JP2015065219A - 太陽電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる太陽電池を提供する。【解決手段】第１の主面１０ｂ及び第２の主面１０ａを有し、かつ一導電型である半導体基板１０と、第１の主面１０ｂ上に設けられる一導電型の半導体層構造１２を有する一導電型の領域Ｒ１と、第１の主面１０ｂ上に設けられる他導電型の半導体層構造１３を有する他導電型の領域Ｒ２とを備え、一導電型の半導体層構造１２が他導電型の領域Ｒ２まで延びるように形成されており、これによって一導電型の半導体層構造１２の上に他導電型の半導体構造１３が形成された重なり領域Ｒ４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、裏面接合型の太陽電池に関する。
発電効率が高い太陽電池として、太陽電池の裏面側にｐ型領域及びｎ型領域が形成された、いわゆる裏面接合型の太陽電池が提案されている（例えば、特許文献１）。この裏面接合型の太陽電池では、受光面側に電極を設ける必要がないので、光の受光効率を高めることができる。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を接続することにより構成されている。このような太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池の内の一部の太陽電池が、障害物の影に入ることなどにより、太陽光を受光することができなくなると、該一部の太陽電池に他の太陽電池の総発生電圧が逆方向電圧として印加され、該一部の太陽電池が発熱する現象（ホットスポット現象）が生じることが知られている（例えば、特許文献２）。
特開２０１２−３３６６６号公報 特開２０１３−３３８３２号公報
本発明の目的は、ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる太陽電池を提供することにある。
本発明の太陽電池は、第１の主面及び第２の主面を有し、かつ一導電型である半導体基板と、前記第１の主面上に設けられる一導電型の半導体層構造を有する一導電型の領域と、前記第１の主面上に設けられる他導電型の半導体層構造を有する他導電型の領域とを備え、前記一導電型の半導体層構造が前記他導電型の領域まで延びるように形成されており、これによって前記一導電型の半導体層構造の上に前記他導電型の半導体構造が形成された重なり領域が設けられている。
本発明によれば、ホットスポット現象が発生するのを抑制することができる。
第１の実施形態における太陽電池の模式的平面図である。 図１に示すII−II線に沿う断面の一部を拡大して示す模式的断面図である。 第１の実施形態における重なり領域を示す模式的平面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の製造工程を説明するための模式的断面図である。 第２の実施形態における重なり領域を示す模式的平面図である。 図１２に示すXIII−XIII線に沿うｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２の断面を示す模式的断面図である。 第３の実施形態における重なり領域を示す模式的平面図である。 第４の実施形態におけるｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２ａ及びＲ２ｂの断面を示す模式的断面図である。
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における太陽電池の模式的平面図である。図２は、図１に示すII−II線に沿う断面の一部を拡大して示す模式的断面図である。
太陽電池１は、裏面接合型の太陽電池であり、図１は、太陽電池１の裏面を示している。太陽電池１は、図２に示すように、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０は、第２の主面としての受光面１０ａと、第１の主面としての裏面１０ｂとを有する。半導体基板１０は、受光面１０ａにおいて、光１１を受光することによってキャリアを生成する。ここで、キャリアとは、光が半導体基板１０に吸収されることにより生成される正孔及び電子のことである。
