太陽電池セルおよびその製造方法
【課題】太陽電池の受光面と裏面で生成された電流をともに裏面側で集める集電構造を有する太陽電池セルにおいて、受光面側電極を裏面側に引き出すための基板を厚さ方向に貫通する電極内部において空間が発生することによる特性不良を改善する。
【解決手段】太陽電池セルの受光面側電極を裏面側に引き出すための基板を厚さ方向に貫通する貫通孔にテーパー形状を設けることで、導電材料の貫通孔への注入不良による特性の劣化を改善できる。また、貫通孔内部および裏面側貫通孔周辺の絶縁膜形成、さらに受光面側の電極形成に凹版オフセット印刷法を用いることで、貫通孔を閉塞することなく貫通孔壁面全体に極薄の絶縁膜を形成すると同時に有効受光面積を増大させることができる。
【解決手段】太陽電池セルの受光面側電極を裏面側に引き出すための基板を厚さ方向に貫通する貫通孔にテーパー形状を設けることで、導電材料の貫通孔への注入不良による特性の劣化を改善できる。また、貫通孔内部および裏面側貫通孔周辺の絶縁膜形成、さらに受光面側の電極形成に凹版オフセット印刷法を用いることで、貫通孔を閉塞することなく貫通孔壁面全体に極薄の絶縁膜を形成すると同時に有効受光面積を増大させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶系シリコン太陽電池の多くは、シリコン基板の表裏のいずれか一方の面にｐ型領域もしくはｎ型領域が形成されており、他方の面には、前記一方の面とは相反するｎ型領域もしくはｐ型領域が形成されている。一般的にシリコン基板の表裏面上には、電極が形成されており、受光面側では、生成した電流を集電するための集電極（バスバー電極、フィンガー電極）が形成されており、裏面側は全面電極となっている。受光面側の集電極は、導電性を高め、抵抗損失を少なくするために、集電極の断面積を拡大することが重要である。しかし、この集電極の存在によって入射光が遮られる、いわゆるシャドウロスを減少させることも重要である。このように、集電極の低抵抗化と太陽電池セルの有効受光面積の増加というあい反する要求に対して、以下の従来技術が開示されている。
【０００３】
一つは、シリコン基板に多数の微小な貫通孔を設け、その内部にｐ−ｎ接合を形成し、光電変換に寄与する構造が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
他の一つは、シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み込み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した、いわゆるＨＩＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ）構造を有する太陽電池セルにおいて、受光面で生成された電流を、貫通孔を介して裏面で集電する集電構造を形成する際、貫通孔周辺に不要なアモルファスシリコン層が堆積することを防止するため、貫通孔の内壁面に絶縁膜を形成したのち、導電対を充填する構造が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、他の一つは、透光性基板(ガラス基板)上に形成された厚さ１〜１０μｍ程度の絶縁膜を有する光起電力装置において、前記絶縁膜に貫通孔の深さが深くなるにつれて、マスクの開口の大きさを徐々に小さくしながらレーザ光を照射する方法で、テーパー形状の貫通孔を形成する方法が示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−５１２８２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４０８０号公報
【特許文献３】特開平６−２６０６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明では、レーザ光を基板に対して垂直方向から照射することにより厚さ１００〜２００μｍ程度のシリコン基板に対して、直径１００μｍ程度の貫通孔を形成し、つぎに基板表面の破砕層を化学研磨することにより除去する発明が開示されているが、この貫通孔に対してスクリーン印刷法あるいは蒸着法で電極金属層を形成する場合、貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内部に十分に電極材料を注入することができず、空間が存在し導通不良が発生する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている発明では、シリコン基板と、当該シリコン基板の表裏に設けられたアモルファスシリコン層及び透明電極とを貫通する複数の貫通孔の内壁面に絶縁膜を形成したのち、銀ペーストをスクリーン印刷法により貫通孔内部に充填する場合、前記同様、貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内部に十分に電極材料を注入することができず、空間が存在し導通不良が発生する可能性がある。
【０００９】
さらに、ＣＶＤ法により貫通孔内壁面に絶縁膜を形成する場合にも、同様に貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内壁面全体に絶縁膜を形成することが困難となる。また、貫通孔内壁面に形成する絶縁膜が厚くなりすぎると、貫通孔を閉塞してしまう可能性がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載されている発明では、厚さが１〜１０μｍ程度しかない絶縁膜にテーパー形状の貫通孔を設けることは可能であるが、基板厚が３５０μｍ程度ある多結晶シリコン基板に応用する場合、レーザパワーを極めて大きくしなければならず、レーザービームを制御するためのスリットが溶融する可能性がある。たとえ、レーザービームを制御するためのスリットが溶融しない場合でも、貫通孔周辺にダメージを受けやすく、基板にクラック等が発生し、基板割れを誘発する可能性がある。
【００１１】
また、このような高出力レーザ装置は高価であり、製造コストの増大につながる。従って、基板厚が３５０μｍ程度ある多結晶シリコン基板に、特許文献３に記載されている発明に係る方法で、テーパー状の貫通孔を設けることは極めて困難又は非効率である。
【００１２】
また、太陽電池セルの特性向上のためには受光面側の電極面積は極力少なくすることが望ましいが、上記特許文献に示されているように、受光面側電極の形成をスクリーン印刷法により行う場合、当該スクリーン印刷法は精度が低いため、電極面積が大きくなりすぎ有効受光面積を十分に大きく取れない可能性がある。
【００１３】
さらに、受光面側電極の形成を行わず、裏面側から貫通孔に電極材料をスクリーン印刷法により注入し、受光面側の貫通孔から電極材料があふれ出るようにして受光面側電極を形成した場合、受光面側電極面積及び形状の制御が難しく、受光面側電極と裏面側電極との接合不良が発生しやすいという欠点があった。
