JP2011146678A

JP2011146678A - 太陽電池素子の製造方法

Info

Publication number: JP2011146678A
Application number: JP2010190803A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Tsuboi; 伸太郎坪井; Kenichi Kurobe; 憲一黒部; Hiroisa Osaki; 啓功大崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】
太陽電池素子の分割工程における歩留まりの悪化を低減することのできる太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
半導体基板１の一主面上に反射防止膜３を形成する工程と、反射防止膜３が形成された半導体基板１の一主面にレーザを照射して溝８を形成する工程と、溝８に沿って半導体基板１を分割する工程と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は太陽電池素子の製造方法に関するものである。

太陽電池モジュールは、一般的に、複数の太陽電池素子が直列または並列に接続されて電気出力を取り出せるように構成されている。また、太陽電池素子は、作製する太陽電池モジュールのサイズ等により必要な大きさに分割して使用する場合がある。このような小型の太陽電池モジュールは、例えば、電子機器類の充電器や携帯電話等の比較的小さなデバイスに搭載される。

このように、大型の太陽電池素子（親基板）を作製し、それを必要な大きさに分割すれば、所望の大きさの太陽電池素子（子基板）を作製できるため、それぞれの基板の大きさに合わせた機械設備が不要になることが期待される。

太陽電子素子の具体的な分割方法としては、太陽電池素子の非受光面側からレーザを走査して分割溝を形成し、分割溝に外力を与えることにより太陽電池素子を分割することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３６０１７号公報

しかしながら、従来の分割方法では、半導体基板や電極の表面においてレーザの一部が反射して、分割溝を形成するだけの十分な熱が半導体基板に到達しない可能性があり、分割可能な深さを有する分割溝を効率良く形成しにくかった。そのため、従来の分割方法では、分割不良が生じ、分割された太陽電池素子の歩留まりが悪化する場合があった。
また、従来の分割方法では、太陽電池素子の受光面に形成されている反射防止膜にバリが生じやすく、分割後の小型の太陽電池素子において反射防止膜の欠けが生じ、歩留まりが悪化する場合があった。

本発明は、上記問題点に基づいてなされたものであり、太陽電池素子を分割する工程における歩留まりの悪化を低減することのできる太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池素子の製造方法は、半導体基板の一主面上に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜が形成された前記半導体基板の一主面にレーザを照射して溝を形成する工程と、前記溝に沿って前記半導体基板を分割する工程と、を備える。

本発明の太陽電池素子の製造方法では、上記の工程を有することより、太陽電池素子の分割工程における歩留まりの悪化を低減することができる。

本発明の実施の形態に係る太陽電池素子の製造方法に用いる大型の太陽電池素子の一実施形態を第１面側から見た平面図である。本発明の実施の形態に係る太陽電池素子の製造方法に用いる大型の太陽電池素子の一実施形態を第２面側から見た平面図である。（ａ）は図１の断面Ｍ−Ｍから見た断面模式図であり、（ｂ）は図１の断面Ｎ−Ｎから見た断面模式図である。本発明の実施の形態に係る太陽電池素子の製造方法で製造された太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールを示す断面模式図である。図５（ａ）は本発明に係るバックコンタクト型太陽電池素子の第１面側の電極形状の一例を示す平面図であり、図５（ｂ）は第２面側電極形状の一例を示す平面図である。図５（ａ）のＸ−Ｘ方向の断面図である。図５（ｂ）のＡ部の拡大図である。絶縁膜を形成した状態の詳細を示すための部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態に係る太陽電池素子１０は、図１乃至図３に示すように、光が入射する一主面（図３における上面に相当するものであり、以下では第１面とする）と該一主面の裏面に相当する他主面（図３における下面に相当するものであり、以下では第２面とする）を有する半導体基板１と、半導体基板１の第１面側の表層に設けられた逆導電型層２と、半導体基板１の第１面上（本実施形態では、逆導電型層２上）に設けられた反射防止膜３と、を備えている。さらに、太陽電池素子１０は、半導体基板１の第１面上に設けられた第１電極４と、半導体基板１の第２面上に設けられた第２電極５と、を有する。

