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JP2018137377A - Solar cell element and method for manufacturing solar cell element - Google Patents

Solar cell element and method for manufacturing solar cell element Download PDF

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JP2018137377A JP2017031797A JP2017031797A JP2018137377A JP 2018137377 A JP2018137377 A JP 2018137377A JP 2017031797 A JP2017031797 A JP 2017031797A JP 2017031797 A JP2017031797 A JP 2017031797A JP 2018137377 A JP2018137377 A JP 2018137377A
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cell element
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semiconductor region
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伊藤 憲和
Norikazu Ito
憲和 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve photoelectric conversion efficiency in a PERC-type solar cell element.SOLUTION: A solar cell element comprises a semiconductor substrate, a passivation layer, and a collector electrode layer. The semiconductor substrate includes a first surface and a second surface facing the direction opposite to the first surface. The passivation layer is located on the second surface, and includes one or more through holes. The collector electrode layer is located so as to cover the passivation layer, and has translucency. The semiconductor substrate includes a first semiconductor region of first conductivity type located on the second surface side, and a second semiconductor region of second conductivity type different from the first conductivity type located on the first surface side. A part of the collector electrode layer is located inside at least one through hole of the one or more through holes.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法に関する。   The present disclosure relates to a solar cell element and a method for manufacturing the solar cell element.

太陽電池素子には、PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)型の太陽電池素子がある(例えば、特許文献1等を参照)。PERC型の太陽電池素子は、半導体基板の裏面上に、酸化膜または窒化膜等のパッシベーション層と、該パッシベーション層上に配されたアルミニウム等の金属を含む集電電極と、が積層された構造を有する。   As the solar cell element, there is a PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) type solar cell element (see, for example, Patent Document 1). The PERC type solar cell element has a structure in which a passivation layer such as an oxide film or a nitride film and a current collecting electrode including a metal such as aluminum disposed on the passivation layer are stacked on the back surface of the semiconductor substrate. Have

特開2016−139762号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-139762

PERC型の太陽電池素子は、光電変換効率を向上させる点で改善の余地がある。   The PERC type solar cell element has room for improvement in terms of improving the photoelectric conversion efficiency.

太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法が開示される。   A solar cell element and a method for manufacturing the solar cell element are disclosed.

太陽電池素子の一態様は、半導体基板と、パッシベーション層と、集電電極層と、を備えている。前記半導体基板は、第1表面および該第1表面とは逆の方向を向いた第2表面を有している。前記パッシベーション層は、前記第2表面上に位置し、1以上の貫通孔を有している。前記集電電極層は、前記パッシベーション層を覆うように位置し、透光性を有している。前記半導体基板は、前記第2表面側に位置している第1導電型の第1半導体領域と、前記第1表面側に位置している前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2半導体領域と、を含んでいる。前記集電電極層の一部は、前記1以上の貫通孔の少なくとも1つの貫通孔の内部に位置している。   One embodiment of the solar cell element includes a semiconductor substrate, a passivation layer, and a collecting electrode layer. The semiconductor substrate has a first surface and a second surface facing in a direction opposite to the first surface. The passivation layer is located on the second surface and has one or more through holes. The current collecting electrode layer is positioned so as to cover the passivation layer and has a light transmitting property. The semiconductor substrate includes a first conductivity type first semiconductor region located on the second surface side and a second conductivity type second semiconductor type different from the first conductivity type located on the first surface side. 2 semiconductor regions. A part of the current collecting electrode layer is located inside at least one through hole of the one or more through holes.

太陽電池素子の製造方法の一態様は、半導体基板を準備することと、不純物含有層を形成することと、第3半導体領域を形成することと、前記不純物含有層を除去することと、パッシベーション層を形成することと、集電電極層を形成することと、を有している。前記半導体基板は、第1表面および該第1表面とは逆の方向を向いた第2表面を有しているとともに、第1半導体領域と、第2半導体領域と、を含んでいる。前記第1半導体領域は、前記第2表面側の領域に位置し、第1導電型を有している。前記第2半導体領域は、前記第1表面側の領域に位置し、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有している。前記不純物含有層を形成することは、前記第1導電型の不純物となる元素を含んでいる前記不純物含有層を前記第2表面上に形成することを含む。前記第3半導体領域を形成することは、前記第2表面上に前記不純物含有層が形成された前記半導体基板を加熱することで、前記半導体基板のうちの前記不純物含有層と接している前記第2表面側の表層部に、前記第1半導体領域よりも高い前記第1導電型の不純物の濃度を有する前記第3半導体領域を形成することを含む。前記不純物含有層を除去することは、前記第2表面上から前記不純物含有層を除去することを含む。前記パッシベーション層を形成することは、前記第2表面上に、1以上の貫通孔を有するようにパッシベーション層を形成することを含む。前記集電電極層を形成することは、前記パッシベーション層を覆うように透光性を有する前記集電電極層を形成することを含む。   One aspect of a method for manufacturing a solar cell element includes preparing a semiconductor substrate, forming an impurity-containing layer, forming a third semiconductor region, removing the impurity-containing layer, and a passivation layer. And forming a collecting electrode layer. The semiconductor substrate has a first surface and a second surface facing in a direction opposite to the first surface, and includes a first semiconductor region and a second semiconductor region. The first semiconductor region is located in the region on the second surface side and has a first conductivity type. The second semiconductor region is located in the region on the first surface side and has a second conductivity type different from the first conductivity type. Forming the impurity-containing layer includes forming the impurity-containing layer containing an element that becomes an impurity of the first conductivity type on the second surface. The third semiconductor region is formed by heating the semiconductor substrate on which the impurity-containing layer is formed on the second surface, thereby contacting the impurity-containing layer of the semiconductor substrate. Forming the third semiconductor region having a concentration of the first conductivity type impurity higher than that of the first semiconductor region in a surface layer portion on the second surface side. Removing the impurity-containing layer includes removing the impurity-containing layer from the second surface. Forming the passivation layer includes forming the passivation layer so as to have one or more through holes on the second surface. Forming the collecting electrode layer includes forming the collecting electrode layer having translucency so as to cover the passivation layer.

