JP2012182275A

JP2012182275A - 太陽電池、および太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP2012182275A
Application number: JP2011043690A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yokozawa; 雄二横沢; hiroyuki Akada; 博之赤田; Takayuki Isaka; 隆行伊坂; Tsutomu Yamazaki; 努山崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-20
Also published as: WO2012117877A1

Abstract

【課題】耐久性、耐候性に優れた反射防止膜を有する太陽電池を提供する。
【解決手段】シリコン基板４の受光面側に形成された受光面拡散層６と、受光面拡散層上に形成された受光面パッシベーション膜１３と、受光面パッシベーション膜上に形成された、受光面拡散層の導電型と同じ導電型の不純物を含む反射防止膜１２とを有し、反射防止膜は、リン酸チタンを含むチタン酸化物である太陽電池１。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池、および太陽電池の製造方法、特に、太陽電池の受光面側の構造に関する。

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。太陽電池の入射光側である受光面には、入射光の反射を抑えるための反射防止膜が形成されている。

図９は、特許文献１に示されている従来技術の太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。１０１はシリコンウエハ、１０２は拡散層、１０３は酸化チタン膜、１０４は表電極、１０５は裏電極であり、太陽電池１００の表電極１０４側が受光面である。特許文献１には、ドーパント用原料、チタン酸エステルおよびアルコールを少なくとも含む混合液をシリコンウエハに塗布して熱処理することにより、シリコンウエハ１０１の受光面となる面側に拡散層１０２が形成されることによるｐｎ接合と、反射防止膜である酸化チタン膜とが、シリコンウエハ１０１の受光面となる面に形成される内容が記載されている。ドーパント用原料としては、五酸化リン、酸化ホウ素、三酸化砒素等の酸化物、あるいはリン酸エステル、ボロンエステル等の有機化合物が記載されている。そして、ドーパント用原料に五酸化リンを用い、リンを含むチタン酸化物である酸化チタン膜を反射防止膜としてシリコンウエハ上に形成する内容が記載されている。

特開昭５７−１１４２９１号公報（昭和５７年７月１６日公開）

しかしながら、さらに近年、反射防止膜として、特許文献１に記載の酸化チタンよりも、より耐久性、耐候性に優れた膜を切望していた。

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、耐久性、耐候性に優れた反射防止膜を有する太陽電池を提供することにある。

本発明の太陽電池は、シリコン基板の受光面側に形成された受光面拡散層と、受光面拡散層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上に形成された、受光面拡散層の導電型と同じ導電型の不純物を含む反射防止膜とを有し、反射防止膜は、リン酸チタンを含むチタン酸化物である。

ここで、本発明の太陽電池は、受光面拡散層のシート抵抗が、１００Ω／□以上２５０Ω／□未満であることが好ましい。

また、本発明の太陽電池は、反射防止膜に含まれる不純物は、リン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有することが好ましい。

本発明の太陽電池の製造方法は、シリコン基板の受光面側に受光面拡散層を有する太陽電池の製造方法であって、シリコン基板の受光面に、受光面拡散層に含まれる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窒素雰囲気で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第１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第２工程とを備え、第２工程の熱処理は、酸素雰囲気で行われる。

ここで、本発明の太陽電池の製造方法は、第２工程の熱処理は、処理温度が８５０℃より高い温度であることが好ましい。

また、本発明の太陽電池の製造方法は、第２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が形成されてもよい。

また、本発明の太陽電池の製造方法は、第１工程と第２工程とを、一連の熱処理によって行ってもよい。

本発明によれば、反射防止膜は、耐久性、耐候性に優れたリン酸チタンを含むので、太陽電池の耐久性、耐候性を向上させることができる。

本発明の太陽電池の一例の模式的な裏面図である。本発明の太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。本発明の太陽電池の一例の裏面側から見た半導体領域の模式的な図である。本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す模式的な図である。本発明の効果を評価するサンプルを表す模式的な図である。本発明の効果を評価するサンプルの作製フロー図である。図６のフローに対する酸化シリコン膜形成を酸素により熱酸化した場合の反射防止膜を評価するためのＸ線回折測定結果とリファレンスを示した図である。図６のフローに対する酸化シリコン膜形成を水蒸気により熱酸化した場合の反射防止膜を評価するためのＸ線回折測定結果とリファレンスを示した図である。従来技術の太陽電池の一例の模式的な断面構成図である。