【００１４】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、弱い出力のレーザ装置で基板にダメージを与えないようにしながら、貫通孔の形状を、内部に導電材料を十分に注入することができるよう、裏面側の内径を大きくし、受光面側に近づくにつれて徐々に内径が小さくなるような、いわゆるテーパー状にするものである。例えば、直径５μｍ微少領域にレーザパワーを集中させスキャンしながら、直径２００μｍ程度の大きな開口径の貫通孔を形成する。
【００１５】
また、受光面側の電極形成は凹版オフセット印刷法により小面積化し、裏面側から貫通孔に電極材料を注入する方法には、印圧が十分に高いスクリーン印刷法を用いたものである。
【００１６】
さらに、貫通孔内壁面への絶縁膜形成は、凹版オフセット印刷法により粘度の高い金属アルコキシド化合物材料を極薄く（０．２〜０．５μｍ程度）印刷塗布することで貫通孔を閉塞することなく、貫通孔内壁面全体に極薄の絶縁膜を形成するものである。ここで、金属アルコキシド化合物材料とは、無機系の塗布型ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）材料のことである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る太陽電池セルは、半導体基板と、前記半導体基板の受光面側の主面上に形成された導電型を有する多結晶半導体層と、前記多結晶半導体層の受光面側の主面上に形成された反射防止膜とからなる光電変換部を有する太陽電池セルにおいて、前記光電変換部の裏面側から受光面側にかけて、内径が徐々に小さくなるテーパー状の貫通孔を設けたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、貫通孔をテーパー状にすることで、電極材料の注入を行う際、貫通孔内部に隙間なく十分に電極材料を充填することができると共に、有効受光面積を十分に大きくすることができる。これにより、太陽電池セルの特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１における太陽電池セルの断面図である。
【図２】太陽電池セルの製造工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｆ）は各段階を示した図である。
【図３】レーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものである。
【図４】スキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。
【図５】レーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略を示した図である。
【図６】太陽電池セルの製造工程を示したフロー図である。
【図７】貫通孔の製造過程を詳しく示したフロー図である。
【図８】テーパー状の貫通孔の垂直断面を示した顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１における太陽電池セルの断面図である。太陽電池セル１は、半導体基板であるｐ型多結晶シリコン基板２と、ｎ型多結晶シリコン層４とが積層された光電変換部５を有する。ｐ型多結晶シリコン基板２とｎ型多結晶シリコン層４との界面部分で半導体のｐｎ接合領域が形成されている。また、光電変換部５の受光面側にはシリコン窒素化膜からなる反射防止膜３が形成され太陽電池基板部１０を構成している。この発明の実施の形態１における太陽電池セルは、多結晶シリコン基板を用いた場合について説明しているが、単結晶シリコン基板により構成されてもよい。
【００２２】
太陽電池基板部１０には、ｐ型多結晶シリコン基板２と、反射防止膜３が形成されたｎ型多結晶シリコン層４を貫通するテーパー状の複数の貫通孔６が設けられている。貫通孔６の内壁面およびｐ型多結晶シリコン基板２の受光面側主面を表面とした場合の裏面の一部（以下、「表面」は受光面側、「裏面」は受光面側を「表」とした場合の「裏」を示すものとする）には絶縁膜７が形成されている。また、貫通孔６内部には、絶縁膜７を介して導電材料からなる導電体８が充填されている。
【００２３】
貫通孔６内部に絶縁膜７を介して充填された導電体８は、太陽電池基板部１０の受光面で生成された電流を裏面側へ流す役割を担っている。受光面側電極９により集められた電流は、導電体８により太陽電池基板部１０の裏面側に導通されるようになっている。図１では、簡略化のため、１つの貫通孔６部分についてのみ示されているが、通常は太陽電池セル１全域に亘って多数形成されている。
【００２４】
次に、この発明の実施の形態１における太陽電池セルの製造方法について、図２〜図８を参照して説明する。図２は太陽電池セルの製造工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｆ）は各段階を示した図である。図３はレーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものである。図４はスキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。図５はレーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略を示した図である。図６は太陽電池セルの製造工程を示したフロー図である。図７は図６で示された製造工程の内、貫通孔の製造過程を詳しく示したフロー図である。さらに、図８はテーパー状の貫通孔の垂直断面を示した顕微鏡写真である。以下、図６に示すフローに沿って、所定の図を参照しながら説明する。
【００２５】
図２（ａ）において、太陽電池セル１の基板としてはｐ型の多結晶半導体基板、例えば比抵抗２Ω・ｃｍ程度にボロンをドープしたｐ型多結晶シリコン基板２を用いる。ｐ型多結晶シリコン基板２を約７０℃に加熱したアルカリ溶液中、例えば１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に１０分間程度浸漬し、基板表面をエッチングする。これにより基板スライス時にｐ型多結晶シリコン基板２の表面近くに生じたダメ−ジ領域を取り除くとともにｐ型多結晶シリコン基板２の表面洗浄を実施する。
【００２６】
次に、アルカリ溶液、例えば上記同様１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に、アルコ−ル溶液、例えばイソプロピルアルコ−ルを１％程度添加した溶液中で、約８０℃で５分間異方性エッチングを実施する。これにより表面にテクスチャ形状を形成する。その後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス雰囲気中に、約９００℃で２０分間程度加熱する。これによりｐ型多結晶シリコン基板２の表面にｎ型多結晶シリコン層４を形成するとともに界面部分で半導体のｐｎ接合領域が形成される。その後、５％程度のフッ化水素酸水溶液中に５分間程度浸漬して多結晶シリコン基板表面に形成されたリンガラス膜を除去する。
【００２７】
図２（ｂ）において、上記のように形成されたｎ型多結晶シリコン層４の受光面側に、プラズマ化学気相成長（Ｐ−ＣＶＤ）法により、シラン、アンモニア及び窒素ガスでシリコン窒素化膜による反射防止膜３を形成する。このシリコン窒素化膜による反射防止膜３の屈折率と膜厚をエリプソメ−タ−によって測定したところ、それぞれ約２.０及び約８０ｎｍであった。以上の工程により、太陽電池基板部１０が形成される。その後、裏面にエッチングを施す。
