JP2016063129A - ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよび光電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートと電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることを可能とする。
【解決手段】ヘテロ接合型バックコンタクトセル（１０）は、第１導電型または第２導電型の半導体基板（１）と、半導体基板（１）の一方の側に設けられた第１導電型非晶質半導体膜（３）と第２導電型非晶質半導体膜（５）と、第１導電型非晶質半導体膜（３）上の第１電極（１１）と、第２導電型非晶質半導体膜（５）上の第２電極（１２）とを備えている。隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよび光電変換装置に関する。

太陽光エネルギを電気エネルギに直接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。太陽電池には、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のものがあるが、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。

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である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。

しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、裏面のみに電極を形成した太陽電池の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。

図１９に、特許文献１に記載の配線シート付き太陽電池の模式的な断面図を示す。図１９に示される従来の配線シート付き太陽電池は、裏面電極型太陽電池セル１００と、配線シート２００と、裏面電極型太陽電池セル１００と配線シート２００との間の絶縁性樹脂３００とを有している。

裏面電極型太陽電池セル１００は、ｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなる基板１０１と、基板１０１の裏面に設けられたｎ型不純物拡散領域１０２およびｐ型不純物拡散領域１０３と、ｎ型不純物拡散領域１０２上に設けられたｎ型用銀電極１１１と、ｐ型不純物拡散領域１０３上に設けられたｐ型用銀電極１１２とを有している。

ｎ型不純物拡散領域１０２は、ｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散またはｎ型不純物を含むペーストを塗布した後に熱処理する塗布拡散などの方法により形成される（特許文献１の段落［００７６］）。また、ｐ型不純物拡散領域１０３は、ｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散またはｐ型不純物を含むペーストを塗布した後に熱処理する塗布拡散などの方法により形成される（特許文献１の段落［００７６］）。

配線シート２００は、絶縁性基材２０１と、絶縁性基材２０１上に設けられたｎ型用銅配線２０２とｐ型用銅配線２０３とを有している。絶縁性基材２０１としては、たとえば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートまたはポリイミドなどが用いられる（特許文献１の段落［００９０］）。絶縁性樹脂３００としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合樹脂が用いられる（特許文献１の段落［００９８］）。

図１９に示される従来の配線シート付き太陽電池においては、ｎ型用銀電極１１１の幅Ｗ５方向の端およびｐ型用銀電極１１２の幅Ｗ５方向の端が、それぞれ、ｎ型用銅配線２０２の幅Ｗ６方向の端およびｐ型用銅配線２０３の幅Ｗ６方向の端からはみ出ないようにすることによって、ｎ型用銀電極１１１およびｐ型用銀電極１１２の表面にかかる電界強度の急激な増加を抑制して、イオンマイグレーションに起因する特性の低下を安定して抑制することができるとされている（特許文献１の段落［００６１］）。

特開２０１２−１５３５９号公報

ヘテロ接合型バックコンタクトセルは、電極と非晶質半導体膜との間のコンタクト抵抗が高いため、ヘテロ接合バックコンタクトセルを配線シートに電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制する観点からは、図１９に示す特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００と比べて、非晶質半導体膜に対する電極のコンタクト面積を大きくすることが要求される。

しかしながら、非晶質半導体膜に対する電極のコンタクト面積を大きくした場合には、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの電極間の間隔が狭くなる。そのため、配線シートの配線がヘテロ接合型バックコンタクトセルの異なる極性の電極と接触して短絡する可能性が高くなる。これにより、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートに電気的に接続することによって構成された光電変換装置の信頼性が低下する。

したがって、従来においては、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートに電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが技術的課題となっていた。

ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜と、第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極とを備え、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であるヘテロ接合型バックコンタクトセルである。

ここで開示された実施形態は、上記のヘテロ接合型バックコンタクトセルと、ヘテロ接合型バックコンタクトセルと電気的に接続されている配線シートとを備え、配線シートは、絶縁性基材と、絶縁性基材上の第１配線と第２配線とを備え、第１電極は第１配線に電気的に接続され、第２電極は第２配線に電気的に接続されている光電変換装置である。

ここで開示された実施形態によれば、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートに電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能なヘテロ接合型バックコンタクトセルおよび光電変換装置を提供することができる。