例えば、PERC型の太陽電池素子の裏面側に位置している集電電極層が透光性を有している。これにより、例えば、裏面から入射される光も光電変換に利用され得る。その結果、例えば、PERC型の太陽電池素子における光電変換効率が向上し得る。   For example, the collector electrode layer located on the back side of the PERC type solar cell element has translucency. Thereby, for example, light incident from the back surface can also be used for photoelectric conversion. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element can be improved.

図1は、第1から第4実施形態に係る太陽電池素子の一例の前面側から見た外観を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an external appearance of an example of a solar cell element according to the first to fourth embodiments as viewed from the front side. 図2は、第1から第4実施形態に係る太陽電池素子の一例の裏面側から見た外観を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an appearance of an example of the solar cell element according to the first to fourth embodiments as viewed from the back side. 図3は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第1実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the first embodiment corresponding to a cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図4は、太陽電池素子の製造工程のフローの一例を示す流れ図である。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of the manufacturing process of the solar cell element. 図5は、半導体基板を準備する第1工程のフローの一例を示す流れ図である。FIG. 5 is a flowchart showing an example of a flow of a first step of preparing a semiconductor substrate. 図6(a)から図6(f)は、それぞれ太陽電池素子を製造する途中の状態を例示する断面図である。FIG. 6A to FIG. 6F are cross-sectional views illustrating states in the middle of manufacturing solar cell elements. 図7(a)から図7(e)は、それぞれ太陽電池素子を製造する途中の状態を例示する断面図である。FIG. 7A to FIG. 7E are cross-sectional views illustrating states in the middle of manufacturing solar cell elements. 図8は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第2実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the second embodiment corresponding to the cross section taken along the line III-III in FIGS. 1 and 2. 図9は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第3実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the third embodiment corresponding to a cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図10は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第3実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the third embodiment corresponding to the cross section taken along the line III-III in FIGS. 1 and 2. 図11は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第4実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a solar cell element according to the fourth embodiment corresponding to a cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図12は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第5実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the fifth embodiment corresponding to the cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図13は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第6実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the sixth embodiment corresponding to the cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図14は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第7実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the seventh embodiment corresponding to the cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2. 図15は、図1および図2のIII−III線に沿った断面に対応する第7実施形態に係る太陽電池素子の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the solar cell element according to the seventh embodiment corresponding to the cross section taken along line III-III in FIGS. 1 and 2.

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものであるので、例えば断面図では構成要素の一部が省略されている場合などがある。図1から図3および図8から図15には、右手系のXYZ座標系が付されている。該XYZ座標系では、太陽電池素子10の前面10aに沿った第1方向が+X方向とされ、前面10aに沿った第1方向に直交する第2方向が+Y方向とされ、第1方向および第2方向の両方に直交し、前面10aの法線に沿った方向が+Z方向とされている。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having similar configurations and functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in the following description. Since the drawings are schematically shown, for example, some of the components may be omitted in the cross-sectional view. 1 to 3 and FIGS. 8 to 15 are provided with a right-handed XYZ coordinate system. In the XYZ coordinate system, the first direction along the front surface 10a of the solar cell element 10 is the + X direction, the second direction orthogonal to the first direction along the front surface 10a is the + Y direction, and the first direction and the first direction The direction perpendicular to both of the two directions and along the normal line of the front surface 10a is the + Z direction.

<1.第1実施形態>
<1−1.太陽電池素子の概略構成>
第1実施形態に係る太陽電池素子10の概略的な構成を、図1から図3に基づいて説明する。第1実施形態に係る太陽電池素子10は、PERC型の太陽電池素子である。
<1. First Embodiment>
<1-1. Schematic configuration of solar cell element>
A schematic configuration of the solar cell element 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The solar cell element 10 according to the first embodiment is a PERC type solar cell element.

図1から図3で示されるように、太陽電池素子10は、主に太陽光を受光するための第1面(前面ともいう)10aと、前面10aの逆側に位置している第2面(裏面ともいう)10bと、を有している。第1実施形態では、前面10aが、+Z方向を向いており、裏面10bが、−Z方向を向いている。例えば、+Z方向は、南中している太陽に向いた方向に設定される。   As shown in FIGS. 1 to 3, the solar cell element 10 includes a first surface (also referred to as a front surface) 10a for mainly receiving sunlight and a second surface located on the opposite side of the front surface 10a. 10b (also referred to as the back surface). In the first embodiment, the front surface 10a faces the + Z direction, and the back surface 10b faces the −Z direction. For example, the + Z direction is set to a direction facing the sun going south.