半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体基板により構成されている。結晶性半導体基板の具体例としては、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン基板が挙げられる。なお、半導体基板は、結晶性半導体基板以外の半導体基板により構成することができる。例えば、ＧａＡｓやＩｎＰなどからなる化合物半導体基板を半導体基板１０に替えて用いることができる。以下、本実施形態では、半導体基板１０が、一導電型であるｎ型の結晶シリコン基板により構成されている例について説明する。
半導体基板１０の受光面１０ａの上には、真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型半導体」とする。）からなるｉ型非晶質半導体層１７ｉが形成されている。本実施形態においては、ｉ型非晶質半導体層１７ｉは、具体的には、水素を含有するｉ型のアモルファスシリコンにより形成されている。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉの厚みは、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度とすることができる。
なお、本発明において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、非晶質半導体中に半導体結晶が析出している半導体をいう。
ｉ型非晶質半導体層１７ｉの上には、半導体基板１０と同じ導電型を有するｎ型非晶質半導体層１７ｎが形成されている。ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、ｎ型のドーパントが添加されており、ｎ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１７ｎは、水素を含有するｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１７ｎの厚みは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができる。
ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ね備えた絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素により形成することができる。絶縁層１６の厚みは、付与しようとする反射防止膜の反射防止特性などに応じて適宜設定することができる。絶縁層１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることができる。
上記のｉ型非晶質半導体層１７ｉ、ｎ型非晶質半導体層１７ｎ及び絶縁層１６の積層構造は、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能及び反射防止膜としての機能を有する。
半導体基板１０の裏面１０ｂの上には、一導電型であるｎ型の半導体積層構造１２と、他導電型であるｐ型の半導体積層構造１３とが形成されている。一導電型の領域であるｎ型の領域Ｒ１は、ｎ型の半導体積層構造１２を有しており、他導電型の領域であるｐ型の領域Ｒ２は、ｐ型の半導体積層構造１３を有している。図１に示すように、ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２のそれぞれは、くし歯状に形成されている。ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２とは互いに間挿し合うように形成されている。このため、裏面１０ｂ上において、ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２とは、交差幅方向ｙに垂直な方向ｘに沿って交互に配列されている。ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２との間には、絶縁領域Ｒ３が形成されている。図１に示すように、絶縁領域Ｒ３は、ｘ方向に延びるように形成されており、ターン領域Ｒ５で折り返して、その後、逆のｘ方向に延びるように形成される。
ｎ型の半導体積層構造１２は、裏面１０ｂの上に形成されている、第１の真性半導体層としてのｉ型非晶質半導体層１２ｉと、ｉ型非晶質半導体層１２ｉの上に形成されているｎ型非晶質半導体層１２ｎとの積層体により構成されている。ｉ型非晶質半導体層１２ｉは、上記ｉ型非晶質半導体層１７ｉと同様に、水素を含有するアモルファスシリコンからなる。ｉ型非晶質半導体層１２ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１２ｉの厚みは、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度とすることができる。
