程において、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）。

【0040】

次に、図３Ｇ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上にこれらに跨って透明導電膜２８Ｚを形成する（透明導電膜形成工程）。透明導電膜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。

【0041】

次に、図３Ｈに示すように、透明導電膜２８Ｚを介して第１導電型半導体層２５上に第１金属電極層２９を形成し、透明導電膜２８Ｚを介して第２導電型半導体層３５上に第２金属電極層３９を形成する（金属電極層形成工程）。

【0042】

第１金属電極層２９および第２金属電極層３９は、印刷材料（例えば、インク）を印刷することにより形成される。第１金属電極層２９および第２金属電極層３９の形成方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット法、グラビアコーティング法、またはディスペンサー法等が挙げられる。これらの中でも、スクリーン印刷法が好ましい。

【0043】

印刷材料は、絶縁性の樹脂材料中に、粒子状（例えば、球状）の金属材料を含む。印刷材料は、粘度または塗工性の調整のために、溶媒等を含んでもよい。

【0044】

絶縁性の樹脂材料としては、マトリクス樹脂等が挙げられる。詳説すると、絶縁性樹脂としては、高分子化合物であると好ましく、特に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂であると好ましく、エポキシ、ウレタン、ポリエステルまたはシリコーン系の樹脂等が代表例である。

【0045】

金属材料としては、銀、銅、アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、銀粒子を含む銀ペーストが好ましい。

【0046】

例えば、印刷材料に含有される金属材料の割合は、印刷材料全体に対する重量比として８５％以上９５％以下である。

【0047】

次に、第１金属電極層２９および第２金属電極層３９の印刷後、加熱処理または紫外線照射処理により、第１金属電極層２９および第２金属電極層３９における絶縁性樹脂を硬化させる。

【0048】

次に、図３Ｉに示すように、第１金属電極層２９および第２金属電極層３９をマスクとして用いたエッチング法を用いて、透明導電膜２８Ｚをパターニングすることにより、互いに分離された第１透明電極層２８および第２透明電極層３８を形成する（透明電極層形成工程）。エッチング法としては例えばウェットエッチング法が挙げられ、エッチング溶液としては塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液が挙げられる。
以上の工程により、本実施形態の裏面電極型の太陽電池１が完成する。

【0049】

（太陽電池の透明電極層のエッチング装置）
次に、図４を参照して、本実施形態に係る太陽電池の透明電極層のエッチング装置について説明する。図４は、本実施形態に係る太陽電池の電極層のエッチング装置を示す図である。図４に示すように、エッチング装置１００は、上述した透明電極層形成工程において、第１透明電極層２８および第２透明電極層３８を形成するためのエッチング装置である。エッチング装置１００は、エッチング部１１０と、光照射部１２０と、フォトルミネッセンス観測部１３０と、エッチング終了判断部１４０とを備える。

【0050】

エッチング部１１０は、図３Ｈに示す半導体基板１１の裏面側の第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５の上に連続して製膜された透明導電膜２８Ｚをエッチングして、図３Ｉ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の各々にパターン化された第１透明電極層２８および第２透明電極層３８を形成する。例えば、上述したように、第１金属電極層２９および第２金属電極層３９をマスクとして用いたエッチング法が用いられる。エッチング法としては例えばウェットエッチング法が挙げられ、エッチング部１１０はエッチング溶液槽である。エッチング溶液としては塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液が挙げられる。

【0051】

光照射部１２０は、エッチング部１１０における半導体基板１１の受光面または裏面に光を照射する。裏面は金属電極層により光が遮蔽されるので、受光面に光を照射するのが好ましい。光照射部１２０は、例えば半導体基板１１のフォトルミネッセンス特性に応じた波長の光を照射する光照射装置である。

【0052】

フォトルミネッセンス観測部１３０は、エッチング部１１０における半導体基板１１からのフォトルミネッセンス強度を観測する。フォトルミネッセンス観測部としては、ＣＣＤイメージセンサなどが組み込まれた、公知のフォトルミネッセンス強度測定装置が挙げられる。