半導体基板１としては、所定のドーパント元素（導電型制御用の不純物）を有して一導電型（例えば、ｐ型）を呈する単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の結晶シリコン基板が用いられる。半導体基板１の厚みは、例えば、２５０μｍ以下であるのがより好ましく、１５０μｍ以下であるのがさらに好ましい。半導体基板１の形状は、特に限定されるものではないが、本実施形態のように、四角形状であれば製法上の観点から好適である。なお、半導体基板１は、例えば、ガラス基板上にアモルファスシリコンの薄膜、銅、インジウム、ガリウムおよびセレンを含むＣＩＧＳ系の化合物半導体層またはカドミウムおよびテルルを含む化合物半導体層等を設けて形成されていてもよい。

本実施形態においては、半導体基板１として、ｐ型の導電型を呈する結晶シリコン基板を用いる例で説明する。結晶シリコン基板からなる半導体基板１がｐ型を呈するようにする場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンあるいはガリウムを用いるのが好適である。

逆導電型層２は、半導体基板１とは逆の導電型を呈する層であり、半導体基板１の第１面の表層内に形成されている。半導体基板１としてｐ型の導電型を呈するシリコン基板を使用する場合であれば、逆導電型層２は、ｎ型の導電型を呈するように形成される。一方で、半導体基板１としてｎ型の導電型を呈するシリコン基板を使用する場合であれば、逆導電型層２は、ｐ型の導電型を呈するように形成される。また、ｐ型の導電型の領域とｎ型の導電型の領域との間には、ｐｎ接合部が形成される。このような逆導電型層２は、半導体基板１がｐ型の導電型を呈するシリコン基板であれば、例えば当該シリコン基板の第１面にリン等の不純物を拡散させることによって形成できる。

反射防止膜３は、所望の波長領域の光の反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、太陽電池素子１０の光電流密度Ｊｓｃを向上させることができる。
反射防止膜３は、例えばＳｉＮ膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、ＴｉＯ_２膜、ＳｉＯ_２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ_２膜、ＺｎＯ膜などからなる。その厚みは、材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにする。例えば半導体基板１がシリコンからなる場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度が好ましい。

また、太陽電池素子１０は、図３に示すように、半導体基板１の第２面側の表層部にｐ^＋を呈するＢＳＦ領域６が形成されている。ＢＳＦ領域６は、半導体基板１の第２面近くでキャリアの再結合による効率の低下を低減させる役割を有しており、半導体基板１の第２面側に内部電界を形成するものである。

第１電極４は、図１に示すように、第１出力取出部４ａと、複数の線状の第１集電部４ｂとを有する。第１出力取出部４ａの少なくとも一部は、第１集電部４ｂと交差している。この第１出力取出部４ａは、例えば、１．３ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の幅を有している。一方で、第１集電部４ｂは、線状を成しており、その幅が５０〜２００μｍ程度であるため、第１出力取出部４ａよりも幅が小さい。また、第１集電部４ｂは、互いに１．５〜３ｍｍ程度の間隔空けて複数設けられている。また、このような第１電極４の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。上述のような第１電極４は、例えば銀のような導電性金属をスクリーン印刷等で所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。

第２電極５は、図３に示すように、第２出力取出部５ａと、第２集電部５ｂと、を有する。本実施形態の第２出力取出部５ａの厚みは１０μｍ〜３０μｍ程度、幅は１．３ｍｍ〜７ｍｍ程度である。第２出力取出部５ａは、上述の第１電極４と同等の材質及び製法で形成することができる。また、第２集電部５ｂは、厚みが１５μｍ〜５０μｍ程度であり、半導体基板１の第２面の第２出力取出部５ａの一部を除いた略全面に形成される。この第２集電部５ｂは、例えばアルミニウムペーストを所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。

≪太陽電池素子の製造方法≫
次に上述の構造を有する太陽電池素子１０の本実施形態に係る製造方法について説明する。

まず、半導体基板１の製法について説明する。半導体基板１が単結晶シリコン基板の場合は、例えば引き上げ法などによって形成され、半導体基板１が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。なお、以下では、ｐ型の多結晶シリコンを用いた例によって説明する。

