裏面電極型太陽電池の製造方法、裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池モジュール
【課題】工数を低減して、効率的に製造することが可能な裏面電極型太陽電池、裏面電極型太陽電池の製造方法、および裏面電極型太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】シリコン基板４の受光面に、シリコン基板４の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層６と反射防止膜７とを形成する工程と、シリコン基板４の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜８を形成する工程とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法。
【解決手段】シリコン基板４の受光面に、シリコン基板４の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層６と反射防止膜７とを形成する工程と、シリコン基板４の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜８を形成する工程とを有する裏面電極型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、裏面電極型太陽電池の製造方法、裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面（受光面）と、受光面の反対側である面（裏面）とに電極が形成された構造のものである。
【０００４】
受光面に電極を形成した場合、電極の吸収があることから、形成された電極の面積分だけ入射する太陽光が減少するので、裏面にのみ電極を形成した裏面電極型太陽電池が開発されている。
【０００５】
図９は、特許文献１に開示されている従来の裏面電極型太陽電池の断面を表す模式図である。以下に、従来の裏面電極型太陽電池１０１について説明する。
【０００６】
ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面側には凹凸形状１０５が形成され、ｎ型前面側拡散領域１０６であるＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層が形成されている。そして、凹凸形状１０５上には、ｎ型シリコンウェーハ１０４側から、二酸化ケイ素を含む誘電性パッシベーション層１０８、窒化シリコンを含む反射防止コーティング１０７が形成されている。
【０００７】
また、ｎ型シリコンウェーハ１０４の裏面には酸化物層１０９が形成されている。さらに、ｎ型シリコンウェーハ１０４の裏面側にはｎ型ドープされた（ｎ＋）領域１１０とｐ型ドープされた（ｐ＋）領域１１１とが交互に形成されている。そして、ｎ＋領域１１０にはｎ型用金属コンタクト１０２が形成されており、ｐ＋領域１１１にはｐ型用金属コンタクト１０３が形成されている。
【０００８】
次に、裏面電極型太陽電池１０１の受光面側の形成方法を示す。ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面となる面にエッチングによる凹凸形状１０５を形成後、拡散によりｎ型前面側拡散領域１０６を形成し、その後、高温酸化による二酸化シリコンの誘電性パッシベーション層１０８形成し、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）による窒化シリコンの反射防止コーティング１０７を形成する。
【０００９】
また、裏面電極型太陽電池１０１の裏面側の形成方法を示す。ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面となる面と反対の面側である裏面に、ｎ型ドープされた（ｎ＋）領域１１０とｐ型ドープされた（ｐ＋）領域１１１とを形成し、その後、裏面電極型太陽電池１０１の裏面側に酸化物層１０９を形成する。次に、酸化物層１０９にパターン形成し、ｎ型用金属コンタクト１０２とｐ型用金属コンタクト１０３とを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００８−５３２３１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のＦＳＦ層をもつ裏面電極型太陽電池の受光面側の製造方法では、ｎ型シリコンウェーハの受光面に凹凸形状を形成後、拡散によるｎ型前面側拡散領域を形成し、その後、誘電性パッシベーション層を形成し、さらに、反射防止コーティングを形成しているため、工程数が多く、裏面電極型太陽電池を効率的に製造することができなかった。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工程数を低減して、効率的に製造することが可能な裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法において、シリコン基板の受光面に、シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層と反射防止膜とを形成する工程と、シリコン基板の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜を形成する工程とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法である。
【００１４】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜が酸化シリコンであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜を形成する工程において、シリコン基板の裏面に裏面パッシベーション膜を同時に形成することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層のシート抵抗が、３０〜１００Ω／□であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜の膜厚が、３０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、シリコン基板の受光面側に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度がシリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、受光面パッシベーション膜の受光面上に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池である。
【００１９】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、シリコン基板の受光面側に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度がシリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、受光面パッシベーション膜の受光面上の一部に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池である。
【００２０】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池において、反射防止膜に含まれる不純物がｎ型不純物であり、ｎ型不純物はリン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有することが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、上記の裏面電極型太陽電池が複数配置された裏面電極型太陽電池モジュールであって、裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂、ガラスを順次有する裏面電極型太陽電池モジュールである。