第1実施形態に係る太陽電池素子10は、前面10aに照射される光に基づく光電変換による発電が可能であるだけでなく、裏面10bに照射される光に基づく光電変換による発電も可能である。前面10aに照射される光には、例えば、太陽から直接照射される太陽光が含まれる。裏面10bに照射される光には、例えば、地面等で反射された太陽光が含まれる。このため、通常の使用環境では、例えば、裏面10bが受光する光の光量が、前面10aが受光する光の光量よりも少なくなる。   The solar cell element 10 according to the first embodiment can not only generate power by photoelectric conversion based on the light irradiated on the front surface 10a but also generate power by photoelectric conversion based on the light irradiated on the back surface 10b. . The light irradiated on the front surface 10a includes, for example, sunlight directly irradiated from the sun. The light irradiated on the back surface 10b includes, for example, sunlight reflected by the ground or the like. For this reason, in a normal use environment, for example, the amount of light received by the back surface 10b is smaller than the amount of light received by the front surface 10a.

太陽電池素子10は、例えば、半導体基板1と、反射防止膜2と、パッシベーション層3と、表面電極4と、裏面電極5と、集電電極層6と、を有している。   The solar cell element 10 includes, for example, a semiconductor substrate 1, an antireflection film 2, a passivation layer 3, a front electrode 4, a back electrode 5, and a collecting electrode layer 6.

<1−1−1.半導体基板>
半導体基板1は、第1表面1aと、第1表面1aとは逆の方向を向いた第2表面1bと、を有している。第1表面1aは、太陽電池素子10の前面10a側に位置している。このため、第1表面1aは、主として太陽光を受光するための面である。図1から図3の例では、第1表面1aは、+Z方向を向いている。第2表面1bは、太陽電池素子10の裏面10b側に位置している。図1から図3の例では、第2表面1bは、−Z方向を向いている。第1表面1aおよび第2表面1bは、それぞれXY平面に沿った半導体基板1の盤面を構成している。半導体基板1は、+Z方向に沿った厚さを有している。
<1-1-1. Semiconductor substrate>
The semiconductor substrate 1 has a first surface 1a and a second surface 1b facing in a direction opposite to the first surface 1a. The first surface 1 a is located on the front surface 10 a side of the solar cell element 10. For this reason, the 1st surface 1a is a surface for mainly receiving sunlight. In the example of FIGS. 1 to 3, the first surface 1a faces the + Z direction. The second surface 1 b is located on the back surface 10 b side of the solar cell element 10. In the example of FIGS. 1 to 3, the second surface 1 b faces the −Z direction. The first surface 1a and the second surface 1b constitute a surface of the semiconductor substrate 1 along the XY plane. The semiconductor substrate 1 has a thickness along the + Z direction.

また、半導体基板1は、第1半導体領域R1と第2半導体領域R2とを有している。第1半導体領域R1は、例えば、第1導電型を有する半導体によって構成されている。第2半導体領域R2は、例えば、第1導電型とは異なる第2導電型を有する半導体によって構成されている。第1半導体領域R1は、半導体基板1の第2表面1b側の部分に位置している。第2半導体領域R2は、半導体基板1の第1表面1a側の部分に位置している。図3の例では、半導体基板1は、主として第1半導体領域R1によって構成されている。そして、半導体基板1における第1半導体領域R1上の第1表面1a側の表層部に、第2半導体領域R2が位置している。   The semiconductor substrate 1 has a first semiconductor region R1 and a second semiconductor region R2. The first semiconductor region R1 is made of, for example, a semiconductor having the first conductivity type. The second semiconductor region R2 is made of, for example, a semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type. The first semiconductor region R1 is located at a portion of the semiconductor substrate 1 on the second surface 1b side. The second semiconductor region R2 is located in a portion on the first surface 1a side of the semiconductor substrate 1. In the example of FIG. 3, the semiconductor substrate 1 is mainly constituted by the first semiconductor region R1. The second semiconductor region R2 is located in the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 on the first surface 1a side on the first semiconductor region R1.

ここで、例えば、半導体基板1がシリコン基板である場合を想定する。この場合、シリコン基板として、例えば、多結晶または単結晶のシリコン基板が採用される。シリコン基板には、例えば、250μm以下あるいは150μm以下の厚さを有する薄い基板が適用される。また、シリコン基板は、例えば、平面視して略矩形状(正方形状を含む)の盤面を有している。このような形状を有する半導体基板1が採用されれば、複数の太陽電池素子10を並べて太陽電池モジュールが製造される際に、太陽電池素子10同士の間の隙間が小さくなり得る。   Here, for example, it is assumed that the semiconductor substrate 1 is a silicon substrate. In this case, for example, a polycrystalline or single crystal silicon substrate is employed as the silicon substrate. For example, a thin substrate having a thickness of 250 μm or less or 150 μm or less is applied to the silicon substrate. In addition, the silicon substrate has, for example, a substantially rectangular (including square) board surface in plan view. If the semiconductor substrate 1 having such a shape is employed, a gap between the solar cell elements 10 may be reduced when a solar cell module is manufactured by arranging a plurality of solar cell elements 10.