最初に、例えば鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作成する。次いで、そのインゴットを例えば、２５０μｍ以下の厚みにスライスする。その後、半導体基板１の切断面の機械的ダメージ層や汚染層を清浄化するために、表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいはフッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングするのが望ましい。なお、このエッチング工程後に、ウェットエッチング方法を用いて、半導体基板１の表面に微小な突起１ａを形成するのが更に望ましい。

次に、半導体基板１の第１面（受光面）の表層内にｎ型の逆導電型層２を形成する。このような逆導電型層２は、ペースト状態にしたＰ_２Ｏ_５を半導体基板１表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたＰＯＣｌ_３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法、及びリンイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この逆導電型層２は０．２〜０．５μｍ程度の深さ、８０〜１５０Ω／□程度のシート抵抗に形成される。なお、逆導電型層２の形成方法は上記方法に限定されるものではな
く、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、半導体基板１と逆導電型層２との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。

次に、反射防止膜３を形成する。反射防止膜３は、例えば、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成する。例えば、ＳｉＮ（Ｓｉ_３Ｎ_４）からなる反射防止膜３をＰＥＣＶＤ法で形成する場合であれば、反応室内を５００℃程度としてシラン（Ｓｉ_３Ｈ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを窒素（Ｎ_２）で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させることで反射防止膜３が形成される。

次に、半導体基板１の第２面側に、一導電型の半導体不純物が高濃度に拡散されたＢＳＦ領域６を形成する。製法としては、例えば、ＢＢｒ_３（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成する方法、Ａｌ（アルミニウム）粉末及び有機ビヒクル等からなるＡｌペーストを印刷法で塗布したのち、温度６００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してＡｌを半導体基板１に拡散する方法を用いることができる。また、Ａｌペーストを印刷して焼成する方法を用いれば、印刷面だけに所望の拡散領域を形成することができるだけではなく、逆導電型層２形成時に同時に第２面側にも形成されているｎ型の逆導電型層を除去する必要もなく、第２面側の周辺部のみレーザ等を用いてＰＮ分離を行えばよい。なお、ＢＳＦ領域６の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、半導体基板１とＢＳＦ領域６との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。

次に、第１電極４（第１出力取出部４ａ、第１集電部４ｂ）と第２電極５（第２出力取出部５ａ、第２集電部５ｂ）とを以下のようにして形成する。

第１電極４は、例えば銀（Ａｇ）等からなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットとを含有するＡｇペーストを用いて作製される。このＡｇペーストを、半導体基板１の第１面に塗布し、その後、最高温度６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより第１電極４を形成する。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、好ましくは塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。

次に、第２電極５について説明する。まず、第２集電部５ｂは、例えばＡｌ粉末と、有機ビヒクルとを含有するＡｌペーストを用いて作製される。このペーストを、第２出力取出部５ａを形成する部位の一部を除いて半導体基板１の第２面のほぼ全面に塗布する。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。このようにペーストを塗布した後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させるほうが作業時にペーストがその他の部分に付着しにくいという観点から好ましい。

次に、第２出力取出部５ａは、例えばＡｇ粉末などからなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットを含有するＡｇペーストを用いて作製される。このＡｇペーストを予め決められた形状に塗布する。なお、Ａｇペーストは、Ａｌペーストの一部と接する位置に塗布されることで、第２出力取出部５ａと第２集電部５ｂとの一部が重なる。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、塗布後、好ましくは所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。

そして、半導体基板１を焼成炉内にて最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、第２電極５が半導体基板１の第２面上に形成される。

なお、上記では印刷・焼成法による電極形成を用いたが、蒸着やスパッタ等の薄膜形成やメッキ形成を用いて形成することも可能である。

以上のようにして、大型の太陽電池素子（以下では太陽電池素子の親基板１０Ａとする）を作製することができる。

次に、大型の太陽電池素子を分割して小型の太陽電池素子（以下、太陽電池素子の子基板１０Ｂとする）を製造する工程について説明する。

まず、太陽電池素子の親基板１０Ａの第１面側に所望の分割線に沿ってレーザを照射し、図１または図３（ｂ）に示すように、溝（以下、分割溝８とする）を形成する。使用するレーザとしては、例えば、ＹＡＧレーザを用いることができる。レーザ条件としては、波長が１．０６μｍ、出力が１０Ｗ〜３０Ｗ、ビーム広がり角が１〜５ｍｒａｄとし、５０〜３００ｍｍ／ｓの速度で走査すればよい。