【００２２】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池モジュールにおいて、封止樹脂が、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂のいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液に、裏面電極型太陽電池に用いられるシリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物を含めることで、反射防止膜とＦＳＦ層である受光面拡散層を形成することができるため、工程数を低減して、効率的に製造することが可能な裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な裏面図である。
【図２】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【図３】本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を示す模式的な図である。
【図４】本発明の裏面電極型太陽電池の他の一例の模式的な断面構成図である。
【図５】本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の他の一例を示す模式的な図である。
【図６】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の受光面の表面反射率と従来技術の裏面電極型太陽電池の一例の受光面の表面反射率とを示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。（ｂ）は従来技術の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図８】本発明の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の受光面の表面反射率と従来技術の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の受光面の表面反射率とを示す図である。
【図９】従来技術の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
図１、図２は、本発明の裏面電極型太陽電池を表す図である。図１は、裏面電極型太陽電池１の受光面とは反対側の面である裏面側から見た図であり、裏面電極型太陽電池１の裏面には、ｎ型用電極２およびｐ型用電極３がそれぞれ帯状に交互に形成されている。
【００２６】
図２は、図１で示したａ−ａ′の断面を表す図である。ｎ型シリコン基板４の受光面側には凹凸形状５が形成されている。受光面側全面には受光面拡散層６であるｎ−層がＦＳＦ層として形成され、受光面拡散層６の受光面側には受光面パッシベーション膜８が形成されている。さらに、受光面側には反射防止膜７が形成されている。ここで、受光面パッシベーション膜８は酸化シリコン膜で、その膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍであり、裏面電極型太陽電池特性として３０ｎｍ以上が好ましい。また、反射防止膜７は酸化チタン膜で、膜厚は、０〜５００ｎｍ、リンが含まれており、そのリンはリン酸化物として１５〜３５ｗｔ％含有する。
【００２７】
また、ｎ型シリコン基板４の裏面には、裏面パッシベーション膜９が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面側にはｎ＋層（ｎ型拡散層）１０とｐ＋層（ｐ型拡散層）１１とが交互に形成されており、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成されている。
【００２８】
以下に、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法を示す。
【００２９】
図３は、図１、および図２に示す本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例である。図３に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面となる面（ｎ型シリコン基板４の裏面）に窒化シリコン膜等のテクスチャマスク２１をＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成する。その後、図３（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面となる面（ｎ型シリコン基板４の受光面）に凹凸形状５からなるテクスチャ構造をエッチングにより形成する。エッチングは、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加し、７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液により行われる。
【００３１】
次に、図３（ｃ）を用いて次工程を説明する。図３（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面側が上となっている。図３（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成したテクスチャマスク２１を除去後、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２２を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｎ＋層１０を形成しようとする箇所以外に、例えば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むマスキングペーストをインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２３を形成し、ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散によって、ｎ型シリコン基板４の裏面の露出した箇所に、ｎ型不純物であるリンが拡散してｎ＋層１０が形成される。
【００３２】
次に、図３（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２２ならびに拡散マスク２３、および拡散マスク２２、２３にリンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面にｐ＋層１１を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２４を形成し、ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｐ＋層１１を形成しようとする箇所以外に、例えば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むマスキングペーストをインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２５を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に、有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール系溶媒に溶解させた溶液を塗布し、乾燥後、熱処理によりｎ型シリコン基板４の裏面の露出した箇所にｐ型不純物であるボロンが拡散してｐ＋層１１が形成される。
【００３３】
次に、図３（ｅ）を用いて次工程を説明する。図３（ｅ）は、ｎ型シリコン基板４の受光面側が上となっている。図３（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２４ならびに拡散マスク２５、および拡散マスク２４、２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２６を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜７を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７をスピン塗布等により塗布し、乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００３４】