【００２８】
図２（ｃ）において、太陽電池基板部１０の厚み方向に貫通する貫通孔６は、レーザ光又はウォータージェット等を用いて形成することができる。ここでは、レーザ光を用いて貫通孔を形成する場合を例にとり説明する。貫通孔６は太陽電池基板部１０の裏面側から表面側に向けて、レーザ光を所定の方法でスキャンすることにより形成する。以下、このスキャン方法を用いて貫通孔６を形成する方法について詳しく説明する。
【００２９】
図３はレーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものであり、図３（ａ）は、レーザ光を往復スキャンした場合を示し、図３（ｂ）は片側スキャンした場合を示す図である。
【００３０】
この場合、レーザ光はスキャンの過程において、スキャン面全体を一通りスキャンする場合、一度スキャンした箇所の少なくとも一部を重複してスキャンしても構わないが、一度スキャンした箇所に隙間を設ける形でスキャンしてはならない。すなわち、スキャン面全体を１回スキャンする場合に、スキャンしていない箇所が存在してはならない。なお、スキャンする場合の周波数は、２０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度、望ましくは３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度、さらに望ましくは４０Ｈｚ程度である。また、レーザ光のスポット径は、２μｍ〜２０μｍ程度、望ましくは４μｍ〜６μｍ程度である。
【００３１】
次に、上記スキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を説明する。図４はスキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。この場合、レーザ光を段階ごとに複数回にわけて照射し、各段階でスキャン面積を段階的に小さくする。以下、例えば太陽電池基板部１０の厚みが３５０μｍで、裏面側の内径が２００μｍ、表面（受光面）側の内径が２０μｍの貫通孔６を形成する場合について説明する。以下、図７に示すフローに沿って、所定の図を参照しながら説明する。
【００３２】
貫通孔６の形成には、Ｎｄ：ＹＶＯ４（イットリウム・バナジウム・オキサイド）固体レーザによる基本波１０６４ｎｍ光を用いて、３０ｋＷ程度の出力で５μｍ程度のスポット径の照射光を連続的照射し、スキャンする形で実施する。
【００３３】
図４（ａ）において、太陽電池基板部１０の裏面側の所定の位置に直径が約２００μｍの円内を、例えば、図３（ａ）で示す往復スキャンで、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンする。このときに形成される穴は、底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１７５μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状となる。ここで、垂直断面が台形形状を有するテーパー状となるのは、レーザ光をスキャンした場合、スキャン領域の中心部分、すなわち直径が約２００μｍの円の中心部分ほどエネルギー分布が高くなることで、太陽電池基板部１０の温度が高くなり、溶融が早く進むためである。レーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略については図５に示す。
【００３４】
同様にして、同心上で直径が約１７５μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１７５μｍ、上面（表面）側の内径が約１５０μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｂ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１５０μｍ、深さが約１００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。以下、同様の方法を繰り返す。
【００３５】
同心上で直径が約１５０μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１５０μｍ、上面（表面）側の内径が約１２３μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｃ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１２３μｍ、深さが約１５０の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３６】
同心上で直径が約１２３μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１２３μｍ、上面（表面）側の内径が約９７μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｄ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約９７μｍ、深さが約２００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３７】
同心上で直径が約９７μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約９７μｍ、上面（表面）側の内径が約７１μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｅ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約７１μｍ、深さが約２５０の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３８】
同心上で直径が約７１μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約７１μｍ、上面（表面）側の内径が約４６μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｆ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約４６μｍ、深さが約３００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３９】
同心上で直径が約４６μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約４６μｍ、上面（表面）側の内径が約２０μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｇ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約２０μｍの垂直断面が台形形状を有する貫通孔６を得る。