ｎ型非晶質半導体層１２ｎは、上記ｎ型非晶質半導体層１７ｎと同様に、ｎ型のドーパントが添加されており、半導体基板１０と同様に、ｎ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、ｎ型非晶質半導体層１２ｎは、水素を含有するｎ型アモルファスシリコンからなる。ｎ型非晶質半導体層１２ｎの厚みは、特に限定されない。ｎ型非晶質半導体層１２ｎの厚みは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができる。
ｎ型の半導体積層構造１２の方向ｘにおける中央部を除く両端部の上には、絶縁層１８が形成されている。ｎ型の半導体積層構造１２の方向ｘにおける中央部は、絶縁層１８から露出している。絶縁層１８の材質は、特に限定されない。絶縁層１８は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などにより形成することができる。なかでも、絶縁層１８は、窒化ケイ素により形成されていることが好ましい。また、絶縁層１８は、水素を含んでいることが好ましい。
ｐ型の半導体積層構造１３は、裏面１０ｂのｎ型の半導体積層構造１２から露出した部分と、絶縁層１８の端部の上に形成されている。ｐ型の半導体積層構造１３は、裏面１０ｂの上に形成されている、第２の真性半導体層としてのｉ型非晶質半導体層１３ｉと、ｉ型非晶質半導体層１３ｉの上に形成されているｐ型非晶質半導体層１３ｐとの積層体により構成されている。
ｉ型非晶質半導体層１３ｉは、水素を含有するアモルファスシリコンからなる。ｉ型非晶質半導体層１３ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１３ｉの厚みは、例えば、数ｎｍ〜２５ｎｍ程度とすることができる。
ｐ型非晶質半導体層１３ｐは、ｐ型のドーパントが添加されており、ｐ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、ｐ型非晶質半導体層１３ｐは、水素を含有するｐ型のアモルファスシリコンからなる。ｐ型非晶質半導体層１３ｐの厚みは、特に限定されない。ｐ型非晶質半導体層１３ｐの厚みは、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができる。
本実施形態では、結晶性の半導体基板１０とｐ型非晶質半導体層１３ｐとの間に、実質的に発電に寄与しない程度の厚みのｉ型非晶質半導体層１３ｉが設けられている。本実施形態のように、ｎ型の半導体基板１０とｐ型非晶質半導体層１３ｐとの間にｉ型非晶質半導体層１３ｉを設けることにより、半導体基板１０とｐ型の半導体積層構造１３との接合界面における小数キャリアの再結合を抑制することができる。その結果、光電変換効率の向上を図ることができる。
なお、非晶質半導体層１７ｉ、１７ｎ、１２、１３のそれぞれは、パッシベーション性を高めるため、水素を含むものであることが好ましい。
ｎ型非晶質半導体層１２ｎの上には、電子を収集する、一導電型側の電極としてのｎ側電極１４が形成されている。一方、ｐ型非晶質半導体層１３ｐの上には、正孔を収集する、他導電型側の電極としてのｐ側電極１５が形成されている。ｐ側電極１５とｎ側電極１４とは、絶縁領域Ｒ３を介在させることにより、電気的に絶縁されている。
上述の通り、本実施形態では、ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２のそれぞれはくし歯状に形成されている。このため、図１に示すように、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、バスバー１４Ａ，１５Ａ及び複数のフィンガー１４Ｂ，１５Ｂを有する。もっとも、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、複数のフィンガーのみにより構成されており、バスバーを有さないバスバーレス型の電極であってもよい。
ｎ側電極１４及びｐ側電極１５のそれぞれは、キャリアを収集できるものである限りにおいて特に限定されない。本実施形態においては、ｎ側電極１４とｐ側電極１５とのそれぞれは、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄの積層体により形成されている。