また、例えば、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型である場合には、p型のシリコン基板は、例えば、多結晶または単結晶のシリコンの結晶に、ドーパント元素として、ボロンまたはガリウム等の不純物元素を含有させることで製作され得る。この場合、例えば、p型のシリコン基板の第1表面1a側の表層部にドーパントとしてのリン等の不純物を拡散させることで、n型の第2半導体領域R2が生成され得る。このとき、p型の第1半導体領域R1とn型の第2半導体領域R2とが積層された半導体基板1が形成され得る。そして、半導体基板1は、第1半導体領域R1と第2半導体領域R2との界面に位置しているpn接合部を有している。これにより、例えば、半導体基板1は、太陽光の入射に応じた光電変換によって発電を行うことができる。   Further, for example, when the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type, the p-type silicon substrate is formed on a polycrystalline or single crystal silicon crystal as a dopant element, for example. Further, it can be manufactured by containing an impurity element such as boron or gallium. In this case, for example, an n-type second semiconductor region R2 can be generated by diffusing impurities such as phosphorus as a dopant in the surface layer portion on the first surface 1a side of the p-type silicon substrate. At this time, the semiconductor substrate 1 in which the p-type first semiconductor region R1 and the n-type second semiconductor region R2 are stacked can be formed. The semiconductor substrate 1 has a pn junction located at the interface between the first semiconductor region R1 and the second semiconductor region R2. Thereby, for example, the semiconductor substrate 1 can generate power by photoelectric conversion according to the incidence of sunlight.

図3に示されるように、半導体基板1の第1表面1aは、例えば、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造(テクスチャ)を有していてもよい。このとき、テクスチャの凸部の高さは、例えば、0.1μmから10μm程度とされる。隣り合う凸部の頂点の間の距離は、例えば、0.1μmから20μm程度とされる。テクスチャでは、例えば、凹部が略球面状であってもよいし、凸部がピラミッド形状であってもよい。ここで、「凸部の高さ」とは、例えば、図3において、凹部の底面を通る直線を基準線とし、この基準線に対して垂直な方向(ここでは+Z方向)において、該基準線から凸部の頂点までの距離のことである。   As shown in FIG. 3, the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 may have, for example, a fine concavo-convex structure (texture) for reducing the reflectance of irradiated light. At this time, the height of the convex portion of the texture is, for example, about 0.1 μm to 10 μm. The distance between the vertices of adjacent convex portions is, for example, about 0.1 μm to 20 μm. In the texture, for example, the concave portion may have a substantially spherical shape, or the convex portion may have a pyramid shape. Here, the “height of the convex portion” refers to, for example, a straight line passing through the bottom surface of the concave portion in FIG. It is the distance from the top of the convex part.

さらに、半導体基板1は、第3半導体領域R3を有している。第3半導体領域R3は、半導体基板1のうちの第2表面1b側の表層部に位置している。第3半導体領域R3の導電型は、第1半導体領域R1が有する第1導電型(本実施形態ではp型)と同一であればよい。そして、第3半導体領域R3が含有している第1導電型の不純物の濃度(不純物濃度ともいう)は、第1半導体領域R1よりも高い。換言すれば、第3半導体領域R3が含有するドーパント元素の濃度は、第1半導体領域R1が含有するドーパント元素の濃度よりも高い。第3半導体領域R3は、例えば、半導体基板1の第2表面1b側において内部電界を形成する。これにより、半導体基板1の第2表面1bの近傍では、半導体基板1において、光の照射に応じた光電変換によって生じる少数キャリアの再結合が低減され得る。その結果、太陽電池素子10の光電変換効率が低下しにくくなる。第3半導体領域R3は、例えば、半導体基板1の第2表面1b側の表層部に、アルミニウム等の不純物元素(ドーパント元素)が拡散されることで形成され得る。このとき、第1半導体領域R1が含有するドーパント元素の濃度を、5×1015atoms/cmから1×1017atoms/cm程度とし、第3半導体領域R3が含有するドーパント元素の濃度を、1×1018atoms/cmから5×1021atoms/cm程度とすることができる。第3半導体領域R3は、例えば、BSF(Back Surface Field)層とも称される。この第3半導体領域R3は、例えば、第1半導体領域R1と、後述するパッシベーション層3の貫通孔H1と、の間の部分に存在していればよい。 Furthermore, the semiconductor substrate 1 has a third semiconductor region R3. The third semiconductor region R3 is located in the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 on the second surface 1b side. The conductivity type of the third semiconductor region R3 may be the same as the first conductivity type (p-type in this embodiment) included in the first semiconductor region R1. The concentration of the first conductivity type impurity (also referred to as impurity concentration) contained in the third semiconductor region R3 is higher than that of the first semiconductor region R1. In other words, the concentration of the dopant element contained in the third semiconductor region R3 is higher than the concentration of the dopant element contained in the first semiconductor region R1. For example, the third semiconductor region R3 forms an internal electric field on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. Thereby, in the vicinity of the 2nd surface 1b of the semiconductor substrate 1, the recombination of the minority carrier which arises by the photoelectric conversion according to light irradiation in the semiconductor substrate 1 can be reduced. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 10 is unlikely to decrease. The third semiconductor region R3 can be formed, for example, by diffusing an impurity element (dopant element) such as aluminum in the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 on the second surface 1b side. At this time, the concentration of the dopant element contained in the first semiconductor region R1 is set to about 5 × 10 15 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3, and the concentration of the dopant element contained in the third semiconductor region R3 is set to be about 5 × 10 15 atoms / cm 3. It can be about 1 × 10 18 atoms / cm 3 to about 5 × 10 21 atoms / cm 3 . The third semiconductor region R3 is also referred to as a BSF (Back Surface Field) layer, for example. The third semiconductor region R3 only needs to exist in a portion between the first semiconductor region R1 and a through hole H1 of the passivation layer 3 to be described later, for example.