次に、図３（ｆ）に示すように、熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜７となるリンを含有した酸化チタン膜が形成される。ここで、熱処理後のｎ−層のシート抵抗値は、３０〜１００Ω／□、望ましくは、５０±１０Ω／□である。ｎ型シリコン基板４の受光面を、図３（ｊ）に示す。
【００３５】
次に、図３（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成した拡散マスク２６をフッ化水素酸処理により除去する。この際、反射防止膜７が一部エッチングされ、ｎ型シリコン基板４表面が露出する。ここで、反射防止膜７にリンを含むことで、フッ化水素酸耐性が向上するので、図３（ｋ）に示すように、反射防止膜７の薄いｎ型シリコン基板４の凸部のみが露出する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による裏面パッシベーション膜９を形成するため、酸素または水蒸気による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜が形成されると同時に、図３（ｋ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成され、受光面パッシベーション膜８となる。その際に、受光面拡散層６と反射防止膜７との間にも受光面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が形成されている。
【００３６】
次に、図３（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋層１０、ｐ＋層１１に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜９にパターニングを行う。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により行われる。その後、パターニング処理を行ったエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００３７】
次に、図３（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成され、裏面電極型太陽電池１を作製した。
【００３８】
以上のように、上記の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層６および反射防止膜７を同時に形成する（１工程で形成する）ことが可能であり、さらに、受光面パッシベーション膜８と裏面パッシベーション膜９とを同時に形成する（１工程で形成する）ことも可能であることから、工程削減が可能である。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明の他の裏面電極型太陽電池を表す断面図である。図２に示す実施例１と異なるところは、受光面側全面に反射防止膜１２が形成されていることと、裏面には、ｎ型シリコン基板４側から、第２裏面パッシベーション膜１４、第１裏面パッシベーション膜１３の２層からなる裏面パッシベーション膜１５が形成されていることである。ここで、実施例１と同様、受光面パッシベーション膜８は酸化シリコン膜で、その膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍであり、裏面電極型太陽電池特性として３０ｎｍ以上が好ましい。また、反射防止膜１２は酸化チタン膜で、膜厚は、３０ｎｍ〜５００ｎｍ、リンが含まれており、そのリンはリン酸化物として１５〜３５ｗｔ％含有する。
【００４０】
図５は、図４に示す本発明の他の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例である。図５に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【００４１】
図５（ａ）から図５（ｄ）までの製造方法は、図３（ａ）から図３（ｄ）までの製造方法と同様である。よって、図５（ｅ）から説明する。
【００４２】
図５（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２４ならびに拡散マスク２５、および拡散マスク２４、２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１裏面パッシベーション膜１３をＣＶＤ法、またはＳＯＧ（スピンオングラス）の塗布、焼成などにより形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜１２を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７の塗布を行い、乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００４３】
次に、図５（ｆ）に示すように、熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜１２となるリンを含有した酸化チタン膜が形成される。ここで、熱処理後のｎ−層のシート抵抗値は、実施例１と同様、３０〜１００Ω／□、望ましくは、５０±１０Ω／□である。
【００４４】
ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による第２裏面パッシベーション膜１４を形成するため、酸素または水蒸気による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に第２裏面パッシベーション膜１４である酸化シリコン膜が形成されると同時に、図５（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成される。この受光面全面に形成された酸化シリコン膜は、受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に形成され、受光面パッシベーション膜８となる。また、第２裏面パッシベーション膜１４と受光面パッシベーション膜８との形成は、受光面拡散層６および反射防止膜１２を形成する熱処理に引き続き、ガスを切り替えて酸素または水蒸気による熱酸化を行うことによっても可能である。
【００４５】
本実施例では、第１裏面パッシベーション膜１３形成後、第１裏面パッシベーション膜１３をエッチング除去する工程が無く、第２裏面パッシベーション膜１４を形成するので、反射防止膜１２は実施例１のようにエッチングされることはない。
【００４６】
次に、図５（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋層１０、ｐ＋層１１に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜１５にパターニングを行う。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により行われる。その後、パターニング処理を行ったエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００４７】
次に、図５（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により、塗布、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成され、裏面電極型太陽電池１６を作製した。
【００４８】
以上のように、上記の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層６および反射防止膜１２を同時に形成する（１工程で形成する）ことが可能であり、さらに、受光面パッシベーション膜８と第２裏面パッシベーション膜１４とを同時に形成する（１工程で形成する）ことも可能であることから、工程削減が可能である。
【００４９】
また、屈折率の高い酸化チタン膜でｎ型シリコン基板４の受光面が覆われ受光面凸部が露出されていないので、表面反射率を低減できる。
【００５０】
次に、本発明の裏面電極型太陽電池の受光面の評価を行った。評価は、入射光の波長を変化させ、受光面の表面反射率を測定した。また、比較例１として、プラズマＣＶＤ法により形成した窒化シリコン膜を反射防止膜とした裏面電極型太陽電池を用いた。