【００４０】
このとき、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とが示す外角の角度は、図４（ｇ）に示すように約１０４．４度となる。以上説明した段階を経て、テーパー状の貫通孔６が得られる。図８は上記説明した方法によって得られたテーパー状の貫通孔６の垂直断面を示した顕微鏡写真である。上記説明したとおり、段階的なスキャンにもかかわらず、きれいなテーパー状の貫通孔６が得られることがわかる。
【００４１】
なお、この方法により形成されるテーパー状の貫通孔６は、太陽電池基板部１０の厚みに制約を受けることなく設けることが可能であるが、厚みが１０μｍ以下であるような薄い基板については、特許文献３で示されているような方法でもテーパー状の貫通孔を設けることができる。また、厚みが５００μｍを超えるような場合は、貫通孔を得るまでに多くのスキャンを繰り返すため多くの時間と手間がかかり効率的ではない。よって、この実施の形態で示されている発明は、太陽電池基板部１０が５０μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有する場合に効果的である。
【００４２】
次に、絶縁膜７を形成する工程について説明する。図２（ｄ）において、例えば、無機系の塗布型ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）材料を凹版オフセット印刷で２．０〜３．０μｍ程度の厚さで貫通孔６内壁面及び貫通孔６の裏面側周辺部に印刷し、４５０℃程度の乾燥炉で過熱乾燥させることにより絶縁膜７を形成する。このように、凹版オフセット印刷法を用いて絶縁膜７を印刷形成することで、貫通孔６を閉塞することなく、均一に極薄の絶縁膜７を形成することができる。
【００４３】
次に、導電体８を充填する工程について説明する。図２（ｅ）において、例えば、太陽電池基板部１０の裏面側からアルミニウムを主成分とする導電性金属粉末を用いた導電性ペースト材料を、スクリーン印刷法を用いて貫通孔６部分に印刷し、貫通孔６内部に導電性ペースト材料を充填すると同時に裏面側電極１１を形成する。ここで、貫通孔６がテーパー状を有することで、スクリーン印刷法を用いた場合でも、太陽電池基板部１０の厚さと貫通孔６の裏面側内径との比率が１／１以上、すなわち、貫通孔６の裏面側内径が太陽電池基板部１０の厚さに満たない場合であっても、容易に隙間無く貫通孔６内部に導電性ペースト材料を充填することができる。その後、１５０℃程度の乾燥オーブンにいれて導電性ペースト材料を乾燥固化させる。
【００４４】
ここで、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とがなす外角の角度は、直角に近すぎると前記特許文献１で示すように導電性ペースト材料を隙間無く充填することが困難となる。また、角度があまりに大きすぎると導電性ペースト材料の量が多くなるとともに、導電性ペースト材料を乾燥固化させて得られる導電体８の裏面側露出部分で形成される裏面側電極の面積が大きくなりすぎ、太陽電池のセル変換効率が低下するため効率的でない。よって、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とがなす外角の角度は１００°〜１２０°程度が望ましく、さらには、この実施の形態１で示した角度である１０４．４°、すなわち１０５°前後の角度が最適である。
【００４５】
次に、受光面側電極９を形成する工程について説明する。図２（ｆ）において、例えば、太陽電池基板部１０の受光面側に、凹版オフセット印刷により２．０〜３．０μｍ程度の厚さで、銀を主成分とする導電性金属粉末を用いた導電性ペースト材料を印刷し、受光面側電極９を形成する。ここで、受光面側電極９は、貫通孔６の受光面側内径よりも少し大きい直径、すなわち、絶縁膜７の受光面側露出部を覆い隠す程度大きい直径を有する円形状電極を形成する。このことにより太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを得る。
【００４６】
なお、ここでは受光面側電極９は、円形状電極として示されているが、これは、太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを有効に得ることができる最小の面積が円形形状によって得られるからであり、太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを得ることができるのであれば、四角形形状又は三角形形状等の多角形形状を有していてもよい。
【００４７】
以上ように、受光面側電極９を凹版オフセット印刷法で形成したのは、精度良くスポット状の電極を形成することができるため、ペーストにじみによる面積の増大等を防止するばかりでなく、小面積の受光面側電極９を形成することができるからである。このため、太陽電池セル１の有効面積を増大させ、性能を向上させる効果がある。
【００４８】
その後、８００〜９００℃程度で受光面側電極９と裏面側電極１１の焼成を行う。このとき、受光面側電極９は、反射防止膜３貫通し、ｎ型多結晶シリコン層４と導通することで、太陽電池セル１が得られる。
【００４９】
以上説明したように、太陽電池セル１を製造すれば、受光面と裏面とで効率よく生成された電流をともに裏面側に集める高効率な集電構造型の太陽電池セル１を得ることができる。
【００５０】
なお、この実施の形態１では、テーパー状の貫通孔６がレーザ光により形成される工程について詳しく説明したが、同様にウォータージェットをスキャンする方法でもテーパー状の貫通孔６が得られる。なお、この場合の設定条件は多結晶半導体基板の硬度、貫通孔６の精度等により異なる設計事項である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 太陽電池セル、２ ｐ型多結晶シリコン基板、３ 反射防止膜、４ ｎ型多結晶シリコン層、５ 光電変換部、６ 貫通孔、７ 絶縁膜、８ 導電体、９ 受光面側電極、１０ 太陽電池基板部１１ 裏面側電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶系シリコン太陽電池の多くは、シリコン基板の表裏のいずれか一方の面にｐ型領域もしくはｎ型領域が形成されており、他方の面には、前記一方の面とは相反するｎ型領域もしくはｐ型領域が形成されている。一般的にシリコン基板の表裏面上には、電極が形成されており、受光面側では、生成した電流を集電するための集電極（バスバー電極、フィンガー電極）が形成されており、裏面側は全面電極となっている。受光面側の集電極は、導電性を高め、抵抗損失を少なくするために、集電極の断面積を拡大することが重要である。しかし、この集電極の存在によって入射光が遮られる、いわゆるシャドウロスを減少させることも重要である。このように、集電極の低抵抗化と太陽電池セルの有効受光面積の増加というあい反する要求に対して、以下の従来技術が開示されている。
【０００３】
一つは、シリコン基板に多数の微小な貫通孔を設け、その内部にｐ−ｎ接合を形成し、光電変換に寄与する構造が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