実施形態１の光電変換装置の模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な平面図である。 配線シートの模式的な平面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１の光電変換装置の模式的な平面図である。 実施形態２の光電変換装置の模式的な断面図である。 （ａ）は実施形態３の光電変換装置の製造工程の一部を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は実施形態３の光電変換装置の模式的な断面図である。 実施形態４の光電変換装置の模式的な断面図である。 特許文献１に記載の配線シート付き太陽電池の模式的な断面図である。

以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

［実施形態１］
＜光電変換装置の構成＞
図１に、実施形態１の光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施形態１の光電変換装置は、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と電気的に接続されている配線シート２０とを備えている。

＜ヘテロ接合型バックコンタクトセル＞
ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０は、ｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板１と、半導体基板１の一方側の表面（裏面）上に隣り合うようにして半導体基板１の裏面に接して設けられた第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とを備えている。実施形態１においては、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４は、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン膜である。

第１のｉ型非晶質半導体膜２上には、第１のｉ型非晶質半導体膜２に接する第１導電型非晶質半導体膜３が設けられている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４上には、第２のｉ型非晶質半導体膜４に接する第２導電型非晶質半導体膜５が設けられている。実施形態１において、第１導電型非晶質半導体膜３はｐ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜５はｎ型非晶質シリコン膜である。

第１導電型非晶質半導体膜３上には、第１導電型非晶質半導体膜３に接する第１電極１１が設けられている。また、第２導電型非晶質半導体膜５上には、第２導電型非晶質半導体膜５に接する第２電極１２が設けられている。

そして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体の両端部は、それぞれ、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体の端部を覆っている。そのため、第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５との間には第２のｉ型非晶質半導体膜４の端部が位置しており、第２のｉ型非晶質半導体膜４の両端部は、それぞれ、第１導電型非晶質半導体膜３および第２導電型非晶質半導体膜５の双方と接している。これにより、第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５とは第２のｉ型非晶質半導体膜４によって分離されている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体は、隣り合う第１電極１１と第２電極１２との間において半導体基板１の裏面側に突出している。

半導体基板１の他方の主面である受光面には凹凸１ａが形成されている。半導体基板１の受光面の凹凸１ａ上には非晶質半導体膜６が設けられている。また、非晶質半導体膜６上には反射防止膜７が設けられている。実施形態１において、非晶質半導体膜６としてはたとえばｉ型非晶質シリコン膜、またはｉ型非晶質シリコン膜とｎ型非晶質シリコン膜との積層体などを用いることができる。また、反射防止膜７としては、たとえば窒化シリコン膜などを用いることができる。

図２に、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の裏面の模式的な平面図を示す。図２に示すように、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の半導体基板１の裏面には、帯状の第１電極１１と、帯状の第２電極１２とが、間隔を空けて、第１電極１１および第２電極１２のそれぞれの長手方向が同一の方向となるようにして、交互に配置されている。

実施形態１において、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっており、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっている。

ここで、本明細書において、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄは、同一の導電型の半導体膜に電気的に接続されている電極のうち隣り合う直近の２つの電極同士の中心間の距離を意味している。たとえば、本実施形態においては、隣り合う直近の第１電極１１の幅方向の中心１１ａ間の最短距離および隣り合う直近の第２電極１２の幅方向の中心１２ａ間の最短距離が隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄに相当する。

＜配線シート＞
図３に、配線シート２０の模式的な平面図を示す。配線シート２０は、絶縁性基材２１と、絶縁性基材２１上の第１配線２２と第２配線２３とを備えている。第１配線２２および第２配線２３も、それぞれ帯状に形成されており、絶縁性基材２１上で互いに間隔を空けて、これらの配線の長手方向が同一の方向となるようにして、交互に配置されている。また、複数の第１配線２２の一端および複数の第２配線２３の一端は、それぞれ、帯状の集電用配線２４に電気的に接続されている。集電用配線２４は、第１配線２２および第２配線２３の長手方向と直交する方向に長手方向を有するように、絶縁性基材２１上に配置されている。集電用配線２４は、複数の第１配線２２または複数の第２配線２３から電流を集電する機能を有している。