本実施形態では、少なくとも半導体基板１の第１面上に反射防止膜３を形成した後に、反射防止膜３を介して半導体基板１の第１面にレーザを照射して分割溝８を形成している。このような工程によれば、大型の太陽電池素子１０Ａの第１面側には反射防止膜３が形成されているため、半導体基板１の第１面におけるレーザの反射を小さくできる。その結果、本実施形態の製造方法によれば、過度にレーザの出力を上げなくとも、精度良く分割溝８を形成できる。また、本実施形態の製造方法によれば、反射防止膜３が形成された半導体基板１の第１面に分割溝８を形成しているため、当該分割溝に沿って分割しても、分割後の太陽電池素子の子基板１０Ｂに発生する反射防止膜３のバリを低減することができる。また、反射防止膜３は特に太陽電池素子１０の特性面を考慮して約０．３μｍ〜１．２μｍの波長を有する光の反射を抑えることを目的としているため、レーザに用いられる波長においても、上記範囲の波長を有するレーザを用いることが望ましい。

また、分割溝８の深さは、半導体基板１の厚さの２５％以上とすれば、分割溝８に沿って容易に太陽電池素子の親基板１０Ａを分割できるため好適である。また、本実施形態によれば、第２面にアルミニウムからなる第２集電部５ｂを設けても、レーザの熱が第２集電部５ｂに到達しにくいため、レーザの熱で溶融したアルミニウムが第１面に付着することに伴うリークの発生を抑制することができる。また、本実施形態によれば、反射防止膜３によりレーザの反射が抑えられ、無駄なくレーザ光が半導体基板１に吸収されるため、半導体基板１の表面を瞬時に蒸発させて分割溝８を形成することができる。それゆえ、本実施形態では、太陽電池素子のｐｎ接合領域へのダメージを少なくできるため、リークの発生を低減できる。このとき、逆導電型層２２のシート抵抗を８０Ω／□以上とすることにより、逆導電型層２中のドーパント量が少ないため、ドーパント成分が分割溝８に残存しにくくなり、リークの発生をより低減することができる。

分割溝８は、太陽電池素子の子基板が所望の大きさとなるように、線状の第１集電部４ｂに対して平行に設けたり、または垂直に設けたりすればよい。第１集電部４ｂに対して平行に設けるときには、分割溝８を第１集電部４ｂの間に設けることが好ましく、第１面側からレーザを走査するため、第１集電部４ｂの狭い間に分割溝８を容易に形成することができ、レーザ照射により第１集電部４ｂが剥がれる問題を低減することができる。

そして、分割溝８を形成した太陽電池素子の親基板１０Ａに外力を加え分割することにより、太陽電池素子の子基板１０Ｂを形成できる。なお、太陽電池素子の子基板１０Ｂは、大型の太陽電池素子の親基板１０Ａが有している構成、例えば、反射防止膜３、第１電極４及び第２電極５を備えている。本実施形態では、分割した状態で太陽電池素子として機能することができるようにするものであるが、必要に応じて、分割後の太陽電池素子の
子基板１０Ｂに対して他の構成を追加するような工程を施してもよい。

また、本実施形態の工程を経て製造（分割）された太陽電池素子は、レーザが直に照射された部分の第１面側の半導体基板１の一部分が溶融した後に固化しているため、半導体基板１の第１面側に凝固部が存在する。このような凝固部は、分割溝８に沿って形成されるため、分割後の太陽電池素子の子基板１０Ｂの分割溝８と接触していた端面付近に形成されるが、表面を瞬時に蒸発させ加工することにより、ｐｎ接合領域へのダメージを低減しているので、太陽電池素子の特性上、特に問題はない。

また、本実施形態では、半導体基板１に第１電極４および第２電極５を形成した親基板１０Ａに、分割溝８を形成してもよい。このような形態であれば、分割した後にできる小基板１０Ｂの状態で第１電極４および第２電極５を形成しなくてもよくなるため、製造上の観点から、好適である。