<1−1−2.反射防止膜>
反射防止膜2は、太陽電池素子10の前面10aに照射される光の反射率を低減することができる。反射防止膜2の素材としては、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは窒化シリコン等が採用され得る。反射防止膜2の屈折率および厚さは、太陽光のうち、半導体基板1に吸収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、反射率が低い条件(低反射条件ともいう)を実現することが可能な値に適宜設定され得る。例えば、反射防止膜2の屈折率を1.8から2.5程度とし、反射防止膜2の厚さを、20nmから120nm程度とすることが考えられる。
<1-1-2. Antireflection film>
The antireflection film 2 can reduce the reflectance of light irradiated on the front surface 10 a of the solar cell element 10. As a material for the antireflection film 2, for example, silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, or the like can be employed. The antireflective film 2 has a refractive index and a thickness that are low in reflectance (also referred to as low reflection conditions) with respect to light in a wavelength range that can be absorbed by the semiconductor substrate 1 and contribute to power generation. The value can be appropriately set to a value that can be realized. For example, the refractive index of the antireflection film 2 may be about 1.8 to 2.5, and the thickness of the antireflection film 2 may be about 20 nm to 120 nm.

<1−1−3.パッシベーション層>
パッシベーション層3は、半導体基板1の少なくとも第2表面1b上に位置している。パッシベーション層3は、半導体基板1において、光の照射に応じた光電変換によって生成される少数キャリアの再結合を低減することができる。パッシベーション層3の素材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等から選択される1種類以上が採用される。この場合、パッシベーション層3は、例えば、原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法で形成され得る。
<1-1-3. Passivation layer>
The passivation layer 3 is located on at least the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1. The passivation layer 3 can reduce recombination of minority carriers generated by photoelectric conversion in response to light irradiation in the semiconductor substrate 1. As the material for the passivation layer 3, for example, at least one selected from aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and the like is employed. In this case, the passivation layer 3 can be formed by, for example, an atomic layer deposition (ALD) method.

ここで、例えば、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型であり、パッシベーション層3の素材として、酸化アルミニウムが採用される場合を想定する。この場合、例えば、酸化アルミニウムは負の固定電荷を有する。このため、電界効果によって、半導体基板1の第2表面1b側で生じる少数キャリア(この場合は電子)が、p型の第1半導体領域R1とパッシベーション層3との界面(第2表面1b)から遠ざけられる。これにより、半導体基板1のうちの第2表面1bの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。その結果、太陽電池素子10における光電変換効率が向上され得る。パッシベーション層3の厚さは、例えば、5nmから200nm程度とされる。パッシベーション層3は、例えば、半導体基板1の第1表面1a上にも位置していてもよい。また、パッシベーション層3は、例えば、半導体基板1の第1表面1aと第2表面1bとを接続する端面1c上にも位置していてもよい。   Here, for example, it is assumed that the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type, and aluminum oxide is employed as the material of the passivation layer 3. In this case, for example, aluminum oxide has a negative fixed charge. For this reason, minority carriers (electrons in this case) generated on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 due to the field effect from the interface (second surface 1b) between the p-type first semiconductor region R1 and the passivation layer 3. Be kept away. Thereby, recombination of minority carriers in the vicinity of the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 can be reduced. As a result, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 10 can be improved. The thickness of the passivation layer 3 is, for example, about 5 nm to 200 nm. The passivation layer 3 may be located also on the 1st surface 1a of the semiconductor substrate 1, for example. Moreover, the passivation layer 3 may be located also on the end surface 1c which connects the 1st surface 1a and the 2nd surface 1b of the semiconductor substrate 1, for example.

また、パッシベーション層3は、例えば、1以上の貫通孔H1を有している。1以上の貫通孔H1には、例えば、少なくとも1つの集電用貫通孔H1n(nは1からNの整数、Nは自然数)が含まれている。集電用貫通孔H1nは、後述する集電電極層6の一部が内部に位置している集電用の貫通孔である。これにより、例えば、半導体基板1の第2表面1bに集電電極層6が直接接続することができる。この場合、例えば、半導体基板1において光の照射に応じた光電変換で得られた電気が集電電極層6によって効率良く集められる。また、ここで、例えば、第1半導体領域R1と、パッシベーション層3の少なくとも1つの集電用貫通孔H1nと、の間の部分に、第3半導体領域R3が存在していれば、透光性を有する集電電極層6と半導体基板1との間におけるオーミック接触が良好となり得る。   Further, the passivation layer 3 has, for example, one or more through holes H1. The one or more through holes H1 include, for example, at least one current collecting through hole H1n (n is an integer from 1 to N, N is a natural number). The current collecting through hole H1n is a current collecting through hole in which a part of a current collecting electrode layer 6 described later is located. Thereby, for example, the collector electrode layer 6 can be directly connected to the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1. In this case, for example, electricity obtained by photoelectric conversion according to light irradiation in the semiconductor substrate 1 is efficiently collected by the collecting electrode layer 6. Here, for example, if the third semiconductor region R3 is present in a portion between the first semiconductor region R1 and at least one current collecting through hole H1n of the passivation layer 3, the light-transmitting property is obtained. The ohmic contact between the current collecting electrode layer 6 having the above and the semiconductor substrate 1 can be good.