【0053】

エッチング終了判断部１４０は、フォトルミネッセンス強度に基づいて、透明導電膜２８Ｚのエッチングの終了を判断する。具体的には、エッチング終了判断部１４０は、フォトルミネッセンス強度が最大値となるときに、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、透明導電膜２８Ｚのエッチングの終了を判断する（詳細は後述する）。

【0054】

エッチング終了判断部１４０は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の演算プロセッサで構成される。エッチング終了判断部１４０の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム、アプリケーション）を実行することで実現される。エッチング終了判断部１４０の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。

【0055】

また、エッチング終了判断部１４０は、記憶部を備える。記憶部は、エッチングの終了を判断するためのフォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量の閾値（所定値）を予め記憶する。記憶部は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリ、または例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の書き換え可能なディスクである。

【0056】

（太陽電池の透明電極層のエッチング方法）
次に、本実施形態に係る太陽電池の透明電極層のエッチング方法について説明する。

【0057】

図３Ｈ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の上に透明導電膜２８Ｚが連続して製膜された半導体基板１１を、エッチング部１１０に浸漬する（ウエットエッチング）。これにより、透明導電膜２８Ｚの上に形成された第１金属電極層２９および第２金属電極層３９をマスクとして透明導電膜２８Ｚをエッチングして、図３Ｄ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の各々にパターン化された第１透明電極層２８および第２透明電極層３８を形成する。

【0058】

このとき、光照射部１２０によって、半導体基板１１のフォトルミネッセンス特性に応じた波長の光を、半導体基板１１の受光面または裏面に照射する。そして、フォトルミネッセンス観測部１３０によって、半導体基板１１からのフォトルミネッセンス強度を観測する。

【0059】

エッチング終了判断部１４０によって、フォトルミネッセンス強度に基づいて、透明導電膜２８Ｚのエッチングの終了を判断する。具体的には、フォトルミネッセンス強度が最大値となるときに、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、透明導電膜２８Ｚのエッチングの終了を判断する。

【0060】

ここで、透明電極層２８，３８の離間距離に対する、半導体基板１１の性能（開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦ）と半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度特性とには相関がある。

【0061】

図５Ａ～図５Ｃは、透明電極層２８，３８の離間距離を説明するための図である。図５Ａは、（ｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが不十分であり、透明電極層２８，３８の離間距離が小さい場合を説明するための図であり、図５Ｂは、（ｉｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが適切であり、透明電極層２８，３８の離間距離が適切である場合を説明するための図であり、図５Ｃは、（ｉｉｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが過剰であり、透明電極層２８，３８の離間距離が大きい場合を説明するための図である。

【0062】

また、図６Ａは、透明電極層２８，３８のエッチング時間に対する半導体基板１１の開放電圧Ｖｏｃの関係を示す図であり、図６Ｂは、透明電極層２８，３８のエッチング時間に対する半導体基板１１の曲線因子ＦＦの関係を示す図であり、図６Ｃは、半導体基板１１の開放電圧Ｖｏｃに対する曲線因子ＦＦの関係を示す図である。また、図７は、透明電極層２８，３８のエッチング時間に対する半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度の関係を示す図である。

【0063】

図５Ａに示すように、（ｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが不十分であり、透明電極層２８，３８の離間距離が小さいと、図６Ａの（ｉ）および図６Ｂの（ｉ）に示すように、半導体基板１１のＶｏｃおよびＦＦは低い。このとき、図７の（ｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度も低い。

【0064】

その後、透明電極層２８，３８のエッチングが進行し、透明電極層２８，３８の離間距離が大きくなると、半導体基板１１のＶｏｃおよびＦＦが上昇する。このとき、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度も上昇する。

【0065】

その後、図５Ｂに示すように、（ｉｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが適切（最適）となり、透明電極層２８，３８の離間距離が適切（最適）となると、図６Ａの（ｉｉ）および図６Ｂの（ｉｉ）に示すように、半導体基板１１のＶｏｃおよびＦＦは最大となる。このとき、図７の（ｉｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度も最大となる、或いは、フォトルミネッセンス強度の変化が飽和し、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの上昇量（変化量）が所定値以下となる。