絶縁性基材２１としては、絶縁性の基材を用いることができ、たとえば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートまたはポリイミドなどのフィルムを用いることができる。

第１配線２２、第２配線２３および集電用配線２４としては、導電性材料を用いることができ、たとえば、銅などを用いることができる。なお、第１配線２２、第２配線２３および集電用配線２４は、それぞれ、たとえば、絶縁性基材２１の表面の全面に金属膜などの導電膜を形成した後に、その一部をエッチングなどにより除去してパターニングすることによって形成することができる。

ここで、本明細書において、隣り合う第１配線２２と第２配線２３との間の配線間隔Ｗ１は、隣り合う１対の第１配線２２と第２配線２３とにおいて、第１配線２２の第２配線２３側の側面２２ａと、第２配線２３の第１配線２２側の側面２３ａとの間の最短距離とされる。

＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法＞
以下、図４〜図１３の模式的断面図を参照して、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の製造方法の一例について説明する。まず、図４に示すように、受光面に凹凸１ａが形成され、凹凸１ａ上に非晶質半導体膜６と反射防止膜７との積層体が設けられた半導体基板１を作製し、その半導体基板１の裏面の全面に第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。

半導体基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板を好適に用いることができるがｎ型単結晶シリコン基板に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体基板を適宜用いることができる。

第１のｉ型非晶質半導体膜２としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。

半導体基板１の受光面の凹凸１ａは、たとえばテクスチャエッチングにより形成することができ、非晶質半導体膜６および反射防止膜７はそれぞれたとえばプラズマＣＶＤ法により形成することができる。

なお、本明細書において「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０¹⁵個／ｃｍ³未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０¹⁵個／ｃｍ³未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。

また、本明細書において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素で終端されたものも含まれるものとする。

次に、図５に示すように、第１のｉ型非晶質半導体膜２上に第１導電型非晶質半導体膜３を形成する。第１導電型非晶質半導体膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。

第１導電型非晶質半導体膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｐ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｐ型非晶質半導体膜を用いることもできる。

なお、第１導電型非晶質半導体膜３に含まれるｐ型不純物としては、たとえばボロンを用いることができる。また、本明細書において、「ｐ型」とは、ｐ型不純物濃度が１×１０¹⁵個／ｃｍ³以上の状態を意味する。

次に、図６に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３上に、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体を厚さ方向にエッチングする箇所に開口部を有するフォトレジスト等のエッチングマスク３１を形成する。

次に、図７に示すように、エッチングマスク３１をマスクとして、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体の一部を厚さ方向にエッチングする。これにより、半導体基板１の裏面の一部を露出させる。その後、図８に示すように、エッチングマスク３１をすべて除去する。

次に、図９に示すように、半導体基板１および第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体を覆うようにして第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。

第２のｉ型非晶質半導体膜４としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。

次に、図１０に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜４上に第２導電型非晶質半導体膜５を形成する。第２導電型非晶質半導体膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。

第２導電型非晶質半導体膜５としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型非晶質半導体膜を用いることもできる。

なお、第２導電型非晶質半導体膜５を構成するｎ型非晶質シリコン膜に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができる。また、本明細書において、「ｎ型」とは、ｎ型不純物濃度が１×１０¹⁵個／ｃｍ³以上の状態を意味する。

次に、図１１に示すように、半導体基板１の裏面上の第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体を残す部分にのみフォトレジスト等のエッチングマスク３２を形成する。

次に、エッチングマスク３２をマスクとして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体の一部を厚さ方向にウエットエッチングすることによって、図１２に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３の一部を露出させる。その後、エッチングマスク３２を完全に除去する。

次に、図１３に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３に接するように第１電極１１を形成し、第２導電型非晶質半導体膜５に接するように第２電極１２を形成する。ここで、第１電極１１および第２電極１２は、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となるように、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となるように形成される。なお、第１電極１１および第２電極１２の形成方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法などを用いることができる。以上により、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０が完成する。

＜光電変換装置の製造方法＞
以下、図１４の模式的断面図および図１５の模式的平面図を参照して、実施形態１の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、第１電極１１および第２電極１２を備えたヘテロ接合型バックコンタクトセル１０を上述のようにして作製する。