【００５１】
図６は実施例１、比較例１の測定結果である。Ａは実施例１の波形であり、Ｂは比較例１の波形である。
【００５２】
図６からわかるように、裏面電極型太陽電池の状態では、実施例１では波長依存性はあまりないが、比較例１では可視光域（４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）で明確な表面反射率の波長依存性が見られることから、受光面で干渉効果による特定の色が見られる。一方、表面反射率は比較例１の方が小さくなることがわかる。
【００５３】
次に、本発明の裏面電極型太陽電池を裏面電極型太陽電池モジュールにした時の受光面の評価を行った。評価は、裏面電極型太陽電池モジュールを作製し、上記の裏面電極型太陽電池の場合と同様、入射光の波長を変化させ、受光面の表面反射率を測定した。
【００５４】
図７は、裏面電極型太陽電池モジュールの受光面側の構造を示す模式図である。（ａ）は、本発明の実施例１の裏面電極型太陽電池１を用いた裏面電極型太陽電池モジュール３５（実施例３）であり、（ｂ）は、比較例１の裏面電極型太陽電池３１を用いた裏面電極型太陽電池モジュール３６（比較例２）である。裏面電極型太陽電池モジュール３５、３６共、受光面側の構造は、裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂３２、例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂など、ガラス３３の順となる構造である。なお、３４はバックシートである。
【００５５】
図８は実施例３、比較例２の測定結果である。Ｃは実施例３の波形であり、Ｄは比較例２の波形である。
【００５６】
図８から、裏面電極型太陽電池モジュールＣとＤとの波形の差が、裏面電極型太陽電池ＡとＢとの波形の差に比べて、小さくなることがわかった。
【００５７】
これから、裏面電極型太陽電池の状態では反射率に差がみられていたものの、裏面電極型太陽電池モジュールの状態では、簡略化されたプロセスで作製した裏面電極型太陽電池を用いた裏面電極型太陽電池モジュールでも、プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜を反射防止膜とした裏面電極型太陽電池（比較例１）を用いた裏面電極型太陽電池モジュールの表面反射率と差が少ない裏面電極型太陽電池モジュールが得られる。
【００５８】
加えて、裏面電極型太陽電池モジュールは、受光面と裏面の両面に電極が形成されている太陽電池を用いた太陽電池モジュールに比べ、受光面側に電極がないので、より表面反射率の低減による電流向上効果が大きくなる。
【００５９】
今回、ｎ型シリコン基板について記載したが、ｐ型シリコン基板を用いることも可能である。その場合は、受光面拡散層はｐ型不純物を用いたｐ−層となり、反射防止膜はｐ型不純物が含まれた膜となり、他の構造はｎ型シリコン基板について記載した上記構造と同様である。
【００６０】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみにｐ型用電極およびｎ型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池だけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）型（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル）などの構成の太陽電池も含まれる。
【００６１】
また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る裏面電極型太陽電池、裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池モジュールは、裏面電極型太陽電池、裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池モジュール全般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 裏面電極型太陽電池、２ ｎ型用電極、３ ｐ型用電極、４ ｎ型シリコン基板、５ 凹凸形状、６ 受光面拡散層、７ 反射防止膜、８ 受光面パッシベーション膜、９ 裏面パッシベーション膜、１０ ｎ＋層、１１ ｐ＋層、１２ 反射防止膜、１３ 第１裏面パッシベーション膜、１４ 第２裏面パッシベーション膜、１５ 裏面パッシベーション膜、１６ 裏面電極型太陽電池、２１テクスチャマスク、２２ 拡散マスク、２３ 拡散マスク、２４ 拡散マスク、２５ 拡散マスク、２６ 拡散マスク、２７ 混合液、３１ 裏面電極型太陽電池、３２ 封止樹脂、３３ ガラス、３４ バックシート、３５ 裏面電極型太陽電池モジュール、３６ 裏面電極型太陽電池モジュール、１０１ 裏面電極型太陽電池、１０２ ｎ型用金属コンタクト、１０３ ｐ型用金属コンタクト、１０４ ｎ型シリコンウェーハ、１０５ 凹凸形状、１０６ ｎ型前面側拡散領域、１０７ 反射防止コーティング、１０８ 誘電性パッシベーション層、１０９ 酸化物層、１１０ ｎ型ドープされた領域、１１１ ｐ型ドープされた領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面電極型太陽電池の製造方法、裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面（受光面）と、受光面の反対側である面（裏面）とに電極が形成された構造のものである。
【０００４】
受光面に電極を形成した場合、電極の吸収があることから、形成された電極の面積分だけ入射する太陽光が減少するので、裏面にのみ電極を形成した裏面電極型太陽電池が開発されている。
【０００５】
図９は、特許文献１に開示されている従来の裏面電極型太陽電池の断面を表す模式図である。以下に、従来の裏面電極型太陽電池１０１について説明する。
【０００６】
ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面側には凹凸形状１０５が形成され、ｎ型前面側拡散領域１０６であるＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層が形成されている。そして、凹凸形状１０５上には、ｎ型シリコンウェーハ１０４側から、二酸化ケイ素を含む誘電性パッシベーション層１０８、窒化シリコンを含む反射防止コーティング１０７が形成されている。
【０００７】
また、ｎ型シリコンウェーハ１０４の裏面には酸化物層１０９が形成されている。さらに、ｎ型シリコンウェーハ１０４の裏面側にはｎ型ドープされた（ｎ＋）領域１１０とｐ型ドープされた（ｐ＋）領域１１１とが交互に形成されている。そして、ｎ＋領域１１０にはｎ型用金属コンタクト１０２が形成されており、ｐ＋領域１１１にはｐ型用金属コンタクト１０３が形成されている。
【０００８】
次に、裏面電極型太陽電池１０１の受光面側の形成方法を示す。ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面となる面にエッチングによる凹凸形状１０５を形成後、拡散によりｎ型前面側拡散領域１０６を形成し、その後、高温酸化による二酸化シリコンの誘電性パッシベーション層１０８形成し、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）による窒化シリコンの反射防止コーティング１０７を形成する。
【０００９】