【0066】

さらに、透明電極層２８，３８のエッチングが進行し、透明電極層２８，３８の離間距離が大きくなると、半導体基板１１のＶｏｃは最大のままであるが、ＦＦは低下する。このとき、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は最大のままである。

【0067】

すなわち、図５Ｃに示すように、（ｉｉｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが過剰となり、透明電極層２８，３８の離間距離が大きすぎると、図６Ａの（ｉｉｉ）および図６Ｂの（ｉｉｉ）に示すように、半導体基板１１のＶｏｃは最大のままであるが、ＦＦは低下する。このとき、図７の（ｉｉｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は最大のままである。

【0068】

これにより、（ｉｉ）ＰＬ強度が最大になる時点（飽和する時点）、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの減少量（変化量）が所定値以下となる時点が、（ｉｉ）透明電極層２８，３８のエッチングが適切（最適）な時点である。

【0069】

この点に関し、本実施形態の太陽電池の透明電極層のエッチング方法およびエッチング装置によれば、透明電極層２８，３８のエッチングの最中にフォトルミネッセンス強度をリアルタイムに測定（観測）し、エッチング終了を判定する。例えば、フォトルミネッセンス強度が最大になる時点（飽和する時点）を、透明電極層２８，３８のエッチングが適切（最適）な時点とする。これにより、半導体基板１１ごとに透明電極層２８，３８の膜厚にばらつきがあっても、複数の透明電極層２８，３８を適切にエッチングすることができる。

【0070】

ところで、実際に製品を量産する場合、最適なエッチング時間の設定が難しい。例えば、ＰＶＤ法を用いて複数の半導体基板に同時に透明電極層を製膜すると、ＰＶＤ装置内の位置によって透明電極層の膜厚にばらつきが生じる。このように、半導体基板（ウェハ）によって透明電極層の膜厚にばらつきがあると、複数の半導体基板の透明電極層を同時にエッチングする場合、最適なエッチング時間の設定が難しい。

【0071】

この点に関し、図８に示すように、カセット１１５を用いて複数の半導体基板１１を同時にエッチング部１１０に浸漬してエッチングする場合、複数の半導体基板１１のうち、透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）、および透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの半導体基板１１（薄）を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象としてもよい。

【0072】

例えば、透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）、および透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの半導体基板１１（薄）をカセット１１５の両端にそれぞれセットし、カセット１１５の両端においてフォトルミネッセンス強度を観察する。これにより、半導体基板１１ごとに透明電極層２８，３８の膜厚にばらつきがあっても、複数の透明電極層２８，３８をより適切にエッチングすることができる。

【0073】

なお、カセット１１５を用いて複数の半導体基板１１を同時にエッチング部１１０に浸漬してエッチングする場合、複数の半導体基板１１のうち、透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）のみを、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とするだけでも十分である。

【0074】

例えば、透明導電膜２８Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）をカセット１１５の一方端にセットし、カセット１１５の一方端においてフォトルミネッセンス強度を観察する。

【0075】

（太陽電池の第１導電型半導体層のエッチング装置）
次に、図４を参照して、本実施形態に係る太陽電池の第１導電型半導体層のエッチング装置について説明する。本実施形態に係る太陽電池の半導体層のエッチング装置１００の構成は、図４に示す太陽電池の電極層のエッチング装置１００の構成と同一である。なお、本実施形態に係る太陽電池の半導体層のエッチング装置１００は、太陽電池の電極層のエッチング装置１００と比較して、主にエッチング部１１０およびエッチング終了判断部１４０の機能および動作が異なる。太陽電池の半導体層のエッチング装置１００は、上述した第１導電型半導体層形成工程において、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５を形成するためのエッチング装置である。