第１の導電層１９ａは、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ）等により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第１の導電層１９ａは、ＩＴＯにより形成されている。第１の導電層１９ａの厚みは、例えば、５０〜１００ｎｍ程度とすることができる。なお、第１の導電層１９ａは、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの薄膜形成法により形成することができる。
第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄは、例えばＣｕなどの金属や合金により形成することができる。具体的には、本実施形態では、第２及び第３の導電層１９ｂ、１９ｃのそれぞれは、Ｃｕにより形成されている。第４の導電層１９ｄは、Ｓｎにより形成されている。第２〜第４の導電層１９ｂ〜１９ｄの厚みは、それぞれ、例えば、５０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度、１０μｍ〜２０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度とすることができる。
本実施形態においては、第１〜第４の導電層１９ａ〜１９ｄのうち、第２の導電層１９ｂがシード層を構成している。ここで、「シード層」とは、めっき成長の起点となる層のことをいう。シード層は、一般的には、金属や合金により構成されている。シード層としての第２の導電層１９ｂは、めっき法以外の、スパッタリング法や蒸着法、印刷法或いはインクジェット法などの薄膜形成法などにより形成することができる。
本実施形態においては、第３及び第４の導電層１９ｃ、１９ｄがめっき膜により構成されている。
＜重なり領域Ｒ４＞
図２に示すように、ｎ型の半導体積層構造１２は、ｐ型の領域Ｒ２まで延びるように形成されている。具体的には、絶縁層１８のｐ型の領域Ｒ２側の端部１８ａから、さらにｐ型の領域Ｒ２側に突き出るように、ｎ型の半導体積層構造１２が形成されている。このため、ｐ型の領域Ｒ２の両端部においては、ｎ型の半導体積層構造１２の上に直接ｐ型の半導体積層構造１３が形成された重なり領域Ｒ４が設けられている。重なり領域Ｒ４においては、ｎ型の半導体基板１０の上に、ｎ型の半導体積層構造１２及びｐ型の半導体積層構造１３が、この順序で積層されている。したがって、ｐ／ｉ／ｎ／ｉ／ｎの半導体積層構造が形成されている。
このｐ／ｉ／ｎ／ｉ／ｎの半導体積層構造は、ＩＶ特性において非線形性を有しており、数Ｖ程度の逆バイアス電圧が印加されると、降伏して、電流のリークパスとなる。このため、ホットスポット現象を生じさせる逆バイアス電圧が太陽電池１に印加された場合、ｐ／ｉ／ｎ／ｉ／ｎの半導体積層構造が電流のリークパスとなり、ホットスポット現象が生じるのを抑制することができる。
本実施形態では、重なり領域Ｒ４に形成される半導体積層構造として、ｐ／ｉ／ｎ／ｉ／ｎの半導体積層構造を示している。しかしながら、重なり領域Ｒ４に形成される半導体積層構造は、これに限定されるものではない。例えば、ｐ型の半導体基板の上に、ｐ型の半導体積層構造及びｎ型の半導体積層構造を、この順序で積層することにより形成される、ｎ／ｉ／ｐ／ｉ／ｐの半導体積層構造であってもよい。ｎ／ｉ／ｐ／ｉ／ｐの半導体積層構造も、ＩＶ特性において非線形性を有しており、数Ｖ程度の逆バイアス電圧が印加されると、降伏して、電流のリークパスとなる。したがって、ホットスポット現象を生じさせる逆バイアス電圧が太陽電池に印加された場合、電流のリークパスとなり、ホットスポット現象が生じるのを抑制することができる。
本実施形態では、一導電型の半導体層構造として、第１の主面１０ｂ上に設けられる第１の真性半導体層（ｉ型非晶質半導体層１２ｉ）と、第１の真性半導体層（ｉ型非晶質半導体層１２ｉ）の上に設けられる一導電型の半導体層（ｎ型非晶質半導体層１２ｎ）とを有する一導電型の半導体積層構造（ｎ型の半導体積層構造１２）を例として示している。また、他導電型の半導体層構造として、第１の主面１０ｂ上に設けられる第２の真性半導体層（ｉ型非晶質半導体層１３ｉ）と、第２の真性半導体層（ｉ型非晶質半導体層１３ｉ）の上に設けられる他導電型の半導体層（ｐ型非晶質半導体層１３ｐ）とを有する他導電型の半導体積層構造（ｐ型の半導体積層構造１３）を例として示している。