また、裏面電極型太陽電池１０１の裏面側の形成方法を示す。ｎ型シリコンウェーハ１０４の受光面となる面と反対の面側である裏面に、ｎ型ドープされた（ｎ＋）領域１１０とｐ型ドープされた（ｐ＋）領域１１１とを形成し、その後、裏面電極型太陽電池１０１の裏面側に酸化物層１０９を形成する。次に、酸化物層１０９にパターン形成し、ｎ型用金属コンタクト１０２とｐ型用金属コンタクト１０３とを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００８−５３２３１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のＦＳＦ層をもつ裏面電極型太陽電池の受光面側の製造方法では、ｎ型シリコンウェーハの受光面に凹凸形状を形成後、拡散によるｎ型前面側拡散領域を形成し、その後、誘電性パッシベーション層を形成し、さらに、反射防止コーティングを形成しているため、工程数が多く、裏面電極型太陽電池を効率的に製造することができなかった。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工程数を低減して、効率的に製造することが可能な裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法において、シリコン基板の受光面に、シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層と反射防止膜とを形成する工程と、シリコン基板の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜を形成する工程とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法である。
【００１４】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜が酸化シリコンであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜を形成する工程において、シリコン基板の裏面に裏面パッシベーション膜を同時に形成することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層のシート抵抗が、３０〜１００Ω／□であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面パッシベーション膜の膜厚が、３０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、シリコン基板の受光面側に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度がシリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、受光面パッシベーション膜の受光面上に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池である。
【００１９】
本発明は、シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、シリコン基板の受光面側に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度がシリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、受光面パッシベーション膜の受光面上の一部に形成されたシリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池である。
【００２０】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池において、反射防止膜に含まれる不純物がｎ型不純物であり、ｎ型不純物はリン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有することが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、上記の裏面電極型太陽電池が複数配置された裏面電極型太陽電池モジュールであって、裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂、ガラスを順次有する裏面電極型太陽電池モジュールである。
【００２２】
ここで、本発明の裏面電極型太陽電池モジュールにおいて、封止樹脂が、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂のいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液に、裏面電極型太陽電池に用いられるシリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物を含めることで、反射防止膜とＦＳＦ層である受光面拡散層を形成することができるため、工程数を低減して、効率的に製造することが可能な裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な裏面図である。
【図２】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【図３】本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を示す模式的な図である。
【図４】本発明の裏面電極型太陽電池の他の一例の模式的な断面構成図である。
【図５】本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の他の一例を示す模式的な図である。
【図６】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の受光面の表面反射率と従来技術の裏面電極型太陽電池の一例の受光面の表面反射率とを示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。（ｂ）は従来技術の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図８】本発明の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の受光面の表面反射率と従来技術の裏面電極型太陽電池モジュールの一例の受光面の表面反射率とを示す図である。
【図９】従来技術の裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
図１、図２は、本発明の裏面電極型太陽電池を表す図である。図１は、裏面電極型太陽電池１の受光面とは反対側の面である裏面側から見た図であり、裏面電極型太陽電池１の裏面には、ｎ型用電極２およびｐ型用電極３がそれぞれ帯状に交互に形成されている。
【００２６】
図２は、図１で示したａ−ａ′の断面を表す図である。ｎ型シリコン基板４の受光面側には凹凸形状５が形成されている。受光面側全面には受光面拡散層６であるｎ−層がＦＳＦ層として形成され、受光面拡散層６の受光面側には受光面パッシベーション膜８が形成されている。さらに、受光面側には反射防止膜７が形成されている。ここで、受光面パッシベーション膜８は酸化シリコン膜で、その膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍであり、裏面電極型太陽電池特性として３０ｎｍ以上が好ましい。また、反射防止膜７は酸化チタン膜で、膜厚は、０〜５００ｎｍ、リンが含まれており、そのリンはリン酸化物として１５〜３５ｗｔ％含有する。
【００２７】
また、ｎ型シリコン基板４の裏面には、裏面パッシベーション膜９が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面側にはｎ＋層（ｎ型拡散層）１０とｐ＋層（ｐ型拡散層）１１とが交互に形成されており、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成されている。
【００２８】
以下に、本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法を示す。
【００２９】
図３は、図１、および図２に示す本発明の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例である。図３に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面となる面（ｎ型シリコン基板４の裏面）に窒化シリコン膜等のテクスチャマスク２１をＣＶＤ法、またはスパッタ法等で形成する。その後、図３（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面となる面（ｎ型シリコン基板４の受光面）に凹凸形状５からなるテクスチャ構造をエッチングにより形成する。エッチングは、たとえば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加し、７０℃以上８０℃以下に加熱した溶液により行われる。