他の一つは、シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み込み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した、いわゆるＨＩＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ）構造を有する太陽電池セルにおいて、受光面で生成された電流を、貫通孔を介して裏面で集電する集電構造を形成する際、貫通孔周辺に不要なアモルファスシリコン層が堆積することを防止するため、貫通孔の内壁面に絶縁膜を形成したのち、導電対を充填する構造が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、他の一つは、透光性基板(ガラス基板)上に形成された厚さ１〜１０μｍ程度の絶縁膜を有する光起電力装置において、前記絶縁膜に貫通孔の深さが深くなるにつれて、マスクの開口の大きさを徐々に小さくしながらレーザ光を照射する方法で、テーパー形状の貫通孔を形成する方法が示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−５１２８２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４０８０号公報
【特許文献３】特開平６−２６０６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明では、レーザ光を基板に対して垂直方向から照射することにより厚さ１００〜２００μｍ程度のシリコン基板に対して、直径１００μｍ程度の貫通孔を形成し、つぎに基板表面の破砕層を化学研磨することにより除去する発明が開示されているが、この貫通孔に対してスクリーン印刷法あるいは蒸着法で電極金属層を形成する場合、貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内部に十分に電極材料を注入することができず、空間が存在し導通不良が発生する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている発明では、シリコン基板と、当該シリコン基板の表裏に設けられたアモルファスシリコン層及び透明電極とを貫通する複数の貫通孔の内壁面に絶縁膜を形成したのち、銀ペーストをスクリーン印刷法により貫通孔内部に充填する場合、前記同様、貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内部に十分に電極材料を注入することができず、空間が存在し導通不良が発生する可能性がある。
【０００９】
さらに、ＣＶＤ法により貫通孔内壁面に絶縁膜を形成する場合にも、同様に貫通孔の深さに対して直径が小さいと貫通孔内壁面全体に絶縁膜を形成することが困難となる。また、貫通孔内壁面に形成する絶縁膜が厚くなりすぎると、貫通孔を閉塞してしまう可能性がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載されている発明では、厚さが１〜１０μｍ程度しかない絶縁膜にテーパー形状の貫通孔を設けることは可能であるが、基板厚が３５０μｍ程度ある多結晶シリコン基板に応用する場合、レーザパワーを極めて大きくしなければならず、レーザービームを制御するためのスリットが溶融する可能性がある。たとえ、レーザービームを制御するためのスリットが溶融しない場合でも、貫通孔周辺にダメージを受けやすく、基板にクラック等が発生し、基板割れを誘発する可能性がある。
【００１１】
また、このような高出力レーザ装置は高価であり、製造コストの増大につながる。従って、基板厚が３５０μｍ程度ある多結晶シリコン基板に、特許文献３に記載されている発明に係る方法で、テーパー状の貫通孔を設けることは極めて困難又は非効率である。
【００１２】
また、太陽電池セルの特性向上のためには受光面側の電極面積は極力少なくすることが望ましいが、上記特許文献に示されているように、受光面側電極の形成をスクリーン印刷法により行う場合、当該スクリーン印刷法は精度が低いため、電極面積が大きくなりすぎ有効受光面積を十分に大きく取れない可能性がある。
【００１３】
さらに、受光面側電極の形成を行わず、裏面側から貫通孔に電極材料をスクリーン印刷法により注入し、受光面側の貫通孔から電極材料があふれ出るようにして受光面側電極を形成した場合、受光面側電極面積及び形状の制御が難しく、受光面側電極と裏面側電極との接合不良が発生しやすいという欠点があった。
【００１４】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、弱い出力のレーザ装置で基板にダメージを与えないようにしながら、貫通孔の形状を、内部に導電材料を十分に注入することができるよう、裏面側の内径を大きくし、受光面側に近づくにつれて徐々に内径が小さくなるような、いわゆるテーパー状にするものである。例えば、直径５μｍ微少領域にレーザパワーを集中させスキャンしながら、直径２００μｍ程度の大きな開口径の貫通孔を形成する。
【００１５】
また、受光面側の電極形成は凹版オフセット印刷法により小面積化し、裏面側から貫通孔に電極材料を注入する方法には、印圧が十分に高いスクリーン印刷法を用いたものである。
【００１６】
さらに、貫通孔内壁面への絶縁膜形成は、凹版オフセット印刷法により粘度の高い金属アルコキシド化合物材料を極薄く（０．２〜０．５μｍ程度）印刷塗布することで貫通孔を閉塞することなく、貫通孔内壁面全体に極薄の絶縁膜を形成するものである。ここで、金属アルコキシド化合物材料とは、無機系の塗布型ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）材料のことである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る太陽電池セルは、半導体基板と、前記半導体基板の受光面側の主面上に形成された導電型を有する多結晶半導体層と、前記多結晶半導体層の受光面側の主面上に形成された反射防止膜とからなる光電変換部を有する太陽電池セルにおいて、前記光電変換部の裏面側から受光面側にかけて、内径が徐々に小さくなるテーパー状の貫通孔を設けたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、貫通孔をテーパー状にすることで、電極材料の注入を行う際、貫通孔内部に隙間なく十分に電極材料を充填することができると共に、有効受光面積を十分に大きくすることができる。これにより、太陽電池セルの特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１における太陽電池セルの断面図である。
【図２】太陽電池セルの製造工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｆ）は各段階を示した図である。
【図３】レーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものである。