ところで、少なくとも1つの集電用貫通孔H1nには、例えば、第1貫通孔H11および第2貫通孔H12を含む2つ以上の集電用貫通孔H1nが含まれていてよい。この場合、例えば、第3半導体領域R3が、第1半導体領域R1と第1貫通孔H11との間に位置している第1領域A1と、第1半導体領域R1と第2貫通孔H12との間に位置している第2領域A2と、第1領域A1と第2領域A2とをつないでいる第3領域A3と、を含んでいる構成が考えられる。ここでは、例えば、第3領域A3が、第1半導体領域R1とパッシベーション層3との間に位置している。このような構成では、例えば、第3半導体領域R3上にパッシベーション層3が形成されることで、第3半導体領域R3の結晶欠陥が不動態化され得る。これにより、例えば、第3半導体領域R3による電界効果が強められる。その結果、例えば、半導体基板1において第2表面1bの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。したがって、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。   By the way, the at least one current collection through hole H1n may include, for example, two or more current collection through holes H1n including the first through hole H11 and the second through hole H12. In this case, for example, the third semiconductor region R3 includes the first region A1 located between the first semiconductor region R1 and the first through hole H11, and the first semiconductor region R1 and the second through hole H12. A configuration including the second region A2 located between the first region A1 and the third region A3 connecting the first region A1 and the second region A2 is conceivable. Here, for example, the third region A3 is located between the first semiconductor region R1 and the passivation layer 3. In such a configuration, for example, the passivation layer 3 is formed on the third semiconductor region R3, so that crystal defects in the third semiconductor region R3 can be passivated. Thereby, for example, the field effect by the third semiconductor region R3 is enhanced. As a result, for example, minority carrier recombination in the vicinity of the second surface 1b in the semiconductor substrate 1 can be reduced. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

また、ここでは、例えば、第1半導体領域R1とパッシベーション層3との間において第2表面1bに沿って位置している第3半導体領域R3の面積が大きいほど、第3半導体領域R3による電界効果が強められる。例えば、裏面10bを平面視した場合に、一塊の第3半導体領域R3が、3つ以上の集電用貫通孔H1nと重なるように存在していてもよい。また、例えば、裏面10bを平面視した場合に、一塊の第3半導体領域R3が、パッシベーション層3において最も−X側に位置している集電用貫通孔H1n(第1貫通孔H11)から最も+X側に位置している集電用貫通孔H1n(第N貫通孔H1N)まで重なるように存在していてもよい。また、例えば、裏面10bを平面視した場合に、一塊の第3半導体領域R3が、パッシベーション層3において最も−Y側に位置している集電用貫通孔H1nから最も+Y側に位置している集電用貫通孔H1nまで重なるように存在していてもよい。図3の例では、半導体基板1の第2表面1bの略全面に沿って第3半導体領域R3が存在している。このため、裏面10bを平面視した場合に、一塊の第3半導体領域R3が、パッシベーション層3に存在している全ての集電用貫通孔H1nに重なるように存在している。   Here, for example, the field effect of the third semiconductor region R3 increases as the area of the third semiconductor region R3 located along the second surface 1b between the first semiconductor region R1 and the passivation layer 3 increases. Is strengthened. For example, when the back surface 10b is viewed in plan, a group of third semiconductor regions R3 may exist so as to overlap three or more current collecting through holes H1n. Further, for example, when the rear surface 10b is viewed in plan, the lump of the third semiconductor region R3 is the most from the current collecting through hole H1n (first through hole H11) that is located on the most -X side in the passivation layer 3. The current collecting through hole H1n (Nth through hole H1N) located on the + X side may be present so as to overlap. Further, for example, when the back surface 10b is viewed in plan, the lump of the third semiconductor region R3 is located on the most + Y side from the current collecting through hole H1n located on the most -Y side in the passivation layer 3. You may exist so that it may overlap to through-hole H1n for current collection. In the example of FIG. 3, the third semiconductor region R <b> 3 exists along substantially the entire second surface 1 b of the semiconductor substrate 1. For this reason, when the back surface 10b is viewed in plan, the third semiconductor region R3 in a lump exists so as to overlap with all the current collecting through holes H1n existing in the passivation layer 3.

また、図3の例では、+X方向に並んでいる10列の集電用貫通孔H1nが存在している。そして、各列の集電用貫通孔H1nには、+Y方向に並んでいる15個の集電用貫通孔H1nが含まれている。ここで、各集電用貫通孔H1nの直径は、例えば、0.05mmから0.5mm程度とされる。また、各列における集電用貫通孔H1nの間隔は、例えば、0.3mmから1mm程度とされる。さらに、隣り合う列の集電用貫通孔H1nの間隔も、例えば、0.3mmから1mm程度とされる。   In the example of FIG. 3, there are 10 rows of through holes H1n for current collection arranged in the + X direction. Each current collecting through hole H1n includes 15 current collecting through holes H1n arranged in the + Y direction. Here, the diameter of each current collection through-hole H1n is, for example, about 0.05 mm to 0.5 mm. Further, the interval between the current collecting through holes H1n in each row is, for example, about 0.3 mm to 1 mm. Furthermore, the interval between the current collecting through holes H1n in adjacent rows is also set to, for example, about 0.3 mm to 1 mm.