また、本実施形態では、銀を含む第１電極４を形成した後に、該第１電極４の一部を横断するような分割溝８を形成する場合、レーザによって銀の一部が酸化して生成される酸化物の飛散を低減するという観点から、分割溝８の幅を１５μｍ以上、３５μｍ以下にするのが好適である。そして、このような分離溝８を形成するには、例えばＹＡＧレーザを使用する場合では、出力を８〜１５Ｗ程度、レーザ走査速度を８０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃ程度、Ｑスイッチ周波数を２５〜４０ｋＨｚ程度とすることで可能である。

また、本実施形態では、反射防止膜３を形成する前（分割溝８を形成する前）に、半導体基板１の第１面上に凹凸部を形成するのが好ましい。このように、反射防止膜３が形成される半導体基板１の第１面に複数の微小な突起１ａ（凹凸部）を形成することにより、レーザ光の反射を低減することができるため、より精度良く分割溝８を形成することができる。さらに、このような微小な突起１ａは、反応性イオンエッチング法により形成すれば、ウェットエッチングに比べ、多結晶シリコン基板の結晶方位に依存することなく均一に凹凸を形成できる。

また、本実施形態では、窒素やアルゴン等の冷却効果を有する不活性ガスを半導体基板１（太陽電池素子の親基板１０Ａ）の第１面上に吹きつけながら、同時にレーザを照射して分割溝８を形成することにより、反射防止膜３や第１電極４の変色を抑えることができ、さらに太陽電池素子の子基板１０Ｂの外観の悪化を低減することができる。

さらに、本実施形態においては、分割溝８を形成する工程を、該分割溝８が形成された部位の近傍を不動態化するガスの雰囲気下で行なうのが好ましい。このような形態であれば、分割してｐｎ接合部分が露出した半導体基板１の表面を不動態化することができるため、分割された部位の近傍におけるリーク電流の発生を低減できる。このようなガスとしては、半導体基板１がシリコンで構成されている場合、例えば窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、四酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、水蒸気、窒素とアンモニアの混合ガス、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）等を用いることができる。

一方で、本実施形態では、上述したようなガスに代えて、分割溝８を形成する反射防止膜上に配置したパッシベーション材料を介してレーザを照射して分割溝８を形成してもよい。このような形態であれば、上述した実施形態と同様に、リーク電流の発生を低減することができる。このようなパッシベーション材料としては、例えば、窒素元素を含むＨＭＤＳ、アンモニア水、または酸素元素を含む硝酸ナトリウム等の硝酸塩水溶液等を用いることができる。そして、このようなパッシベーション材料は、反射防止膜３上にパッシベーション材料を含む液体を塗布することにより配置すれば、所望の位置にパッシベーショ
ン材料を配置しやすい。なお、本実施形態では、上述した塗布に限られることなく、例えば、レーザの噴射口と反射防止膜３との間に上記した液体の液滴を介在させながらレーザを照射してもよい。

≪太陽電池モジュールの製造方法≫
図４は、太陽電池モジュールＸの模式的な断面図である。図４に示すように、太陽電池モジュール２０は、ガラスなどからなる透光性部材１２、透光性のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる第１充填材１３、金属箔等のインナーリード１１によって直列または並列に接続された複数の太陽電池素子の子基板１０Ｂ、透光性または白色のＥＶＡなどからなる第２充填材１４、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ保護材１５を有する。上記形成方法に作製された太陽電池素子の子基板１０Ｂのうち、最初の太陽電池素子と最後の太陽電池素子の電極の一端とは、出力取出部である端子ボックス１７に、アウターリード１６によって接続されている。

これらの複数の太陽電池素子１０同士を接続するインナーリード１１は、例えば厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅１〜２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田によって被覆したものが用いられ、太陽電池素子の子基板１０Ｂの第１電極４（第１出力取出部４ａ）と第２電極５（第２出力取出部５ａ）上に半田付けされて用いられる。図４においては、一つのインナーリード１１の一端は第１出力取出部ａに接続されており、他端は、隣設する太陽電池素子１０の第２出力取出部５ａに接続されており、インナーリード１１は、隣接する２つの太陽電池素子間を接続している。図４において、インナーリード１１は、一端部が第１出力取出部４ａの長手方向に沿って接続されている。また、インナーリード１１の他端部は、第２出力取出部５ａの長手方向に沿って接続されている。