次に、絶縁性基材２１の表面上に絶縁性接着剤（図示せず）を塗布した後に、図１４に示すように、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と配線シート２０とを重ね合わせる。このとき、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の第１電極１１が配線シート２０の第１配線２２に直接接するとともに、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の第２電極１２が配線シート２０の第２配線２３に直接接するように、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と配線シート２０とが重ね合わせられる。これにより、第１電極１１と第１配線２２とが電気的に接続されるとともに、第２電極１２と第２配線２３とが電気的に接続される。また、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と配線シート２０とは、絶縁性接着剤を硬化させることによって固定され、機械的に接続される。

図１５に、実施形態１の光電変換装置を受光面側から見たときの模式的な平面図を示す。ここで、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０は、配線シート２０上に複数設置されているが、配線シート２０上に設置されるヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の個数は特に限定されず、たとえば１個であってもよい。

＜作用効果＞
図１に示すように、実施形態１においては、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっており、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっている。これは、本発明者が、配線シート２０にヘテロ接合型バックコンタクトセル１０を電気的に接続して構成された光電変換装置の特性を向上することによって鋭意検討した結果、見出したものである。

すなわち、図１９に示される特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００においては、ｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する基板１０１にｎ型不純物およびｐ型不純物をそれぞれ拡散してｎ型不純物拡散領域１０２およびｐ型不純物拡散領域１０３を形成することによってｐｎ接合を形成していた。しかしながら、拡散されたｎ型不純物およびｐ型不純物によって電極とのコンタクト抵抗が非常に小さくなるため、幅広の電極を形成する必要がない。そのため、図１９に示される特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００においては、ｎ型用銀電極１１１およびｐ型用銀電極１１２の表面にかかる電界強度の急激な増加を抑制して、イオンマイグレーションに起因する特性の低下を安定して抑制する観点から、ｎ型用銀電極１１１の幅Ｗ３方向の端およびｐ型用銀電極１１２の幅Ｗ３方向の端が、それぞれ、ｎ型用銅配線２０２の幅Ｗ４方向の端およびｐ型用銅配線２０３の幅Ｗ４方向の端からはみ出ないような電極構造としていた（特許文献１の段落［００６６］参照）。

しかしながら、実施形態１におけるヘテロ接合型バックコンタクトセル１０においては上述のように、第１電極１１と第１導電型非晶質半導体膜３との間のコンタクト抵抗および第２電極１２と第２導電型非晶質半導体膜５との間のコンタクト抵抗が高いため、第１導電型非晶質半導体膜３に対する第１電極１１のコンタクト面積および第２導電型非晶質半導体膜５に対する第２電極１２のコンタクト面積を図１９に示される特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００と比べて大きくすることが要求される。

ここで、第１導電型非晶質半導体膜３に対する第１電極１１のコンタクト面積および第２導電型非晶質半導体膜５に対する第２電極１２のコンタクト面積をそれぞれ大きくした場合には、特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００と比べて半導体基板１の裏面に配置することができる電極の本数が減少するため、一般には、特性が低下すると考えられている。

しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを３．５ｍｍ以下とした場合には、このような電極本数の減少に起因する特性の低下を抑えることができることを見出した。これは、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０に光が入射することによって発生した少数キャリアの拡散長は、特許文献１の裏面電極型太陽電池セル１００における少数キャリアの拡散長よりも長くなるため、収集効率が低くなる傾向にある半導体基板１と同極性の第２導電型非晶質半導体膜５の部分で発生した少数キャリアは、第１導電型非晶質半導体膜３に到達するための拡散長を十分に有しており、１本の電極でより多くの少数キャリアを拾うことができることによるものと考えられる。一方、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが３．５ｍｍよりも広い場合には、電極幅が広くなりすぎて、電極のコンタクト面積の単位面積当たりで拾うことができる少数キャリアが減少するため、特性の低下を抑制することができない。

たとえば、半導体基板１の厚さが７０μｍ以上１８０μｍ以下である場合には、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であるヘテロ接合型バックコンタクトセル１０においては、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０特有の少数キャリアの長い拡散長により、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを１ｍｍ未満とした場合と比べて短絡電流密度Ｊ_scおよび開放電圧Ｖ_ocの損失を低減できることが確認できている。