【００３１】
次に、図３（ｃ）を用いて次工程を説明する。図３（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面側が上となっている。図３（ｃ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成したテクスチャマスク２１を除去後、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２２を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｎ＋層１０を形成しようとする箇所以外に、例えば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むマスキングペーストをインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２３を形成し、ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散によって、ｎ型シリコン基板４の裏面の露出した箇所に、ｎ型不純物であるリンが拡散してｎ＋層１０が形成される。
【００３２】
次に、図３（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２２ならびに拡散マスク２３、および拡散マスク２２、２３にリンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面にｐ＋層１１を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２４を形成し、ｎ型シリコン基板４の裏面において、ｐ＋層１１を形成しようとする箇所以外に、例えば、溶剤、増粘剤および酸化シリコン前駆体を含むマスキングペーストをインクジェット、またはスクリーン印刷等で塗布し、熱処理により拡散マスク２５を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に、有機性高分子にホウ素化合物を反応させたポリマーをアルコール系溶媒に溶解させた溶液を塗布し、乾燥後、熱処理によりｎ型シリコン基板４の裏面の露出した箇所にｐ型不純物であるボロンが拡散してｐ＋層１１が形成される。
【００３３】
次に、図３（ｅ）を用いて次工程を説明する。図３（ｅ）は、ｎ型シリコン基板４の受光面側が上となっている。図３（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２４ならびに拡散マスク２５、および拡散マスク２４、２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスク２６を形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜７を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７をスピン塗布等により塗布し、乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００３４】
次に、図３（ｆ）に示すように、熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜７となるリンを含有した酸化チタン膜が形成される。ここで、熱処理後のｎ−層のシート抵抗値は、３０〜１００Ω／□、望ましくは、５０±１０Ω／□である。ｎ型シリコン基板４の受光面を、図３（ｊ）に示す。
【００３５】
次に、図３（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面に形成した拡散マスク２６をフッ化水素酸処理により除去する。この際、反射防止膜７が一部エッチングされ、ｎ型シリコン基板４表面が露出する。ここで、反射防止膜７にリンを含むことで、フッ化水素酸耐性が向上するので、図３（ｋ）に示すように、反射防止膜７の薄いｎ型シリコン基板４の凸部のみが露出する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による裏面パッシベーション膜９を形成するため、酸素または水蒸気による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜が形成されると同時に、図３（ｋ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成され、受光面パッシベーション膜８となる。その際に、受光面拡散層６と反射防止膜７との間にも受光面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が形成されている。
【００３６】
次に、図３（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋層１０、ｐ＋層１１に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜９にパターニングを行う。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により行われる。その後、パターニング処理を行ったエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００３７】
次に、図３（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成され、裏面電極型太陽電池１を作製した。
【００３８】
以上のように、上記の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層６および反射防止膜７を同時に形成する（１工程で形成する）ことが可能であり、さらに、受光面パッシベーション膜８と裏面パッシベーション膜９とを同時に形成する（１工程で形成する）ことも可能であることから、工程削減が可能である。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明の他の裏面電極型太陽電池を表す断面図である。図２に示す実施例１と異なるところは、受光面側全面に反射防止膜１２が形成されていることと、裏面には、ｎ型シリコン基板４側から、第２裏面パッシベーション膜１４、第１裏面パッシベーション膜１３の２層からなる裏面パッシベーション膜１５が形成されていることである。ここで、実施例１と同様、受光面パッシベーション膜８は酸化シリコン膜で、その膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍであり、裏面電極型太陽電池特性として３０ｎｍ以上が好ましい。また、反射防止膜１２は酸化チタン膜で、膜厚は、３０ｎｍ〜５００ｎｍ、リンが含まれており、そのリンはリン酸化物として１５〜３５ｗｔ％含有する。
【００４０】
図５は、図４に示す本発明の他の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例である。図５に示すように模式的断面図を参照して説明する。
【００４１】
図５（ａ）から図５（ｄ）までの製造方法は、図３（ａ）から図３（ｄ）までの製造方法と同様である。よって、図５（ｅ）から説明する。
【００４２】
図５（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した拡散マスク２４ならびに拡散マスク２５、および拡散マスク２４、２５にボロンが拡散して形成されたガラス層をフッ化水素酸処理により除去した後、ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜等の拡散マスクを兼ねた第１裏面パッシベーション膜１３をＣＶＤ法、またはＳＯＧ（スピンオングラス）の塗布、焼成などにより形成する。その後、ｎ型シリコン基板４の受光面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜１２を形成するため、ｎ型シリコン基板４の受光面にリン化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む混合液２７の塗布を行い、乾燥する。ここで、混合液２７のリン化合物としては五酸化リン、チタンアルコキシドとしてはテトライソプロピルチタネート、およびアルコールとしてはイソプロピルアルコールを用いる。