しかしながら、本発明における「一導電型の半導体層構造」及び「他導電型の半導体層構造」は、これらに限定されるものではない。例えば、一導電型の半導体層構造は、一導電型の半導体層のみから構成されるものであってもよく、他導電型の半導体層構造は、他導電型の半導体層のみから構成されるものであってもよい。したがって、一導電型の半導体層構造及び他導電型の半導体層構造において、第１の真性半導体層及び第２の真性半導体層は、必ずしも設けられていなくともよい。したがって、この場合、重なり領域は、ｐ／ｎ／ｎの半導体積層構造またはｎ／ｐ／ｐの半導体積層構造を有するものであってもよい。
図３は、第１の実施形態における重なり領域を示す模式的平面図である。図３に示すように、本実施形態において、一導電型の領域であるｎ型の領域Ｒ１、及び他導電型の領域であるｐ型の領域Ｒ２は、第１の方向（ｙ方向）に延びるように形成されている。また、絶縁層１８及び絶縁領域Ｒ３も、第１の方向（ｙ方向）に延びるように形成されている。図１に示すように、絶縁領域Ｒ３は、ターン領域Ｒ５で、一旦ｙ方向に延びた後、逆のｘ方向に延びるように形成されている。したがって、ターン領域Ｒ５において、重なり領域Ｒ４は、第１の方向（ｙ方向）と交差する方向（ｘ方向）方向に延びるように形成されている。
図３に示すように、重なり領域Ｒ４は、平面視において、絶縁層１８の端部１８ａから外側（ｐ型の領域Ｒ２側）の部分に形成されている。重なり領域Ｒ４の長さ方向（例えば図３におけるｙ方向）に対し垂直な方向（例えば図３におけるｘ方向）における幅は、１μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、３μｍ〜３０μｍの範囲であることがさらに好ましい。
＜太陽電池の製造方法＞
以下、図４〜図１１を参照して、本実施形態の太陽電池１の製造方法について説明する。
まず、半導体基板１０を用意する。次に、図４に示すように、半導体基板１０の受光面１０ａの上にｉ型非晶質半導体層１７ｉとｎ型非晶質半導体層１７ｎとを形成すると共に、裏面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを形成する。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれの形成方法は、特に限定されない。ｉ型非晶質半導体層１７ｉ，２１及びｎ型非晶質半導体層１７ｎ，２２のそれぞれは、例えば、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。
次に、図５に示すように、ｎ型非晶質半導体層１７ｎの上に絶縁層１６を形成すると共に、ｎ型非晶質半導体層２２の上に絶縁層２３を形成する。なお、絶縁層１６，２３の形成方法は特に限定されない。絶縁層１６，２３は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。
次に、図６に示すように、絶縁層２３をエッチングすることにより、絶縁層２３の一部分を除去する。具体的には、絶縁層２３のうち、後の工程で半導体基板１０にｐ型半導体層を接合させる領域の上に位置する部分を除去する。なお、絶縁層２３のエッチングは、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、ＨＦ水溶液等の酸性のエッチング液を用いて行うことができる。
次に、図７に示すように、パターニングした絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを、アルカリ性のエッチング液を用いてエッチングすることにより、ｉ型非晶質半導体層２１及びｎ型非晶質半導体層２２の絶縁層２３により覆われている部分以外の部分を除去する。これにより、裏面１０ｂのうち、上方に絶縁層２３が位置していない部分を露出させると共に、半導体層２１，２２から、ｉ型非晶質半導体層１２ｉとｎ型非晶質半導体層１２ｎ（図２を参照）とを形成する。
ここで、上述の通り、本実施形態では、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる。このため、酸性のエッチング液による絶縁層２３のエッチング速度は高いものの、アルカリ性のエッチング液による絶縁層２３のエッチング速度は低い。一方、半導体層２１，２２は非晶質シリコンからなる。このため、半導体層２１，２２に関しては、酸性のエッチング液によるエッチング速度が低く、アルカリ性のエッチング液によるエッチング速度が高い。よって、図６に示す工程において用いた酸性のエッチング液によって、絶縁層２３はエッチングされるものの、半導体層２１，２２は、実質的にエッチングされない。一方、図７に示す工程において用いたアルカリ性のエッチング液によって半導体層２１，２２はエッチングされるものの、絶縁層２３は実質的にエッチングされない。従って、図６に示す工程及び図７に示す工程において、絶縁層２３または半導体層２１，２２を選択的にエッチングすることができる。