図１、図２は、受光面と反対側の面である裏面にのみ電極を形成した本発明の一例の太陽電池を表す図である。図１は、太陽電池１の裏面側から見た図であり、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。

図２は、図１で示したＡ−Ａ′の断面を表す図である。単結晶シリコン基板であるｎ型シリコン基板４の受光面にはテクスチャ構造である凹凸形状５が形成されている。この凹凸は数μｍ〜数十μｍオーダーである。受光面全面には受光面拡散層６であるｎ^＋層がＦＳＦ（ＦｒｏｎｔＳｕｒｆａｃｅＦｉｅｌｄ）層として形成され、受光面拡散層６上には受光面パッシベーション膜１３が形成されている。さらに、受光面パッシベーション膜１３上には反射防止膜１２が形成されている。ここで、受光面パッシベーション膜１３は酸化シリコン膜で、その膜厚は５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。また、反射防止膜１２はチタン酸化物からなる膜で形成されている。膜厚は、たとえば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。さらに、反射防止膜１２にはリン酸チタンが含まれており、リンの濃度はリン酸化物として１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下含有することが好ましい。なお、リン酸化物として反射防止膜１２の１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下含まれるとは、反射防止膜１２中のリン酸化物の含有量が反射防止膜１２全体の１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下であることを意味する。反射防止膜１２にリン酸チタンが含まれるので、反射防止膜１２は耐久性、耐候性に優れる。

また、ｎ型シリコン基板４の裏面には、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８、第１裏面パッシベーション膜１１の２層からなる裏面パッシベーション膜１４が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面側にはｎ型半導体領域であるｎ^＋＋領域９とｐ型半導体領域であるｐ^＋領域１０とが交互に隣接して形成されており、ｎ^＋＋領域９の表面は、ｎ^＋＋領域９以外の表面よりも凹状になっている。ここで、図２に示す凹状の深さｄは数十ｎｍのオーダーである。さらに、ｎ^＋＋領域９にはｎ型用電極２が形成され、ｐ^＋領域１０にはｐ型用電極３が形成されている。ｎ型シリコン基板４の裏面の最も外側には、電極が形成されていない、すなわち、電極に接触していない半導体領域であるｐ^＋領域７１が形成されている。また、ｎ^＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４とｐ^＋領域１０上の裏面パッシベーション膜１４とに膜厚差があり、ｎ^＋＋領域９上の裏面パッシベーション膜１４の方が厚くなっている。ここで、ｎ^＋＋領域９とｐ^＋領域１０とが交互に隣接して形成されていることより、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、部分的に電圧がかかることがなく、局所的なリーク電流による発熱をさけることができる。なお、ｎ型不純物濃度は、ｎ型シリコン基板４、受光面拡散層６であるｎ^＋層、ｎ^＋＋領域９の順に高くなる。

図３は、太陽電池１からｎ型用電極２とｐ型用電極３とを除去し、さらに裏面パッシベーション膜１４を除去した場合に、ｎ^＋＋領域９とｐ^＋領域１０とを裏面側から見た図である。ｎ型シリコン基板４の裏面の外周縁には、電極に接触していない半導体領域であるｐ^＋領域７１が形成されている（外周縁に形成された、電極に接触していない半導体領域を、以下「外周縁半導体領域」という。）。ｎ^＋＋領域９の周囲に、ｎ^＋＋領域９とは導電型の異なる外周縁半導体領域であるｐ^＋領域７１を形成することで、太陽電池１のエッジ部等に半導体領域ができたとしても、その半導体領域と、ｎ^＋＋領域９およびｐ^＋領域１０とは、電気的に分離できている。また、外周縁には、電極に接触していない半導体領域があるので、太陽電池１に逆方向のバイアスがかかったとき、外周縁を通して発生するリーク電流を抑えることができる。なお、図３では、ｎ^＋＋領域９は全てつながって１つの半導体領域を形成しているが、必ずしも全部がつながっていなくてもよい。さらに、図３では、ｐ^＋領域１０は複数に分離して形成しているが、つながっている箇所があってもよい。