太陽電池モジュールＸは、上述した各部材を順次積層して、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって、第１、第２充填材１３、１４が硬化し、各部材が一体化されて太陽電池モジュールを形成することができる。その後必要に応じてアルミニウムなどのフレームを周囲にはめ込んでもよい。

次に、半導体基板の第２面において異なる２種類の出力を取り出すバックコンタクト型の太陽電池素子の実施形態について説明する。

本発明の他の実施形態に係るバックコンタクト型の太陽電池素子２０は、図５に示すように、光が入射する一主面である第１面２１ａと、その裏側に位置する第２面２１ｂと、を有する半導体基板２１と、逆導電型層２２と、反射防止膜２３と、第１電極２４と、第２電極２５と、を備えている。なお、以下で説明する太陽電池素子２０の部材等は、上述した太陽電池素子１０と同等のものを用いることができる。そのため、本実施形態では、太陽電池素子１０と異なる点について詳述する。

半導体基板２１は、第１面２１ａから第２面２１ｂに向かって貫通する貫通孔Ｔを有している。

逆導電型層２２は、図６に示すように、半導体基板２１の第１面２１ａ側に形成された第１逆導電型層２２ａと、貫通孔Ｔの内表面に形成された第２逆導電型層２２ｂと、半導体基板２１の第２面２１ｂ側に形成された第３逆導電型層２２ｃと、を含んでなる。第３逆導電型層２２ｃは、半導体基板２１の第２面２１ｂのうち、第１電極２４の形成領域およびその周辺部に形成される。

第１電極２４は、図５および図６に示すように、半導体基板２１の第１面２１ａの上に
形成された第１集電部２４ａと、第１集電部２４ａと電気的に接続する貫通孔Ｔ内に設けられた導通部２４ｂと、第２面２１ｂの上に形成され、導通部２４ｂと接続される第１出力取出部２４ｃと、を有している。第１集電部２４ａは、第１面２１ａ側で生成したキャリアを集電する機能を有し、例えば、直線状に複数本形成されている。導通部２４ｂは第１集電部２４ａで集電したキャリアを第２面２１ｂ側に設けた第１出力取出部２４ｃに導く機能を有する。第１出力取出部２４ｃは、隣接する太陽電池素子同士を電気的に接続する配線材と接続される配線接続部としての機能を有する。また、第１出力取出部２４ｃは、導通部２４ｂが形成されている部位に応じて設けられる。

一方、第２電極２５は、第１電極２４と異なる極性を有しており、第１電極２４と絶縁されるように配設されている。そのため、例えば、半導体基板２１の第２面２１ｂ上において、第２電極２５は、第１電極２４と離間するように配設されている。このような第２電極２５は、図５（ｂ）および図７に示すように、集電部２５ａと、該集電部２５ａ上に設けられた第２出力取出部２５ｂと、第１出力取出部２４ｃを挟んで両側に位置する第２出力取出部２５ｂ同士を電気的に接続する接続部２５ｃと、を有する。集電部２５ａと接触する半導体基板２１の表層部には、太陽電池素子１０と同様にＢＳＦ領域が形成されている。また、接続部２５ｃは、第２出力取出部２５ｂと同等の材料で形成される。

複数の太陽電池素子２０同士を電気的に接続して太陽電池モジュールを作製する場合は、一方の太陽電池素子２０の第１出力取出部２４ｃと他方の太陽電池素子２０の第２出力取出部２５ｂとをインナーリードで半田等で電気的に接続すればよい。このとき、１つの太陽電池素子２０内における各々の第１出力取出部２４ｃを接続するインナーリードは、第１出力取出部２４ｃと極性が異なっている接続部２５ｃ上をわたるように配置される。そのため、第１出力取出部２４ｃと接続部２５ｃとのインナーリードを介した電気的な接続による短絡の発生を抑制すべく、図８に示すように、接続部２５ｃの上部に絶縁膜２９を設けてもよい。このような絶縁膜２９は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの絶縁樹脂により形成できる。