また、本発明者が鋭意検討した結果、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上とした場合には、配線シート２０の隣り合う第１配線２２と第２配線２３との間隔を広げることができるため、配線シート２０の配線がヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の異なる極性の電極と接触（第１配線２２と第２電極１２との接触、および第２配線２３と第１電極１１との接触）して短絡する可能性を著しく低減できることを見出した。

たとえば、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを２ｍｍ以上とした場合には、当該ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０に第１配線２２および第２配線２３のそれぞれの幅が４００μｍ程度であり、隣り合う第１配線２２と第２配線２３との間の配線間隔Ｗ１が６００μｍ程度である配線シート２０を用いて光電変換装置を作製することができる。この場合には、配線間隔Ｗ１の２倍以上の広さの隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを設けることができるため、配線シート２０の配線がヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の異なる極性の電極と接触して短絡する可能性を著しく低減できると考えられる。

以上の理由により、実施形態１においては、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートと電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上することが可能なヘテロ接合型バックコンタクトセル、光電変換装置、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法および光電変換装置の製造方法を提供することができる。

なお、本実施形態においては、半導体基板１の裏面側の少なくとも一部の隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であればよく、たとえば電極と配線との短絡の可能性が非常に低い部分に関しては、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが上記の範囲よりも小さくなっていてもよい。

さらに、実施形態１においては、上記の効果以外にも、以下の第１〜第３の優れた効果も得ることができる。

第１に、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の電極のコンタクト面積を大きくしてコンタクト抵抗を低減することができるため、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０のフィルファクター（ＦＦ）を高くすることができる。これにより、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０を配線シート２０と電気的に接続することによって構成された実施形態１の光電変換装置の特性の低下を抑制することができる。

第２に、上述のような１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下といった広い隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄを取ることができるため、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の第１電極１１および第２電極１２の製造効率を向上することができる。これにより、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０の製造歩留まりを向上することができる。

第３に、配線シート２０の隣り合う第１配線２２と第２配線２３との間の配線間隔Ｗ１も広くすることができるため、配線シート２０の第１配線２２および第２配線２３の製造効率を向上することができる。これにより、配線シート２０の製造歩留まりを向上することができる。

［実施形態２］
図１６に、実施形態２の光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施形態２の光電変換装置は、第１電極１１と第１配線２２とが導電性接着材４１を介して電気的に接続されているとともに、第２電極１２と第２配線２３とが導電性接着材４１を介して電気的に接続されていることを特徴としている。

導電性接着材４１は、導電性を有しており、電極と配線とを接着できる材料を用いることができ、たとえば半田などを用いることができる。

なお、第１電極１１と第１配線２２との電気的接続の少なくとも１つを導電性接着材４１を介した電気的接続とし、第１電極１１と第１配線２２との残りの電気的接続を直接接触による電気的接続としてもよい。また、第２電極１２と第２配線２３との電気的接続の少なくとも１つを導電性接着材４１を介した電気的接続とし、第２電極１２と第２配線２３との残りの電気的接続を直接接触による電気的接続としてもよい。

実施形態２における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。

［実施形態３］
図１７（ａ）に実施形態３の光電変換装置の製造工程の一部を図解する模式的な断面図を示し、図１７（ｂ）に実施形態３の光電変換装置の模式的な断面図を示す。

実施形態３の光電変換装置は、第１電極１１と第１配線２２との接合および第２電極１２と第２配線２３との接合に上述の絶縁性接着剤および導電性接着材４１を用いることなく、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と配線シート２０との位置合わせを行った後、たとえば図１７（ａ）に示すような真空ラミネートによって、ヘテロ接合型バックコンタクトセル１０と配線シート２０とを密着させて、第１電極１１と第１配線２２との電気的な接続および第２電極１２と第２配線２３との電気的な接続を行うことを特徴としている。これにより、実施形態１の光電変換装置と同様に、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である実施形態３の光電変換装置が得られる。

実施形態３における上記以外の説明は実施形態１〜２と同様であるため、その説明については繰り返さない。

［実施形態４］
図１８に、実施形態４の光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施形態３の光電変換装置は、第１電極１１の幅Ｗ３が第２電極１２の幅Ｗ４よりも広くなっており、第１電極１１の幅Ｗ３と第２電極１２の幅Ｗ４とが異なっていることを特徴としている。この場合にも、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっている場合には、上記の効果を得ることができる。