なお、太陽電池の各辺の最も外側の電極が同じ導電型なので、形成した電極を回転対称構造にすることが可能になり、太陽電池を複数並べる太陽電池モジュールを作製する際、例えば、図１に示す太陽電池の上下が反対になっても問題ない。

以下に、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す。

図４は、図１、および図２に示す本発明の太陽電池の製造方法の一例である。図４に示すように模式的断面図を参照して説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、１００μｍ厚のｎ型シリコン基板４の受光面となる面（以下「ｎ型シリコン基板の受光面」という。）の反対側の面である裏面（以下「ｎ型シリコン基板の裏面」という。）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４（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面にテクスチャ構造である凹凸形状５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。

次に、図４（ｃ）を用いて次工程を説明する。図４（ｃ）は、ｎ型シリコン基板４の裏面側が上となっている。図４（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^＋＋領域９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、ＰＯＣｌ_３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^＋＋領域９が形成される。

次に、図４（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、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、酸素または水蒸気による熱酸化を行い、酸化シリコン膜２４を形成する。この際、図４（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の裏面のｎ^＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４が厚くなる。本実施の形態では、９００℃で水蒸気による熱酸化を行い、ｎ^＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４の膜厚が７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下、ｎ^＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚は２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下になった。ここで、熱酸化前のｎ^＋＋領域９のリンの表面濃度は、５×１０^１９／ｃｍ^３以上であり、熱酸化の処理温度の範囲としては、たとえば、酸素による熱酸化で８００℃以上１０００℃以下、水蒸気による熱酸化で８００℃以上９５０℃以下である。

熱酸化時に、酸化シリコン膜の厚さが異なる理由は次の通りである。熱酸化による酸化シリコン膜の成長速度は、シリコン基板に拡散されている不純物の種類と濃度により異なる。特にｎ型不純物濃度が高い場合は、成長速度が速くなる。このため、ｎ型シリコン基板４よりもｎ型不純物濃度が高いｎ^＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚の方がｎ型シリコン基板４上よりも厚くなる。酸化シリコン膜２４は、熱酸化時にシリコンと酸素とが結びつくことで形成されるので、ｎ^＋＋領域９の表面は、ｎ^＋＋領域９が形成されていない領域の表面よりも凹状になる。

なお、酸化シリコン膜２４を、ｐ^＋領域形成時のｎ^＋＋領域の拡散マスクとして使用するには、ｎ^＋＋領域９上とｎ^＋＋領域９上以外との酸化シリコン膜２４の膜厚差は、６０ｎｍ以上必要となる。

次に、図４（ｅ）に示すように、ｎ型シリコン基板４の受光面の酸化シリコン膜２４および裏面のｎ^＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４をエッチングにより除去する。裏面では、上記に示したように、酸化シリコン膜２４がｎ^＋＋領域９上に厚く形成されており、さらにｎ^＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４とｎ^＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４とのエッチングレートの差により、ｎ^＋＋領域９上だけ酸化シリコン膜２４が残るようにする。例えば、９００℃３０分の水蒸気による熱酸化で酸化シリコン膜２４を形成し、ｎ^＋＋領域９上以外の酸化シリコン膜２４を除去するためにフッ化水素酸処理をした場合、ｎ^＋＋領域９上の酸化シリコン膜２４の膜厚は１２０ｎｍ程度となる。先述したように６０ｎｍ以上あればｐ^＋領域形成時の拡散マスクとして機能する。

さらに、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２５を形成し、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^＋領域が形成される。この際、ｐ^＋領域１０とｐ^＋領域７１とが形成される。

次に、図４（ｆ）を用いて次工程を説明する。図４（ｆ）は、ｎ型シリコン基板４の受光面側が上となっている。図４（ｆ）に示すように、ｎ型シリコン基板４に形成した酸化シリコン膜２４、拡散マスク２５、および酸化シリコン膜２４、拡散マスク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する。その後、ｎ型シリコン基板４の裏面にたとえば厚さ５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の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１１を、ＣＶＤ法により形成、またはＳＯＧ（スピンオングラス）を塗布し焼成することにより形成する。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。

次に、図４（ｇ）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が形成される。この熱処理は、窒素雰囲気で行い、処理温度は、たとえば８５０℃以上１０００℃以下である。