そして、太陽電池素子２０は、反射防止膜２３上に設けた分割溝２８で分割し、より小さな太陽電池素子とすることができる。特に、
バックコンタクト型の太陽電池素子２０では、太陽電池素子１０に比べて第２面２１ｂ側の電極構造が複雑であるため、第１面２１ｂ側に形成した分割溝２８で分割するほうが好適である。

次に、太陽電池素子２０の製造方法の一例について説明する。

まず、一導電型を示す半導体基板２１として、例えばボロンなどがドープされたＰ型のシリコン基板を準備する。シリコン基板は、シリコンインゴットから切り出された単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板からなるシリコン基板を用いればよく、シリコン基板の大きさは例えば一辺１４０〜１８０ｍｍ程度の正方形又は矩形で、その厚みは、３００μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下にすればよい。

なお、シリコン基板１の切り出し（スライス）に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、この基板の受光面側及び非受光面側の表層部をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸と硝酸の混酸溶液などでエッチングし、その後、純水などで洗浄する。

次に、半導体基板２１の第1面２１ａから第２面２１ｂに向かって貫通する貫通孔Ｔを形成する。貫通孔２８は、機械的ドリル、ウォータージェット或いはレーザ装置等を用いて、半導体基板２１の第２面２１ｂから第1面２１ａに向けて形成される。特に貫通孔形成時又は形成後のマイクロクラックの発生防止のために、ＹＡＧレーザが好適に用いられる。貫通孔Ｔは略一定のピッチで複数形成され、その直径は５０μｍ以上３００μｍ以下であればよく、第１面２１ａ側と第２面２１ｂ側の開口部の直径が異なってもよい。

次に、半導体基板２１の第１面２１ａに光反射率の低減を効果的に行うための微細な突起（凸部）をもつ凹凸構造を形成する。凹凸構造の形成方法としては、例えば、アルカリ液によるウェットエッチング法や、エッチングガスによるドライエッチング法を用いることができる。

次に、半導体基板２１の第１面２１ａに第１逆導電型層２２ａ、貫通孔Ｔの内壁に第２逆導電型層２２ｂ、第２面２１ｂに第３逆導電型層２２ｃを形成する。
逆導電型を形成するためのＮ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用い、シート抵抗が６０〜３００Ω／□程度のＮ^＋型とする。これによって上述のＰ型バルク領域との間にＰＮ接合部が形成される。

逆導電型層２２は、例えば、塗布熱拡散法、気相熱拡散法、イオン打ち込み法などによって形成される。気相拡散法が用いられた場合、半導体基板２１の両面および貫通孔Ｔの内壁に、同時に逆導電型層２２を形成することができる。

次に、半導体基板２１の第１面２１ａ上に、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法やスパッタリング法などを用いて反射防止膜２３を形成する。反射防止膜２３の材料としては、上述のようにＳｉＮ膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）の他、ＴｉＯ_２膜、ＳｉＯ_２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ_２膜やＺｎＯ膜などを用いることができる。

次に、第１電極２４の第１集電部２４ａおよび導通部２４ｂを形成する。第１集電部２４ａおよび導通部２４ｂ、半導体基板２１の第１面２１ａにスクリーン印刷法などの塗布法を用いて導電性ペーストを塗布すればよく、例えば銀等からなる導電性ペーストを、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより形成される。なお、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させたほうが好ましい。上述したスクリーン印刷法であれば、貫通孔Ｔ内に導電性ペーストを充填して導通部２４ｂを形成しやすい。なお、第１集電部２４ａおよび導通部２４ｂは、それぞれ別々に塗布・焼成して形成してもよい。

次に半導体基板２１の第２面２１ｂに、一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された高濃度ドープ層（ＢＳＦ領域）を形成する。この高濃度ドープ層とは、半導体基板２１よりも一導電型不純物の割合が多い層を意味し、半導体基板２１の非受光面近くでのキャリア再結合による効率低下を防ぐために内部電界を形成するものである。