次に、図６に示す工程において用いたのと同様の酸性のエッチング液を用いて、図７に示す絶縁層２３の周辺部２３ａの部分をエッチングして、除去する。これにより、図８に示すように、絶縁層２３の端部２３ｂが後退し、端部２３ｂより外側の部分に、ｎ型の半導体積層構造１２が露出する。なお、図７及び図８に示す工程においては、フォトリソグラフィー法などを用いて、絶縁層２３の周辺部２３ａの部分をエッチングしてもよい。
次に、図９に示すように、裏面１０ｂを覆うように、ｉ型非晶質半導体層２４とｐ型非晶質半導体層２５とをこの順番で順次形成する。非晶質半導体層２４，２５の形成方法は特に限定されない。非晶質半導体層２４，２５は、例えば、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
次に、図１０に示すように、非晶質半導体層２４，２５の絶縁層２３の上に位置している部分の一部分をエッチングする。これにより、非晶質半導体層２４，２５からｉ型非晶質半導体層１３ｉとｐ型非晶質半導体層１３ｐとを形成する。この工程においては、非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度が絶縁層２３に対するエッチング速度よりも大きな第１のエッチング剤を使用する。このため、絶縁層２３と非晶質半導体層２４，２５のうち、非晶質半導体層２４，２５が選択的にエッチングされる。
なお、「エッチング剤」には、ペースト状のエッチングペーストや粘度が調製されたエッチングインクが含まれるものとする。
次に、図１１に示すように、絶縁層２３のエッチングを行う。具体的には、非晶質半導体層１３ｉ、１３ｐをマスクとして、第２のエッチング剤を用いて、絶縁層２３の露出部をエッチングし除去する。これにより、ｎ型非晶質半導体層１２ｎを露出させると共に、絶縁層２３から絶縁層１８を形成する。図８に示す絶縁層２３の端部２３ｂは、図１１に示す絶縁層１８の端部１８ａに相当する。
この工程においては、絶縁層２３に対するエッチング速度が非晶質半導体層２４，２５に対するエッチング速度よりも大きな第２のエッチング剤を使用する。このため、絶縁層２３と非晶質半導体層２４，２５のうち、絶縁層２３が選択的にエッチングされる。
以上のようにして、半導体基板１０の第１の主面１０ｂの上に、ｉ型非晶質半導体層１２ｉ及びｎ型非晶質半導体層１２ｎから構成されるｎ型の半導体積層構造１２と、ｉ型非晶質半導体層１３ｉ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐから構成されるｐ型の半導体積層構造１３とを形成することができる。
次に、特許文献１に記載された方法と同様にして、ｎ型非晶質半導体層１２ｎ及びｐ型非晶質半導体層１３ｐのそれぞれの上にｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成する電極形成工程を行うことにより、図２に示す太陽電池１を完成させることができる。
具体的には、ＴＣＯからなる第１の導電層１９ａと、Ｃｕなどの金属や合金からなる第２の導電層１９ｂとを、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法等の薄膜形成法によりこの順番で形成する。その後、絶縁層１８の上に位置している部分を分断することにより、図２に示す状態の第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂが形成される。なお、この分断は、例えばフォトリソグラフィー法などにより行うことができる。
次に、第１及び第２の導電層１９ａ、１９ｂの上に、電解めっきにより、Ｃｕからなる第３の導電層１９ｃと、Ｓｎからなる第４の導電層１９ｄとを順次形成することにより、図２に示すｎ側電極１４とｐ側電極１５とを完成させることができる。
以上のようにして、図２に示す太陽電池１を製造することができる。
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態における重なり領域Ｒ４を示す模式的平面図である。図１３は、図１２に示すXIII−XIII線に沿うｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２の断面を示す模式的断面図である。