【0076】

エッチング部１１０は、図３Ｂに示す半導体基板１１の裏面側に連続して製膜されたパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚをエッチングして、図３Ｃに示すように半導体基板の裏面側にパターン化された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。例えば、上述したように、マスクＭ（例えばレジスト）を用いたエッチング法が用いられる。エッチング法としては例えばウェットエッチング法が挙げられ、エッチング部１１０はエッチング溶液槽である。エッチング溶液としてはオゾンを含有するフッ酸や、硝酸とフッ酸の混合液のような酸性溶液が挙げられる。

【0077】

エッチング終了判断部１４０は、フォトルミネッセンス強度に基づいて、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚのエッチングの終了を判断する。具体的には、エッチング終了判断部１４０は、フォトルミネッセンス強度が最小値となるときに、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、透明導電膜２８Ｚのエッチングの終了を判断する（詳細は後述する）。

【0078】

（太陽電池の第１導電型半導体層のエッチング方法）
次に、本実施形態に係る太陽電池の第１導電型半導体層のエッチング方法について説明する。

【0079】

図３Ｂに示すように半導体基板１１の上にパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚが連続して製膜された半導体基板１１を、エッチング部１１０に浸漬する（ウエットエッチング）。これにより、レジストをマスクとしてパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚをエッチングして、図３Ｃに示すようにパターン化された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。

【0080】

このとき、光照射部１２０によって、半導体基板１１のフォトルミネッセンス特性に応じた波長の光を、半導体基板１１の受光面または裏面に照射する。そして、フォトルミネッセンス観測部１３０によって、半導体基板１１からのフォトルミネッセンス強度を観測する。

【0081】

エッチング終了判断部１４０によって、フォトルミネッセンス強度に基づいて、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングの終了を判断する。具体的には、フォトルミネッセンス強度が最小値となるときに、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの変化量が所定値以下となるときに、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングの終了を判断する。

【0082】

ここで、半導体基板１１そのものでは、表面でキャリアの再結合が生じやすく、フォトルミネッセンス強度は小さい。
図３Ａおよび図３Ｂに示すように半導体基板１１の裏面側にパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚが形成されると、これらの膜によって半導体基板１１の表面でのキャリアの再結合が抑制され、フォトルミネッセンス強度は大きくなる。
図３Ｃに示すようにパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５が適切にパターン化されると、露出した半導体基板１１の表面でキャリアの再結合が生じやすくなり、フォトルミネッセンス強度は小さくなる。
このように、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のパターニングの度合いと半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度特性とには相関がある。

【0083】

図９Ａは、（ｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが不十分である場合を説明するための図であり、図９Ｂは、（ｉｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが適切である場合を説明するための図であり、図９Ｃは、（ｉｉｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが過剰である場合を説明するための図である。
また、図１０は、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチング時間に対する半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度の関係を示す図である。

【0084】

図９Ａに示すように、（ｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが不十分であると、図１０の（ｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は高い。

【0085】

その後、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが進行すると、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は減少する。
その後、図９Ｂに示すように、（ｉｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが適切（最適）となると、図１０の（ｉｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は最小となる、或いは、フォトルミネッセンス強度の変化が飽和し、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの減少量（変化量）が所定値以下となる。

【0086】

さらに、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが進行すると、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は最小のままである。
すなわち、図９Ｃに示すように、（ｉｉｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが過剰となると、図１０の（ｉｉｉ）に示すように、半導体基板１１のフォトルミネッセンス強度は最小のままである。なお、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが過剰となると、図１１に示すように、第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層３５とが短絡する可能性がある。

【0087】

これにより、（ｉｉ）ＰＬ強度が最小になる時点（飽和する時点）、或いは、フォトルミネッセンス強度の単位時間当たりの減少量（変化量）が所定値以下となる時点が、（ｉｉ）パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが適切（最適）な時点である。

【0088】

この点に関し、本実施形態の太陽電池の第１導電型半導体層のエッチング方法およびエッチング装置によれば、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングの最中にフォトルミネッセンス強度をリアルタイムに測定（観測）し、エッチング終了を判定する。例えば、フォトルミネッセンス強度が最小になる時点を、パッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５のエッチングが適切（最適）な時点とする。これにより、半導体基板１１ごとにパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５の膜厚にばらつきがあっても、複数のパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５を適切にエッチングすることができる。