【図４】スキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。
【図５】レーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略を示した図である。
【図６】太陽電池セルの製造工程を示したフロー図である。
【図７】貫通孔の製造過程を詳しく示したフロー図である。
【図８】テーパー状の貫通孔の垂直断面を示した顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１における太陽電池セルの断面図である。太陽電池セル１は、半導体基板であるｐ型多結晶シリコン基板２と、ｎ型多結晶シリコン層４とが積層された光電変換部５を有する。ｐ型多結晶シリコン基板２とｎ型多結晶シリコン層４との界面部分で半導体のｐｎ接合領域が形成されている。また、光電変換部５の受光面側にはシリコン窒素化膜からなる反射防止膜３が形成され太陽電池基板部１０を構成している。この発明の実施の形態１における太陽電池セルは、多結晶シリコン基板を用いた場合について説明しているが、単結晶シリコン基板により構成されてもよい。
【００２２】
太陽電池基板部１０には、ｐ型多結晶シリコン基板２と、反射防止膜３が形成されたｎ型多結晶シリコン層４を貫通するテーパー状の複数の貫通孔６が設けられている。貫通孔６の内壁面およびｐ型多結晶シリコン基板２の受光面側主面を表面とした場合の裏面の一部（以下、「表面」は受光面側、「裏面」は受光面側を「表」とした場合の「裏」を示すものとする）には絶縁膜７が形成されている。また、貫通孔６内部には、絶縁膜７を介して導電材料からなる導電体８が充填されている。
【００２３】
貫通孔６内部に絶縁膜７を介して充填された導電体８は、太陽電池基板部１０の受光面で生成された電流を裏面側へ流す役割を担っている。受光面側電極９により集められた電流は、導電体８により太陽電池基板部１０の裏面側に導通されるようになっている。図１では、簡略化のため、１つの貫通孔６部分についてのみ示されているが、通常は太陽電池セル１全域に亘って多数形成されている。
【００２４】
次に、この発明の実施の形態１における太陽電池セルの製造方法について、図２〜図８を参照して説明する。図２は太陽電池セルの製造工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｆ）は各段階を示した図である。図３はレーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものである。図４はスキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。図５はレーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略を示した図である。図６は太陽電池セルの製造工程を示したフロー図である。図７は図６で示された製造工程の内、貫通孔の製造過程を詳しく示したフロー図である。さらに、図８はテーパー状の貫通孔の垂直断面を示した顕微鏡写真である。以下、図６に示すフローに沿って、所定の図を参照しながら説明する。
【００２５】
図２（ａ）において、太陽電池セル１の基板としてはｐ型の多結晶半導体基板、例えば比抵抗２Ω・ｃｍ程度にボロンをドープしたｐ型多結晶シリコン基板２を用いる。ｐ型多結晶シリコン基板２を約７０℃に加熱したアルカリ溶液中、例えば１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に１０分間程度浸漬し、基板表面をエッチングする。これにより基板スライス時にｐ型多結晶シリコン基板２の表面近くに生じたダメ−ジ領域を取り除くとともにｐ型多結晶シリコン基板２の表面洗浄を実施する。
【００２６】
次に、アルカリ溶液、例えば上記同様１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に、アルコ−ル溶液、例えばイソプロピルアルコ−ルを１％程度添加した溶液中で、約８０℃で５分間異方性エッチングを実施する。これにより表面にテクスチャ形状を形成する。その後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス雰囲気中に、約９００℃で２０分間程度加熱する。これによりｐ型多結晶シリコン基板２の表面にｎ型多結晶シリコン層４を形成するとともに界面部分で半導体のｐｎ接合領域が形成される。その後、５％程度のフッ化水素酸水溶液中に５分間程度浸漬して多結晶シリコン基板表面に形成されたリンガラス膜を除去する。
【００２７】
図２（ｂ）において、上記のように形成されたｎ型多結晶シリコン層４の受光面側に、プラズマ化学気相成長（Ｐ−ＣＶＤ）法により、シラン、アンモニア及び窒素ガスでシリコン窒素化膜による反射防止膜３を形成する。このシリコン窒素化膜による反射防止膜３の屈折率と膜厚をエリプソメ−タ−によって測定したところ、それぞれ約２.０及び約８０ｎｍであった。以上の工程により、太陽電池基板部１０が形成される。その後、裏面にエッチングを施す。
【００２８】
図２（ｃ）において、太陽電池基板部１０の厚み方向に貫通する貫通孔６は、レーザ光又はウォータージェット等を用いて形成することができる。ここでは、レーザ光を用いて貫通孔を形成する場合を例にとり説明する。貫通孔６は太陽電池基板部１０の裏面側から表面側に向けて、レーザ光を所定の方法でスキャンすることにより形成する。以下、このスキャン方法を用いて貫通孔６を形成する方法について詳しく説明する。
【００２９】
図３はレーザ光のスキャン方法を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）はスキャン方法の一例を示したものであり、図３（ａ）は、レーザ光を往復スキャンした場合を示し、図３（ｂ）は片側スキャンした場合を示す図である。
【００３０】
この場合、レーザ光はスキャンの過程において、スキャン面全体を一通りスキャンする場合、一度スキャンした箇所の少なくとも一部を重複してスキャンしても構わないが、一度スキャンした箇所に隙間を設ける形でスキャンしてはならない。すなわち、スキャン面全体を１回スキャンする場合に、スキャンしていない箇所が存在してはならない。なお、スキャンする場合の周波数は、２０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度、望ましくは３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度、さらに望ましくは４０Ｈｚ程度である。また、レーザ光のスポット径は、２μｍ〜２０μｍ程度、望ましくは４μｍ〜６μｍ程度である。
【００３１】
次に、上記スキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を説明する。図４はスキャン方法を用いてテーパー状の貫通孔を形成する工程を段階的に示した図であり、各図（ａ）〜（ｇ）は各段階を示した図である。この場合、レーザ光を段階ごとに複数回にわけて照射し、各段階でスキャン面積を段階的に小さくする。以下、例えば太陽電池基板部１０の厚みが３５０μｍで、裏面側の内径が２００μｍ、表面（受光面）側の内径が２０μｍの貫通孔６を形成する場合について説明する。以下、図７に示すフローに沿って、所定の図を参照しながら説明する。