本実施形態では、図１２に示すように、平面視において、絶縁層１８には、端部１８ａを有する凸部と、端部１８ｂを有する凹部とが形成されている。凹部を含む断面は、図１３に示す断面であり、凸部を含む断面は、図２に示す断面に相当する。絶縁層１８に、平面視における凹凸を形成することにより、重なり領域Ｒ４の一部が、第１の方向（ｘ方向）と交差する方向である第２の方向（ｙ方向）に延びるように形成されている。
すなわち、本実施形態では、重なり領域Ｒ４に、一導電型の領域であるｎ型の領域Ｒ１に向かってくぼむ凹部が形成されることにより、第１の方向（ｘ方向）に延びる領域と、第２の方向（ｙ方向）に延びる領域が形成されている。したがって、本実施形態によれば、図３に示す第１の実施形態に比べ、重なり領域Ｒ４を増加させることができる。重なり領域Ｒ４を増加させることにより、太陽電池に逆バイアス電圧が印加された際の電流のリークパスを増やすことができ、ホットスポットの発生をより確実に抑制することができる。
本実施形態の絶縁層１８は、図６に示す絶縁層２３のエッチングの工程で、平面視において図１２に示すような凹部及び凸部が形成されるように、絶縁層２３をパターニングすることにより、形成することができる。そして、凹部及び凸部が形成された絶縁層２３の周辺部２３ａの部分（図７を参照）をエッチングして除去することにより、絶縁層１８の端部１８ａ及び端部１８ｂの外側（ｐ型の領域Ｒ２側）の周囲に、重なり領域Ｒ４を形成することができる。
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態における重なり領域Ｒ４を示す模式的平面図である。本実施形態では、図１４に示すように、平面視において、絶縁層１８に、端部１８ａを有する凸部と、端部１８ｂを有する凹部とが形成されている。本実施形態では、第１の方向（ｙ方向）に沿って凹部が複数形成されており、第１の方向（ｙ方向）において隣接する凹部間の間隔ｄ１〜ｄ５（重なり領域Ｒ４を含む凸部のｙ方向の幅）が異なるようにそれぞれの凹部が形成されている。また、凹部間の間隔は、３種類以上の互いに異なる間隔ｄ１〜ｄ５となるように形成されている。
上述のように、絶縁層１８の凹部及び凸部は、パターニングより形成するものであるので、凹部間の間隔が狭すぎると、エッチング条件等の変化により、凹部及び凸部の形状が明確に形成できない場合がある。ここで、エッチング条件等の変化とは、例えば、下地層の状態の変化や、エッチング液の濃度変化、エッチング温度の変化などである。
本実施形態のように、凹部間の間隔が異なるように凹部を形成していくことにより、少なくとも相対的に凹部間の間隔が広い領域において、絶縁層１８の凹部及び凸部を形成することができる。したがって、エッチング条件等が変化しても、いずれかの凹部間で、絶縁層１８に凹部及び凸部を形成することができ、重なり領域Ｒ４を増加させることができる。したがって、本実施形態によれば、エッチング条件等が変化しても、重なり領域Ｒ４を確実に増加させ、太陽電池に逆バイアス電圧が印加された際の電流のリークパスを確実に増やすことができる。したがって、ホットスポットの発生をより確実に抑制することができる。
上記実施形態では、重なり領域Ｒ４を増加させることができる例として、凹部及び凸部が形成された重なり領域Ｒ４を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平面視においてジグザグ状または波線状に形成された重なり領域Ｒ４であってもよい。重なり領域Ｒ４をジグザグ状または波線状に形成することにより、直線状に形成された重なり領域Ｒ４に比べ、重なり領域Ｒ４を増加することができる。
（第４の実施形態）
図１５は、第４の実施形態におけるｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２ａ及びＲ２ｂの断面を示す模式的断面図である。
図１５に示すように、本実施形態では、ｎ型の半導体積層構造１２は、絶縁層１８のｐ型の領域Ｒ２ａ側の端部１８ａから、さらにｐ型の領域Ｒ２ａ側に突き出るように形成されている。このため、ｐ型の領域Ｒ２ａにおいては、ｎ型の半導体積層構造１２の上にｐ型の半導体積層構造１３が形成された重なり領域Ｒ４が形成されている。
一方、絶縁層１８のｐ型領域Ｒ２ｂ側の端部１８ａにおいても、ｎ型半導体積層構造１２は、ｐ型の領域Ｒ２ｂ側に向かって突き出るように形成されているが、ｐ型領域Ｒ２ａ側の絶縁領域Ｒ３ａに比べ、ｐ型領域Ｒ２ｂ側の絶縁領域Ｒ３ｂは、ｐ型の領域Ｒ２ｂ側に偏って形成されている。このため、絶縁層１８の端部１８ａから突き出るように形成されたｎ型の半導体積層構造１２は、絶縁領域Ｒ３ｂ内に存在している。従って、絶縁領域Ｒ３ｂ領域内において、ｎ型の半導体積層構造１２の上に、ｐ型の半導体積層構造１３が積層されており、本発明の重なり領域Ｒ４が形成されていない。