不純物元素としては例えばＢ（ボロン）やＡｌ（アルミニウム）を用いることができ、不純物元素濃度を１×１０^１８〜５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度の高濃度として、Ｐ^＋型とすることによって後述する第1の層２５ａとの間にオーミックコンタクトを得ることができる。高濃度ドープ層は、例えばＢＢｒ_３（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法により形成することができる。また、不純物元素としてアルミニウムを用いる場合は、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、熱処理（焼成）してアルミニウムを半導体基板２１に向けて拡散する方法を用いることができる。この場合、アルミニウムペーストの印刷面だけに所望の拡散領域を形成することができ、且つ、焼成されたアルミニウムは、除去せずにそのまま後述する
第２集電部２５ａとして利用することもできる。

次に、半導体基板２１の第２面２１ｂに第２集電部２５ａを形成する。第２集電部２５ａは、例えば、スクリーン印刷法を用いて、第２面２１ｂにアルミニウム等からなる導電性ペーストを塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成して形成できる。

次に、半導体基板２１の第２面２１ｂに第１出力取出部２４ｃ、第２出力取出部２５ｂおよび接続部２５ｃを形成する。第１出力取出部２４ｃ、第２出力取出部２５ｂおよび接続部２５ｃは、例えば、銀等からなる導電性ペーストを図１（ａ）に示された電極構造となるようにスクリーン印刷で塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより形成できる。

次に第１出力取出部２４ｃの周囲部分においてＰＮ分離を行う。これは第１出力取出部２４ｃの周辺部に位置する半導体基板２１の第２面２１ｂにＹＡＧレーザなどを用いたレーザ光を照射し、矩形状のＰＮ分離溝を形成することで行う。

次に、接続部２５ｃ上に絶縁膜２９を形成する。絶縁膜２９は、例えばポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの絶縁樹脂をスクリーンプリント法で１０〜１００μｍ程度に塗布し、大気雰囲気中で１５０〜４００℃程度で１５〜６０分程度処理し、硬化させることによって形成できる。このとき、絶縁膜２９は、接続部２５ｃ上だけでなく、第１出力取出部２４ｃの一部も覆うように形成してよく、このような形態であれば、より絶縁効果を高めることができる。

次に、この親基板となる太陽電池素子２０を分割して、小型の太陽電池素子（子基板）を製造する工程について説明する。

まず、太陽電池素子２０の第１面２１ａに反射防止膜２３を形成した後、所望の分割線に沿ってレーザを照射し、分割溝２８を形成する。その後、分割溝２８に沿って、太陽電池素子２０が、例えば、山折りとなるように外力を加え、子基板に分割すればよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、バックコンタクト型の太陽電池素子は、上述した内容に限定されるものではなく、貫通孔を有しないＩＢＣ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄＢａｃｋＣｏｎｔａｃｔ）構造の太陽電池素子にも適用可能である。

１、２１：半導体基板
２、２２：逆導電型層（拡散層）
３、２３：反射防止膜
４、２４：第１電極
４ａ、２４ｃ：第１出力取出部
４ｂ、２４ａ：第１集電部
２４ｂ：導通部
５、２５：第２電極
５ａ、２５ｂ：第２出力取出部
５ｂ、２５ａ：第２集電部
２５ｃ：接続部
６：ＢＳＦ領域
８、２８：分割溝
１０、２０：太陽電池素子
１０Ａ：太陽電池素子の親基板
１０Ｂ：太陽電池素子の子基板
２９；絶縁膜
Ｘ：太陽電池モジュール

Claims

半導体基板の一主面上に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜が形成された前記半導体基板の一主面にレーザを照射して溝を形成する工程と、
前記溝に沿って前記半導体基板を分割する工程と
を備える太陽電池素子の製造方法。
前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の前記一主面上に凹凸部を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
前記凹凸部を形成する工程を、反応性イオンエッチング法で行なうことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
前記半導体基板は、前記一主面上に複数の線状の集電部を有しており、前記溝を形成する工程において、前記溝を、隣り合う前記集電部の間に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
前記溝を形成する工程を、不活性ガスの雰囲気下で行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
前記溝を形成する工程において、前記反射防止膜上に配置されたパッシベーション材料を介して前記レーザを照射することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
前記パッシベーション材料として、酸素元素および窒素元素のうち少なくとも一方を含むものを用いることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池素子の製造方法。
前記パッシベーション材料を、前記反射防止膜上に前記パッシベーション材料を含む液体を塗布することにより配置することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽電池素子の製造方法。