【００３２】
貫通孔６の形成には、Ｎｄ：ＹＶＯ４（イットリウム・バナジウム・オキサイド）固体レーザによる基本波１０６４ｎｍ光を用いて、３０ｋＷ程度の出力で５μｍ程度のスポット径の照射光を連続的照射し、スキャンする形で実施する。
【００３３】
図４（ａ）において、太陽電池基板部１０の裏面側の所定の位置に直径が約２００μｍの円内を、例えば、図３（ａ）で示す往復スキャンで、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンする。このときに形成される穴は、底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１７５μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状となる。ここで、垂直断面が台形形状を有するテーパー状となるのは、レーザ光をスキャンした場合、スキャン領域の中心部分、すなわち直径が約２００μｍの円の中心部分ほどエネルギー分布が高くなることで、太陽電池基板部１０の温度が高くなり、溶融が早く進むためである。レーザ光をスキャンした場合のエネルギー分布の概略については図５に示す。
【００３４】
同様にして、同心上で直径が約１７５μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１７５μｍ、上面（表面）側の内径が約１５０μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｂ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１５０μｍ、深さが約１００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。以下、同様の方法を繰り返す。
【００３５】
同心上で直径が約１５０μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１５０μｍ、上面（表面）側の内径が約１２３μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｃ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約１２３μｍ、深さが約１５０の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３６】
同心上で直径が約１２３μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約１２３μｍ、上面（表面）側の内径が約９７μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｄ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約９７μｍ、深さが約２００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３７】
同心上で直径が約９７μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約９７μｍ、上面（表面）側の内径が約７１μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｅ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約７１μｍ、深さが約２５０の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３８】
同心上で直径が約７１μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約７１μｍ、上面（表面）側の内径が約４６μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｆ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約４６μｍ、深さが約３００の垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。
【００３９】
同心上で直径が約４６μｍの円内を、穴の深さが５０μｍ程度となるまで連続的にスキャンすることにより、底面（裏面）側の内径が約４６μｍ、上面（表面）側の内径が約２０μｍの垂直断面が台形形状を有する円柱状の穴を得る。結果として、図４（ｇ）に示すような底面（裏面）側の内径が約２００μｍ、上面（表面）側の内径が約２０μｍの垂直断面が台形形状を有する貫通孔６を得る。
【００４０】
このとき、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とが示す外角の角度は、図４（ｇ）に示すように約１０４．４度となる。以上説明した段階を経て、テーパー状の貫通孔６が得られる。図８は上記説明した方法によって得られたテーパー状の貫通孔６の垂直断面を示した顕微鏡写真である。上記説明したとおり、段階的なスキャンにもかかわらず、きれいなテーパー状の貫通孔６が得られることがわかる。
【００４１】
なお、この方法により形成されるテーパー状の貫通孔６は、太陽電池基板部１０の厚みに制約を受けることなく設けることが可能であるが、厚みが１０μｍ以下であるような薄い基板については、特許文献３で示されているような方法でもテーパー状の貫通孔を設けることができる。また、厚みが５００μｍを超えるような場合は、貫通孔を得るまでに多くのスキャンを繰り返すため多くの時間と手間がかかり効率的ではない。よって、この実施の形態で示されている発明は、太陽電池基板部１０が５０μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有する場合に効果的である。
【００４２】
次に、絶縁膜７を形成する工程について説明する。図２（ｄ）において、例えば、無機系の塗布型ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）材料を凹版オフセット印刷で２．０〜３．０μｍ程度の厚さで貫通孔６内壁面及び貫通孔６の裏面側周辺部に印刷し、４５０℃程度の乾燥炉で過熱乾燥させることにより絶縁膜７を形成する。このように、凹版オフセット印刷法を用いて絶縁膜７を印刷形成することで、貫通孔６を閉塞することなく、均一に極薄の絶縁膜７を形成することができる。
【００４３】
次に、導電体８を充填する工程について説明する。図２（ｅ）において、例えば、太陽電池基板部１０の裏面側からアルミニウムを主成分とする導電性金属粉末を用いた導電性ペースト材料を、スクリーン印刷法を用いて貫通孔６部分に印刷し、貫通孔６内部に導電性ペースト材料を充填すると同時に裏面側電極１１を形成する。ここで、貫通孔６がテーパー状を有することで、スクリーン印刷法を用いた場合でも、太陽電池基板部１０の厚さと貫通孔６の裏面側内径との比率が１／１以上、すなわち、貫通孔６の裏面側内径が太陽電池基板部１０の厚さに満たない場合であっても、容易に隙間無く貫通孔６内部に導電性ペースト材料を充填することができる。その後、１５０℃程度の乾燥オーブンにいれて導電性ペースト材料を乾燥固化させる。