従って、本実施形態では、ｐ型の領域Ｒ２ａにおいてのみ重なり領域Ｒ４が形成されており、ｐ型の領域Ｒ２ｂの領域には重なり領域Ｒ４が形成されていない。
本実施形態では、ｎ型の領域Ｒ１を挟む両側のｐ型の領域Ｒ２ａ及びＲ２ｂのいずれか一方に重なり領域Ｒ４が形成されていればよい。従って、本実施形態では、図２及び図３に示す第１の実施形態に比べ、絶縁領域Ｒ３ａ及びＲ３ｂを形成する位置精度が低くてもよい。このため、ｎ型の領域Ｒ１とｐ型の領域Ｒ２ａ及びＲ２ｂとを狭いピッチで配置し、集積度を高めることができる。つまり、太陽電池のホットスポットの発生をより確実に抑制することと、発電効率を高めることを両立させることができる。
上記各実施形態では、一導電型としてｎ型を例にし、他導電型としてｐ型を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、一導電型としてｐ型、他導電型としてｎ型であってもよい。
１…太陽電池
１０…半導体基板
１０ａ…第２の主面（受光面）
１０ｂ…第１の主面（裏面）
１１…光
１２…ｎ型の半導体積層構造
１２ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１２ｎ…ｎ型非晶質半導体層
１３…ｐ型の半導体積層構造
１３ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１３ｐ…ｐ型非晶質半導体層
１４…ｎ側電極
１４Ａ，１５Ａ…バスバー
１４Ｂ，１５Ｂ…フィンガー
１５…ｐ側電極
１６…絶縁層
１７ｉ…ｉ型非晶質半導体層
１７ｎ…ｎ型非晶質半導体層
１８…絶縁層
１８ａ，１８ｂ…絶縁層の端部
１９ａ〜１９ｄ…第１〜第４の導電層
２１…ｉ型非晶質半導体層
２２…ｎ型非晶質半導体層
２３…絶縁層
２３ａ…絶縁層の周辺部
２３ｂ…絶縁層の端部
２４…ｉ型非晶質半導体層
２５…ｐ型非晶質半導体層
Ｒ１…ｎ型の領域
Ｒ２…ｐ型の領域
Ｒ３…絶縁領域
Ｒ４…重なり領域
Ｒ５…ターン領域

Claims (8)

  1. 第１の主面及び第２の主面を有し、かつ一導電型である半導体基板と、
    前記第１の主面上に設けられる一導電型の半導体層構造を有する一導電型の領域と、
    前記第１の主面上に設けられる他導電型の半導体層構造を有する他導電型の領域とを備え、
    前記一導電型の半導体層構造が前記他導電型の領域まで延びるように形成されており、これによって前記一導電型の半導体層構造の上に前記他導電型の半導体層構造が形成された重なり領域が設けられている、太陽電池。
  2. 前記一導電型の半導体層構造が、前記第１の主面上に設けられる第１の真性半導体層と、前記第１の真性半導体層の上に設けられる一導電型の半導体層とを有する一導電型の半導体積層構造であり、
    前記他導電型の半導体層構造が、前記第１の主面上に設けられる第２の真性半導体層と、前記第２の真性半導体層の上に直接設けられる他導電型の半導体層とを有する他導電型の半導体積層構造である、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記一導電型の領域及び前記他導電型の領域が、第１の方向に延びるように形成されており、前記重なり領域も、前記第１の方向に延びるように形成されている、請求項１または２に記載の太陽電池。
  4. 前記重なり領域の一部が、前記第１の方向と交差する方向である第２の方向に延びるように形成されている、請求項３に記載の太陽電池。
  5. 前記重なり領域に、前記一導電型の領域に向かってくぼむ凹部が形成されることにより、前記第１の方向に延びる領域と前記第２の方向に延びる領域が形成されている、請求項４に記載の太陽電池。
  6. 前記第１の方向に沿って前記凹部が複数形成されており、第１の方向において隣接する凹部間の間隔が異なるように前記凹部が形成されている、請求項５に記載の太陽電池。
  7. 前記凹部間の間隔が、３種類以上の互いに異なる間隔となるように前記凹部が形成されている、請求項６に記載の太陽電池。
  8. 前記一導電型がｎ型であり、前記他導電型がｐ型である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池。
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