【００４３】
次に、図５（ｆ）に示すように、熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散して受光面側全面に受光面拡散層６であるｎ−層および反射防止膜１２となるリンを含有した酸化チタン膜が形成される。ここで、熱処理後のｎ−層のシート抵抗値は、実施例１と同様、３０〜１００Ω／□、望ましくは、５０±１０Ω／□である。
【００４４】
ｎ型シリコン基板４の裏面に酸化シリコン膜による第２裏面パッシベーション膜１４を形成するため、酸素または水蒸気による熱酸化を行う。この際、ｎ型シリコン基板４の裏面に第２裏面パッシベーション膜１４である酸化シリコン膜が形成されると同時に、図５（ｉ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面全面にも、酸化シリコン膜が形成される。この受光面全面に形成された酸化シリコン膜は、受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に形成され、受光面パッシベーション膜８となる。また、第２裏面パッシベーション膜１４と受光面パッシベーション膜８との形成は、受光面拡散層６および反射防止膜１２を形成する熱処理に引き続き、ガスを切り替えて酸素または水蒸気による熱酸化を行うことによっても可能である。
【００４５】
本実施例では、第１裏面パッシベーション膜１３形成後、第１裏面パッシベーション膜１３をエッチング除去する工程が無く、第２裏面パッシベーション膜１４を形成するので、反射防止膜１２は実施例１のようにエッチングされることはない。
【００４６】
次に、図５（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面側に形成されたｎ＋層１０、ｐ＋層１１に電極を形成するため、ｎ型シリコン基板の裏面に形成された裏面パッシベーション膜１５にパターニングを行う。パターニングは、エッチングペーストをスクリーン印刷法などで塗布し加熱処理により行われる。その後、パターニング処理を行ったエッチングペーストは超音波洗浄し酸処理により除去する。ここで、エッチングペーストとしては、例えば、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含み、水、有機溶媒および増粘剤を含むものである。
【００４７】
次に、図５（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面の所定の位置に銀ペーストをスクリーン印刷法により、塗布、乾燥する。その後、焼成により、ｎ＋層１０にはｎ型用電極２が形成され、ｐ＋層１１にはｐ型用電極３が形成され、裏面電極型太陽電池１６を作製した。
【００４８】
以上のように、上記の裏面電極型太陽電池の製造方法において、受光面拡散層６および反射防止膜１２を同時に形成する（１工程で形成する）ことが可能であり、さらに、受光面パッシベーション膜８と第２裏面パッシベーション膜１４とを同時に形成する（１工程で形成する）ことも可能であることから、工程削減が可能である。
【００４９】
また、屈折率の高い酸化チタン膜でｎ型シリコン基板４の受光面が覆われ受光面凸部が露出されていないので、表面反射率を低減できる。
【００５０】
次に、本発明の裏面電極型太陽電池の受光面の評価を行った。評価は、入射光の波長を変化させ、受光面の表面反射率を測定した。また、比較例１として、プラズマＣＶＤ法により形成した窒化シリコン膜を反射防止膜とした裏面電極型太陽電池を用いた。
【００５１】
図６は実施例１、比較例１の測定結果である。Ａは実施例１の波形であり、Ｂは比較例１の波形である。
【００５２】
図６からわかるように、裏面電極型太陽電池の状態では、実施例１では波長依存性はあまりないが、比較例１では可視光域（４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）で明確な表面反射率の波長依存性が見られることから、受光面で干渉効果による特定の色が見られる。一方、表面反射率は比較例１の方が小さくなることがわかる。
【００５３】
次に、本発明の裏面電極型太陽電池を裏面電極型太陽電池モジュールにした時の受光面の評価を行った。評価は、裏面電極型太陽電池モジュールを作製し、上記の裏面電極型太陽電池の場合と同様、入射光の波長を変化させ、受光面の表面反射率を測定した。
【００５４】
図７は、裏面電極型太陽電池モジュールの受光面側の構造を示す模式図である。（ａ）は、本発明の実施例１の裏面電極型太陽電池１を用いた裏面電極型太陽電池モジュール３５（実施例３）であり、（ｂ）は、比較例１の裏面電極型太陽電池３１を用いた裏面電極型太陽電池モジュール３６（比較例２）である。裏面電極型太陽電池モジュール３５、３６共、受光面側の構造は、裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂３２、例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂など、ガラス３３の順となる構造である。なお、３４はバックシートである。
【００５５】
図８は実施例３、比較例２の測定結果である。Ｃは実施例３の波形であり、Ｄは比較例２の波形である。
【００５６】
図８から、裏面電極型太陽電池モジュールＣとＤとの波形の差が、裏面電極型太陽電池ＡとＢとの波形の差に比べて、小さくなることがわかった。
【００５７】
これから、裏面電極型太陽電池の状態では反射率に差がみられていたものの、裏面電極型太陽電池モジュールの状態では、簡略化されたプロセスで作製した裏面電極型太陽電池を用いた裏面電極型太陽電池モジュールでも、プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜を反射防止膜とした裏面電極型太陽電池（比較例１）を用いた裏面電極型太陽電池モジュールの表面反射率と差が少ない裏面電極型太陽電池モジュールが得られる。
【００５８】
加えて、裏面電極型太陽電池モジュールは、受光面と裏面の両面に電極が形成されている太陽電池を用いた太陽電池モジュールに比べ、受光面側に電極がないので、より表面反射率の低減による電流向上効果が大きくなる。
【００５９】
今回、ｎ型シリコン基板について記載したが、ｐ型シリコン基板を用いることも可能である。その場合は、受光面拡散層はｐ型不純物を用いたｐ−層となり、反射防止膜はｐ型不純物が含まれた膜となり、他の構造はｎ型シリコン基板について記載した上記構造と同様である。
【００６０】
また、本発明の裏面電極型太陽電池の概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみにｐ型用電極およびｎ型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池だけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）型（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル）などの構成の太陽電池も含まれる。
【００６１】
また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る裏面電極型太陽電池、裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池モジュールは、裏面電極型太陽電池、裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池モジュール全般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 裏面電極型太陽電池、２ ｎ型用電極、３ ｐ型用電極、４ ｎ型シリコン基板、５ 凹凸形状、６ 受光面拡散層、７ 反射防止膜、８ 受光面パッシベーション膜、９ 裏面パッシベーション膜、１０ ｎ＋層、１１ ｐ＋層、１２ 反射防止膜、１３ 第１裏面パッシベーション膜、１４ 第２裏面パッシベーション膜、１５ 裏面パッシベーション膜、１６ 裏面電極型太陽電池、２１テクスチャマスク、２２ 拡散マスク、２３ 拡散マスク、２４ 拡散マスク、２５ 拡散マスク、２６ 拡散マスク、２７ 混合液、３１ 裏面電極型太陽電池、３２ 封止樹脂、３３ ガラス、３４ バックシート、３５ 裏面電極型太陽電池モジュール、３６ 裏面電極型太陽電池モジュール、１０１ 裏面電極型太陽電池、１０２ ｎ型用金属コンタクト、１０３ ｐ型用金属コンタクト、１０４ ｎ型シリコンウェーハ、１０５ 凹凸形状、１０６ ｎ型前面側拡散領域、１０７ 反射防止コーティング、１０８ 誘電性パッシベーション層、１０９ 酸化物層、１１０ ｎ型ドープされた領域、１１１ ｐ型ドープされた領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法において、