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８を形成するため、酸素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８である酸化シリコン膜が形成されながら、図４（ｊ）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１３となる。受光面拡散層６と反射防止膜１２との間に受光面パッシベーション膜１３が形成される理由としては、受光面の凹凸形状５の凹部における反射防止膜１２の膜厚が厚くなって反射防止膜１２にクラックが生じ、そのクラックが生じている箇所から酸素が入り込んで受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。また、受光面の凹凸形状５の凸部では反射防止膜１２の膜厚が薄いため、酸素が透過し、受光面パッシベーション膜である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。さらに、ｎ型シリコン基板４の裏面と第１裏面パッシベーション膜１１との間に第２裏面パッシベーション膜８が形成される理由としては、ｎ型シリコン基板４の裏面の第１裏面パッシベーション膜１１はＣＶＤ法等で形成した膜であるため、第１裏面パッシベーション膜１１の内部に酸素が透過し、これにより、第２裏面パッシベーション膜８である酸化シリコン膜が成長すると考えられる。なお、受光面パッシベーション膜１３の厚さは、たとえば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、第２裏面パッシベーション膜８の厚さは、たとえばｎ^＋＋領域９上においては３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、ｐ^＋領域上においては１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。

また、第２裏面パッシベーション膜８と受光面パッシベーション膜１３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による熱酸化を行うことによっても可能である。すなわち、受光面拡散層６であるｎ^＋層および反射防止膜１２を形成する熱処理と、受光面パッシベーション膜１３を形成する熱処理とを、一連の熱処理によって形成することにより、工程数を減らすことができる。

そして、受光面パッシベーション膜１３である酸化シリコン膜形成温度を８５０℃より高く、より好ましくは９００℃以上にすることで、太陽電池１の受光面側の再結合電流を低減することができ、太陽電池特性を向上させることができる。加えて、上記工程で形成された受光面拡散層でのシート抵抗値が、１００Ω／□以上２５０Ω／□未満であれば、太陽電池１の受光面側の再結合電流を低減することができ、太陽電池特性を向上させる傾向にある。上記シート抵抗値の範囲における太陽電池の反射防止膜に含有するリン酸化物の濃度は、１５ｗｔ％以上であった。なお、リン酸化物濃度が３５ｗｔ％を超えると、反射防止膜は白く変色することがある。

次に、図４（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^＋＋領域９、ｐ^＋領域１０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１４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。

次に、図４（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^＋＋領域９にはｎ型用電極２が形成され、ｐ^＋領域１０にはｐ型用電極３が形成され、太陽電池１を作製した。

ここで、反射防止膜を評価するためサンプルを作製して、反射防止膜のＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った。

図５は作製したサンプル８１を表す模式的な図である。８２はｎ型シリコン基板、８３は受光面拡散層に対応するｎ^＋層、８４はパッシベーション膜である酸化シリコン膜、８５は反射防止膜に対応する膜に相当する。

図６は、図５のサンプル８１の製造方法を示す製造フロー図である。図５に示すサンプル８１は、まず、ｎ型シリコン基板８２の表面をエッチング等でフラットにする（Ｓ１。「Ｓ」はステップを表す。以下同様。）。フラットにしたｎ型シリコン基板８２の面に、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の塗布を行い、乾燥する。ここで、混合液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（Ｓ２）。熱処理によりｎ型不純物であるリンが拡散してｎ^＋層８３およびリンを含有したチタン酸化物からなる膜８５が形成される。この熱処理は、９２０℃、窒素雰囲気で行った（Ｓ３）。熱酸化を行い、酸化シリコン膜８４を形成する。この熱処理は、９５０℃で行った（Ｓ４）。ここで、Ｓ１からＳ３までの工程は同じで、Ｓ４での熱酸化を、酸素雰囲気で行ったものを実施例１、水蒸気雰囲気で行ったものを比較例とした。

図７は、実施例１のＸＲＤ測定結果とリファレンスを示したものである。（ａ）は、実施例１のＸＲＤ測定結果であり、（ｂ）は、リン酸チタン（ＴｉＰ_２Ｏ_７）のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ（ＪｏｉｎｔＣｏｍｍｉｔｔｅｅｆｏｒＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｓ）−ＩＣＤＤ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｒｅｆｏｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＤａｔａ）−ＰＤＦ（ＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＦｉｌｅｓ））であり、（ｃ）は、アナタース型の酸化チタン（ＴｉＯ_２）のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ−ＰＤＦ）である。