なお、第２電極１２の幅Ｗ４を第１電極１１の幅Ｗ３よりも広くすることによって、第１電極１１の幅Ｗ３と第２電極１２の幅Ｗ４とを異なるものとしてもよい。この場合にも、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離Ｄが１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となっている場合には、上記の効果を得ることができる。

実施形態３における上記以外の説明は実施形態１〜３と同様であるため、その説明については繰り返さない。

［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜と、第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極とを備え、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であるヘテロ接合型バックコンタクトセルである。ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であるため、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートと電気的に接続することによって構成された光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が２ｍｍ以上であることが好ましい。この場合には、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。

（３）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第１電極および第２電極は、それぞれ、帯状であることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（４）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板と第１導電型非晶質半導体膜との間の第１のｉ型非晶質半導体膜と、半導体基板と第２導電型非晶質半導体膜との間の第２のｉ型非晶質半導体膜とをさらに含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（５）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第１のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（６）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第２のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（７）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、半導体基板と第１のｉ型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（８）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、半導体基板と第２のｉ型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（９）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第１のｉ型非晶質半導体膜と第１導電型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１０）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第２のｉ型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１１）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜の端部が位置していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１２）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、第２のｉ型非晶質半導体膜の端部が、第１導電型非晶質半導体膜および第２導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１３）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、半導体基板はｎ型結晶シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１４）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいて、半導体基板の他方の側に凹凸が設けられていることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１５）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、凹凸上の非晶質半導体膜をさらに含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１６）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、非晶質半導体膜上の反射防止膜をさらに含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１７）ここで開示された実施形態は、上記のヘテロ接合型バックコンタクトセルと、ヘテロ接合型バックコンタクトセルと電気的に接続されている配線シートと、を備え、配線シートは、絶縁性基材と、絶縁性基材上の第１配線と、第２配線とを備え、第１電極は第１配線に電気的に接続され、第２電極は第２配線に電気的に接続されている光電変換装置である。この場合にも、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上となるため、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１８）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第１配線および第２配線は、それぞれ、帯状であることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（１９）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第１電極の幅方向の両端部がそれぞれ、第１配線の幅方向の端部からはみ出していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２０）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第２電極の幅方向の両端部がそれぞれ、第２配線の幅方向の端部からはみ出していることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２１）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第１配線の全面が第１電極と電気的に接続されていることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２２）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第２配線の全面が第２電極と電気的に接続されていることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２３）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第１電極と第１配線との電気的な接続は第１電極と第１配線との直接接触、および第１電極と第１配線との間の導電性接着材の少なくとも一方により行われていることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２４）ここで開示された実施形態の光電変換装置において、第２電極と第２配線との電気的な接続は、第２電極と第２配線との直接接触、および第２電極と第２配線との間の導電性接着材の少なくとも一方により行われていることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２５）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の一方の側に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１導電型非晶質半導体膜の一部を厚さ方向に除去することによって半導体基板の一部を露出させる工程と、半導体基板および第１導電型非晶質半導体膜上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜上に第２電極を形成する工程と、を含み、第１電極および第２電極は、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となるように形成されるヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法である。この場合にも、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となるため、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２６）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法においては、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が２ｍｍ以上であることが好ましい。この場合には、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。