シリコン基板の受光面に、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層と反射防止膜とを形成する工程と、
前記シリコン基板の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜を形成する工程とを有することを特徴とする裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記受光面パッシベーション膜が酸化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記受光面パッシベーション膜を形成する工程において、前記シリコン基板の裏面に裏面パッシベーション膜を同時に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記受光面拡散層のシート抵抗が、３０〜１００Ω／□であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記受光面パッシベーション膜の膜厚が、３０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、
前記シリコン基板の受光面側に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度が前記シリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、
前記受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、
前記受光面パッシベーション膜の受光面上に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池。
【請求項７】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、
前記シリコン基板の受光面側に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度が前記シリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、
前記受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、
前記受光面パッシベーション膜の受光面上の一部に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池。
【請求項８】
前記反射防止膜に含まれる不純物がｎ型不純物であり、前記ｎ型不純物はリン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または７に記載の裏面電極型太陽電池。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池が複数配置された裏面電極型太陽電池モジュールであって、
前記裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂、ガラスを順次有することを特徴とする裏面電極型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記封止樹脂が、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の裏面電極型太陽電池モジュール。
【請求項１】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池の製造方法において、
シリコン基板の受光面に、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型になるような不純物を含む化合物、チタンアルコキシドおよびアルコールを少なくとも含む溶液を塗布し熱処理することにより受光面拡散層と反射防止膜とを形成する工程と、
前記シリコン基板の受光面に熱処理により受光面パッシベーション膜を形成する工程とを有することを特徴とする裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記受光面パッシベーション膜が酸化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記受光面パッシベーション膜を形成する工程において、前記シリコン基板の裏面に裏面パッシベーション膜を同時に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記受光面拡散層のシート抵抗が、３０〜１００Ω／□であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記受光面パッシベーション膜の膜厚が、３０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、
前記シリコン基板の受光面側に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度が前記シリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、
前記受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、
前記受光面パッシベーション膜の受光面上に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池。
【請求項７】
シリコン基板の受光面とは反対側の面にｎ型用電極とｐ型用電極とを有する裏面電極型太陽電池において、
前記シリコン基板の受光面側に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型で不純物濃度が前記シリコン基板よりも高い濃度である受光面拡散層と、
前記受光面拡散層の受光面上に形成された受光面パッシベーション膜と、
前記受光面パッシベーション膜の受光面上の一部に形成された、前記シリコン基板の導電型と同じ導電型の不純物を含む酸化チタンである反射防止膜とを有する裏面電極型太陽電池。
【請求項８】
前記反射防止膜に含まれる不純物がｎ型不純物であり、前記ｎ型不純物はリン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または７に記載の裏面電極型太陽電池。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の裏面電極型太陽電池が複数配置された裏面電極型太陽電池モジュールであって、
前記裏面電極型太陽電池の受光面側に、封止樹脂、ガラスを順次有することを特徴とする裏面電極型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記封止樹脂が、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン樹脂、ポリオレフフィン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の裏面電極型太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１５９７８３（Ｐ２０１１−１５９７８３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００２９（Ｐ２０１０−２００２９）
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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