また、1以上の貫通孔H1には、例えば、出力用貫通孔H1oが含まれていてもよい。出力用貫通孔H1oは、後述する第2バスバー電極5aが位置している出力用の貫通孔である。   The one or more through holes H1 may include, for example, an output through hole H1o. The output through hole H1o is an output through hole in which a second bus bar electrode 5a described later is located.

<1−1−4.表面電極>
表面電極4は、半導体基板1の第1表面1a上に位置している。例えば、表面電極4は、図1および図3で示されるように、第1バスバー電極4aと複数の線状の第1フィンガー電極4bとを有している。図1および図3の例では、前面10aには、3本の第1バスバー電極4aと、多数(ここでは18本)の第1フィンガー電極4bと、が存在している。
<1-1-4. Surface electrode>
The surface electrode 4 is located on the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1. For example, as shown in FIGS. 1 and 3, the surface electrode 4 includes a first bus bar electrode 4a and a plurality of linear first finger electrodes 4b. In the example of FIGS. 1 and 3, there are three first bus bar electrodes 4 a and many (here, 18) first finger electrodes 4 b on the front surface 10 a.

第1バスバー電極4aは、半導体基板1における光の照射に応じた光電変換で得られた電気を太陽電池素子10の外部に取り出すための電極である。第1バスバー電極4aは、例えば、前面10aを平面視したときに細長い直線状の形状を有する。第1バスバー電極4aの短手方向の長さ(幅ともいう)は、例えば1.3mmから2.5mm程度とされる。第1バスバー電極4aの少なくとも一部は、例えば、第1フィンガー電極4bと交差している。このため、第1バスバー電極4aと第1フィンガー電極4bとは電気的に接続されている。   The first bus bar electrode 4 a is an electrode for taking out electricity obtained by photoelectric conversion according to light irradiation on the semiconductor substrate 1 to the outside of the solar cell element 10. The first bus bar electrode 4a has, for example, an elongated linear shape when the front surface 10a is viewed in plan. The length (also referred to as width) of the first bus bar electrode 4a in the short direction is, for example, about 1.3 mm to 2.5 mm. At least a part of the first bus bar electrode 4a intersects, for example, the first finger electrode 4b. For this reason, the 1st bus-bar electrode 4a and the 1st finger electrode 4b are electrically connected.

第1フィンガー電極4bは、半導体基板1において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。各第1フィンガー電極4bは、例えば、50μmから200μm程度の幅を有する。このため、各第1フィンガー電極4bの幅は、第1バスバー電極4aの幅よりも小さい。複数の第1フィンガー電極4bは、例えば、互いに1mmから3mm程度の間隔を空けて並ぶように位置している。   The first finger electrode 4b can collect electricity obtained by photoelectric conversion in the semiconductor substrate 1 according to light irradiation. Each first finger electrode 4b has a width of about 50 μm to 200 μm, for example. For this reason, the width of each first finger electrode 4b is smaller than the width of the first bus bar electrode 4a. The plurality of first finger electrodes 4b are positioned so as to be aligned with an interval of about 1 mm to 3 mm, for example.

表面電極4の厚さは、例えば、10μmから40μm程度である。表面電極4は、例えば、銀を主成分として含有している金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後に、該金属ペーストを焼成することで形成され得る。ここで、主成分とは、含有される比率(含有率ともいう)が50質量%以上である成分のことを意味する。また、例えば、第1フィンガー電極4bと同様の形状を有する補助電極4cが、半導体基板1の周縁部のY方向に沿って位置し、第1フィンガー電極4b同士を電気的に接続してもよい。   The thickness of the surface electrode 4 is, for example, about 10 μm to 40 μm. The surface electrode 4 can be formed by, for example, applying a metal paste containing silver as a main component into a desired shape by screen printing or the like and then firing the metal paste. Here, the main component means a component whose content ratio (also referred to as content) is 50% by mass or more. Further, for example, the auxiliary electrode 4c having the same shape as the first finger electrode 4b may be positioned along the Y direction of the peripheral edge of the semiconductor substrate 1 to electrically connect the first finger electrodes 4b to each other. .

<1−1−5.裏面電極>
裏面電極5は、太陽電池素子10の裏面10b側に位置している。換言すれば、裏面電極5は、半導体基板1の第2表面1bと裏面10bとの間に位置している。裏面電極5は、図2および図3で示されるように、第2バスバー電極5aと複数の第2フィンガー電極5bとを有している。図2および図3の例では、裏面10bには、3本の第2バスバー電極5aと、6本の第2フィンガー電極5bと、が存在している。
<1-1-5. Back electrode>
The back electrode 5 is located on the back surface 10 b side of the solar cell element 10. In other words, the back surface electrode 5 is located between the second surface 1b and the back surface 10b of the semiconductor substrate 1. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the back electrode 5 has a second bus bar electrode 5 a and a plurality of second finger electrodes 5 b. In the example of FIG. 2 and FIG. 3, there are three second bus bar electrodes 5a and six second finger electrodes 5b on the back surface 10b.