【0089】

この場合でも、上述同様に、実際に製品を量産する場合、最適なエッチング時間の設定が難しい。例えば、ＣＶＤ法を用いて複数の半導体基板に同時にパッシベーション層および第１導電型半導体層を製膜すると、ＣＶＤ装置内の位置によってパッシベーション層および第１導電型半導体層の膜厚にばらつきが生じる。このように、半導体基板（ウェハ）によってパッシベーション層および第１導電型半導体層の膜厚にばらつきがあると、複数の半導体基板のパッシベーション層および第１導電型半導体層を同時にエッチングする場合、最適なエッチング時間の設定が難しい。

【0090】

この点に関し、上述同様に、図８に示すように、カセット１１５を用いて複数の半導体基板１１を同時にエッチング部１１０に浸漬してエッチングする場合、複数の半導体基板１１のうち、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）、およびパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの半導体基板１１（薄）を、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象としてもよい。

【0091】

例えば、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）、およびパッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も薄い方の少なくとも１つの半導体基板１１（薄）をカセット１１５の両端にそれぞれセットし、カセット１１５の両端においてフォトルミネッセンス強度を観察する。これにより、半導体基板１１ごとにパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５の膜厚にばらつきがあっても、複数のパッシベーション層２３および第１導電型半導体層２５をより適切にエッチングすることができる。

【0092】

なお、カセット１１５を用いて複数の半導体基板１１を同時にエッチング部１１０に浸漬してエッチングする場合、複数の半導体基板１１のうち、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）のみを、光照射、フォトルミネッセンス強度観測、およびエッチング終了判断の対象とするだけでも十分である。

【0093】

例えば、パッシベーション層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚの膜厚が最も厚い方の少なくとも１つの半導体基板１１（厚）をカセット１１５の一方端にセットし、カセット１１５の一方端においてフォトルミネッセンス強度を観察する。

【0094】

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２に示すようにヘテロ接合型の太陽電池１を例示したが、本発明は、ヘテロ接合型の太陽電池に限らず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池に適用可能である。

【0095】

また、上述した実施形態では、結晶シリコン基板を有する太陽電池を例示したが、これに限定されない。例えば、太陽電池は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板を有していてもよい。

【0096】

また、上述した実施形態では、金属電極層をマスクとして透明電極層をエッチングする方法および装置を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明の特徴は、一般的な金属マスクまたはレジストをマスクとして透明電極層をエッチングする方法および装置にも適用可能である。

【0097】

また、上述した実施形態では、エッチング溶液を用いたウエットエッチングを例示したが、これに限定されない。例えば、本発明の特徴は、ドライエッチングにも適用可能である。

【0098】

また、上述した実施形態では、太陽電池の透明電極層のエッチング方法およびエッチング装置を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明の特徴は、フォトルミネッセンス特性を有する光電変換素子であって、極性が異なる電極層が隣り合う光電変換素子の電極層のエッチング方法およびエッチング装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0099】

１ 太陽電池（光電変換素子）
７ 第１導電型領域
７ｂ，８ｂ バスバー部
７ｆ，８ｆ フィンガー部
８ 第２導電型領域
１１ 半導体基板（光電変換基板）
１３，２３，３３ パッシベーション層
２３Ｚ，３３Ｚ パッシベーション層材料膜
１５ 反射防止層
２５ 第１導電型半導体層
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜
２７ 第１電極層
２８ 第１透明電極層（電極層）
２８Ｚ 透明導電膜（導電膜）
２９ 第１金属電極層
３５ 第２導電型半導体層
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜
３７ 第２電極層
３８ 第２透明電極層（電極層）
３９ 第２金属電極層
１００ エッチング装置
１１０ エッチング部
１１５ カセット
１２０光照射部
１３０ フォトルミネッセンス観測部
１４０ エッチング終了判断部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図3I】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】