（２７）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法において、第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板の一方の側に第１のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１のｉ型非晶質半導体膜上に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合には、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２８）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法において、第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板の一方の側に第２のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程と、第２のｉ型非晶質半導体膜上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（２９）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法において、第１のｉ型非晶質半導体膜と第１導電型非晶質半導体膜との第１の積層体の一部を除去することによって半導体基板の一部を露出させる工程と、半導体基板の露出面と第１の積層体を覆うように第２のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３０）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法は、第２のｉ型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜との第２の積層体の一部を除去することによって第１導電型非晶質半導体膜の一部を露出させる工程をさらに含み、第１導電型非晶質半導体膜の露出面上に第１電極を形成することが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３１）ここで開示された実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法は、非晶質シリコン膜を形成する工程の前に、半導体基板の他方の側に凹凸を形成する工程と、凹凸上に非晶質半導体膜を形成する工程と、非晶質半導体膜上に反射防止膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３２）ここで開示された実施形態の光電変換装置の製造方法は、第１電極および第２電極を備えたヘテロ接合型バックコンタクトセルを作製する工程と、第１配線および第２配線を備えた配線シートを準備する工程と、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極と配線シートの第１配線とを電気的に接続する工程と、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの第２電極と配線シートの前記第２配線とを電気的に接続する工程とを含み、ヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とを備え、第１電極は第１導電型非晶質半導体膜上に設けられ、第２電極は第２導電型非晶質半導体膜上に設けられており、配線シートは、絶縁性基材を備え、第１配線および第２配線は、絶縁性基材上に設けられており、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である光電変換装置の製造方法である。この場合にも、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下となるため、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３３）ここで開示された実施形態の光電変換装置の製造方法においては、隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が２ｍｍ以上であることが好ましい。この場合には、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。

（３４）ここで開示された実施形態の光電変換装置の製造方法において、ヘテロ接合型バックコンタクトセルを作製する工程は、上記のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法を含むことが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３５）ここで開示された実施形態の光電変換装置の製造方法において、第１電極と第１配線との電気的な接続は、第１電極と第１配線との直接接触、および第１電極と第１配線との間の導電性接着材による接着の少なくとも一方により行われることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

（３６）ここで開示された実施形態の光電変換装置の製造方法において、第２電極と第２配線との電気的な接続は、第２電極と第２配線との直接接触、および第２電極と第２配線との間の導電性接着材による接着の少なくとも一方により行われることが好ましい。この場合にも、光電変換装置の特性の低下を抑制しつつ、光電変換装置の信頼性を向上させることが可能となる。

以上のように本発明の実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施形態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。

ここで開示された実施形態は、ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびその製造方法、ならびにヘテロ接合型バックコンタクトセルを配線シートで電気的に接続した光電変換装置およびその製造方法に好適に利用することができる。

１ 半導体基板、２ 第１のｉ型非晶質半導体膜、３ 第１導電型非晶質半導体膜、４ 第２のｉ型非晶質半導体膜、５ 第２導電型非晶質半導体膜、６ 非晶質半導体膜、７ 反射防止膜、１０ ヘテロ接合型バックコンタクトセル、１１ 第１電極、１１ａ 中心、１２ 第２電極、１２ａ 中心、２０ 配線シート、２１ 絶縁性基材、２２ 第１配線、２２ａ 側面、２３ 第２配線、２３ａ 側面、２４ 集電用配線、３１，３２ エッチングマスク、１００ 裏面電極型太陽電池セル、１０１ 基板、１０２ ｎ型不純物拡散領域、１０３ ｐ型不純物拡散領域、１１１ ｎ型用銀電極、１１２ ｐ型用銀電極、２００ 配線シート、２０１ 絶縁性基材、２０２ ｎ型用銅配線、２０３ ｐ型用銅配線、３００ 絶縁性樹脂。

Claims (5)

1. 第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
   前記半導体基板の一方の側に設けられた、第１導電型非晶質半導体膜と、第２導電型非晶質半導体膜と、
   前記第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、
   前記第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極と、を備え、
   隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である、ヘテロ接合型バックコンタクトセル。
2. 前記隣り合う直近の同極性の電極同士の中心間距離が２ｍｍ以上である、請求項１に記載のヘテロ接合型バックコンタクトセル。
3. 請求項１または請求項２に記載のヘテロ接合型バックコンタクトセルと、
   前記ヘテロ接合型バックコンタクトセルと電気的に接続されている配線シートと、を備え、
   前記配線シートは、
   絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材上の第１配線と、第２配線と、を備え、
   前記第１電極は、前記第１配線に電気的に接続され、
   前記第２電極は、前記第２配線に電気的に接続されている、光電変換装置。
4. 前記第１配線および前記第２配線は、それぞれ、帯状である、請求項３に記載の光電変換装置。
5. 前記第１電極の幅方向の両端部がそれぞれ、前記第１配線の幅方向の端部からはみ出しており、前記第２電極の幅方向の両端部がそれぞれ、前記第２配線の幅方向の端部からはみ出している、請求項３または請求項４に記載の光電変換装置。

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