【００４４】
ここで、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とがなす外角の角度は、直角に近すぎると前記特許文献１で示すように導電性ペースト材料を隙間無く充填することが困難となる。また、角度があまりに大きすぎると導電性ペースト材料の量が多くなるとともに、導電性ペースト材料を乾燥固化させて得られる導電体８の裏面側露出部分で形成される裏面側電極の面積が大きくなりすぎ、太陽電池のセル変換効率が低下するため効率的でない。よって、太陽電池基板部１０の裏面と貫通孔６の内側面とがなす外角の角度は１００°〜１２０°程度が望ましく、さらには、この実施の形態１で示した角度である１０４．４°、すなわち１０５°前後の角度が最適である。
【００４５】
次に、受光面側電極９を形成する工程について説明する。図２（ｆ）において、例えば、太陽電池基板部１０の受光面側に、凹版オフセット印刷により２．０〜３．０μｍ程度の厚さで、銀を主成分とする導電性金属粉末を用いた導電性ペースト材料を印刷し、受光面側電極９を形成する。ここで、受光面側電極９は、貫通孔６の受光面側内径よりも少し大きい直径、すなわち、絶縁膜７の受光面側露出部を覆い隠す程度大きい直径を有する円形状電極を形成する。このことにより太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを得る。
【００４６】
なお、ここでは受光面側電極９は、円形状電極として示されているが、これは、太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを有効に得ることができる最小の面積が円形形状によって得られるからであり、太陽電池基板部１０の受光面側とのコンタクトを得ることができるのであれば、四角形形状又は三角形形状等の多角形形状を有していてもよい。
【００４７】
以上ように、受光面側電極９を凹版オフセット印刷法で形成したのは、精度良くスポット状の電極を形成することができるため、ペーストにじみによる面積の増大等を防止するばかりでなく、小面積の受光面側電極９を形成することができるからである。このため、太陽電池セル１の有効面積を増大させ、性能を向上させる効果がある。
【００４８】
その後、８００〜９００℃程度で受光面側電極９と裏面側電極１１の焼成を行う。このとき、受光面側電極９は、反射防止膜３貫通し、ｎ型多結晶シリコン層４と導通することで、太陽電池セル１が得られる。
【００４９】
以上説明したように、太陽電池セル１を製造すれば、受光面と裏面とで効率よく生成された電流をともに裏面側に集める高効率な集電構造型の太陽電池セル１を得ることができる。
【００５０】
なお、この実施の形態１では、テーパー状の貫通孔６がレーザ光により形成される工程について詳しく説明したが、同様にウォータージェットをスキャンする方法でもテーパー状の貫通孔６が得られる。なお、この場合の設定条件は多結晶半導体基板の硬度、貫通孔６の精度等により異なる設計事項である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 太陽電池セル、２ ｐ型多結晶シリコン基板、３ 反射防止膜、４ ｎ型多結晶シリコン層、５ 光電変換部、６ 貫通孔、７ 絶縁膜、８ 導電体、９ 受光面側電極、１０ 太陽電池基板部１１ 裏面側電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板の受光面側主面上に形成された導電型を有する多結晶半導体層と、該多結晶半導体層の受光面側主面上に形成された反射防止膜とからなる太陽電池基板部を有する太陽電池セルにおいて、前記太陽電池基板の裏面側から受光面側にかけて、内径が徐々に小さくなるテーパー状の貫通孔を設け、該貫通孔内部に絶縁膜を介して導電材料を充填したことを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
前記光電変換部の厚さが５０μｍから５００μｍであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記テーパー状の貫通孔の内壁面と前記太陽電池基板部の裏面とがなす外角の角度が１００度から１２０度であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記テーパー状の貫通孔はレーザ光を同一領域内で複数回スキャンし、前記同一領域内の占める面積を段階的に小さくして得られることを特徴とする前記請求項１記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記スキャンは、前記同一領域内において、前記レーザ光が照射しない部分を有しないことを特徴とする前記請求項４記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板の受光面側主面上に形成された導電型を有する多結晶半導体層と、該多結晶半導体層の受光面側主面上に形成された反射防止膜とからなる太陽電池基板部を有する太陽電池セルにおいて、前記太陽電池基板の裏面側から受光面側にかけて、内径が徐々に小さくなるテーパー状の貫通孔を設け、該貫通孔内部に絶縁膜を介して導電材料を充填したことを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
前記光電変換部の厚さが５０μｍから５００μｍであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記テーパー状の貫通孔の内壁面と前記太陽電池基板部の裏面とがなす外角の角度が１００度から１２０度であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記テーパー状の貫通孔はレーザ光を同一領域内で複数回スキャンし、前記同一領域内の占める面積を段階的に小さくして得られることを特徴とする前記請求項１記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記スキャンは、前記同一領域内において、前記レーザ光が照射しない部分を有しないことを特徴とする前記請求項４記載の太陽電池セルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６２９５１（Ｐ２０１０−２６２９５１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０２０７（Ｐ２００９−１１０２０７）
【出願日】平成２１年４月２９日（２００９．４．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２９日（２００９．４．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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