図８は、比較例のＸＲＤ測定結果とリファレンスを示したものである。（ａ）は、比較例のＸＲＤ測定結果であり、（ｂ）は、アナタース型の酸化チタン（ＴｉＯ_２）のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ−ＰＤＦ）である。

図７より、Ｓ４の熱酸化を酸素雰囲気で行った場合、反射防止膜に対応する膜は、リン酸チタンと、図７（ａ）において矢印で示した４７度〜４８度付近にリン酸チタンと酸化チタンのそれぞれに特有なピークが並んで観察されることから判断して微量の酸化チタンが含まれる結果が得られた。また、図８より、Ｓ４の熱酸化を水蒸気雰囲気で行った場合、反射防止膜に対応する膜は、酸化チタンである結果が得られた。

したがって、太陽電池作製時において、受光面拡散層であるｎ^＋層、および反射防止膜作製時の熱処理を窒素雰囲気で行い、その後、受光面パッシベーション膜である酸化シリコン膜を酸素による熱酸化で形成することで、反射防止膜をリン酸チタンを含む膜とすることができ、リン酸チタンを含むことで、反射防止膜は耐久性、耐候性に優れた膜となるため、太陽電池の耐久性、耐候性を向上させることができる。

上記では、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。その際、受光面拡散層が存在する場合は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。

また、ｐ型シリコン基板を用いる場合は、より高い短絡電流を得るために、シリコン基板の導電型であるｐ型と異なる導電型であり、電極が形成されたｎ^＋＋領域の合計面積のほうが、電極が形成されたｐ^＋領域の合計面積よりも大きい。この場合、隣接するｐ^＋領域は長さ方向に対し垂直方向に分離されていてもよい。その際、ｐ^＋領域間はｎ^＋＋領域が形成されている。また、ｎ^＋＋領域が長さ方向に対し垂直方向に分離されている場合は、ｎ^＋＋領域間にｐ^＋領域が形成されている。

さらに、本発明の太陽電池の概念には、半導体基板の裏面となる面のみに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太陽電池だけでなく、半導体基板の受光面となる面と、裏面となる面にそれぞれの電極が形成された太陽電池、また、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）などの構成の太陽電池等も含まれる。

１太陽電池、２ｎ型用電極、３ｐ型用電極、４ｎ型シリコン基板、５凹凸形状、６受光面拡散層、８第２裏面パッシベーション膜、９ｎ^＋＋領域、１０ｐ^＋領域、１１第１裏面パッシベーション膜、１２反射防止膜、１３受光面パッシベーション膜、１４裏面パッシベーション膜、２１テクスチャマスク、２２拡散マスク、２３拡散マスク、２４酸化シリコン膜、２５拡散マスク、２７混合液、７１ｐ^＋領域、８１サンプル、８２ｎ型シリコン基板、８３ｎ^＋層、８４酸化シリコン膜、８５チタン酸化物からなる膜、１００太陽電池、１０１シリコンウエハ、１０２拡散層、１０３酸化チタン膜、１０４表電極、１０５裏電極。

Claims

シリコン基板の受光面側に形成された受光面拡散層と、
前記受光面拡散層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上に形成された、前記受光面拡散層の導電型と同じ導電型の不純物を含む反射防止膜とを有し、
前記反射防止膜は、リン酸チタンを含むチタン酸化物である太陽電池。
前記受光面拡散層のシート抵抗が、１００Ω／□以上２５０Ω／□未満である請求項１に記載の太陽電池。
前記反射防止膜に含まれる不純物は、リン酸化物として１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有する請求項１または２に記載の太陽電池。
シリコン基板の受光面側に受光面拡散層を有する太陽電池の製造方法であって、
前記シリコン基板の受光面に、前記受光面拡散層に含まれる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窒素雰囲気で熱処理することにより前記受光面拡散層と反射防止膜とを形成する第１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第２工程とを備え、
前記第２工程の熱処理は、酸素雰囲気で行われる太陽電池の製造方法。
前記第２工程の熱処理は、処理温度が８５０℃より高い温度である請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
前記第２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が形成される請求項４または５に記載の太陽電池の製造方法。
前記第１工程と前記第２工程とを、一連の熱処理によって行う請求項４〜６のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。