第2バスバー電極5aは、太陽電池素子10において光電変換で得られた電気を太陽電池素子10の外部に取り出すための電極である。第2バスバー電極5aは、例えば、裏面10bを平面視したときに細長い直線状の形状を有する。ここで、図2および図3で示されるように、例えば、第2バスバー電極5aが後述する集電電極層6に電気的に接続されていれば、集電電極層6で集められる電気を、第2バスバー電極5aを介して外部に効率良く出力することができる。これにより、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第2バスバー電極5aは、パッシベーション層3の出力用貫通孔H1oを介して第3半導体領域R3に直接接続していてもよい。この場合、第2バスバー電極5aと半導体基板1との間における良好なオーミック接触により、半導体基板1において光電変換で生成される電気が第2バスバー電極5aによって効率良く集められ得る。このため、例えば、太陽電池素子10における直列抵抗成分が低減する。その結果、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。   The second bus bar electrode 5 a is an electrode for taking out electricity obtained by photoelectric conversion in the solar cell element 10 to the outside of the solar cell element 10. For example, the second bus bar electrode 5a has an elongated linear shape when the back surface 10b is viewed in plan. Here, as shown in FIGS. 2 and 3, for example, if the second bus bar electrode 5a is electrically connected to a collecting electrode layer 6 described later, the electricity collected by the collecting electrode layer 6 is It can be efficiently output to the outside via the second bus bar electrode 5a. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved. For example, the second bus bar electrode 5a may be directly connected to the third semiconductor region R3 via the output through hole H1o of the passivation layer 3. In this case, due to good ohmic contact between the second bus bar electrode 5a and the semiconductor substrate 1, electricity generated by photoelectric conversion in the semiconductor substrate 1 can be efficiently collected by the second bus bar electrode 5a. For this reason, for example, the series resistance component in the solar cell element 10 is reduced. As a result, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

各第2バスバー電極5aは、例えば、図2および図3で示されるように、直線状に並んでいる複数の部分を含む構成を有していてもよいし、直線状の一体的な部分によって構成されていてもよい。図2の例では、各第2バスバー電極5aが、4つの部分が直線状に並んでいる構成を有している。第2バスバー電極5aの厚さは、例えば10μmから30μm程度とされる。第2バスバー電極5aの幅は、例えば、1.3mmから7mm程度とされる。ここで、例えば、第2バスバー電極5aが主成分として銀を含む場合、第2バスバー電極5aは、銀を主成分とする金属ペースト(銀ペーストとも言う)がスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布された後に、焼成されることで形成され得る。また、図2の例では、第2バスバー電極5aの一部が、第2フィンガー電極5bと交差している。この場合、第2バスバー電極5aと第2フィンガー電極5bとが電気的に接続されている。   Each second bus bar electrode 5a may have a configuration including a plurality of portions arranged in a straight line, as shown in FIGS. 2 and 3, for example, or by a linear integral portion. It may be configured. In the example of FIG. 2, each second bus bar electrode 5a has a configuration in which four portions are arranged in a straight line. The thickness of the second bus bar electrode 5a is, for example, about 10 μm to 30 μm. The width of the second bus bar electrode 5a is, for example, about 1.3 mm to 7 mm. Here, for example, when the second bus bar electrode 5a contains silver as a main component, the second bus bar electrode 5a is coated with a metal paste (also referred to as silver paste) containing silver as a main component in a desired shape by screen printing or the like. Then, it can be formed by firing. In the example of FIG. 2, a part of the second bus bar electrode 5a intersects the second finger electrode 5b. In this case, the second bus bar electrode 5a and the second finger electrode 5b are electrically connected.

複数の第2フィンガー電極5bは、例えば、半導体基板1において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。各第2フィンガー電極5bは、太陽電池素子10の裏面10b側において、例えば、後述する集電電極層6上に位置している。また、例えば、複数の第2フィンガー電極5bの少なくとも一部は、第2バスバー電極5aに直接接続している。このとき、複数の第2フィンガー電極5bの残余の部分は、例えば、第2バスバー電極5aに他の第2フィンガー電極5bを介して電気的に接続している。このような第2フィンガー電極5bの存在によって、集電電極層6の抵抗が十分に低くない場合でも、太陽電池素子10の直列抵抗成分が上昇しにくい。これにより、例えば、集電電極層6の膜厚を薄くすることができる。その結果、例えば、集電電極層6で光を吸収しにくくして、さらに集電電極層6の材質の選択肢を広げることができる。   The plurality of second finger electrodes 5b can collect electricity obtained by photoelectric conversion according to light irradiation in the semiconductor substrate 1, for example. Each 2nd finger electrode 5b is located in the back surface 10b side of the solar cell element 10, for example on the current collection electrode layer 6 mentioned later. For example, at least some of the plurality of second finger electrodes 5b are directly connected to the second bus bar electrode 5a. At this time, the remaining portions of the plurality of second finger electrodes 5b are electrically connected to the second bus bar electrode 5a via other second finger electrodes 5b, for example. Due to the presence of the second finger electrode 5b, the series resistance component of the solar cell element 10 is unlikely to increase even when the resistance of the collector electrode layer 6 is not sufficiently low. Thereby, for example, the film thickness of the collector electrode layer 6 can be reduced. As a result, for example, it is difficult for the current collecting electrode layer 6 to absorb light, and the options for the material of the current collecting electrode layer 6 can be further expanded.

各第2フィンガー電極5bは、例えば、50μmから200μm程度の幅を有する細長い形状を有する。このため、各第2フィンガー電極5bの幅は、第2バスバー電極5aの幅よりも小さい。複数の第2フィンガー電極5bには、例えば、第2バスバー電極5aの長手方向に沿って延びるように位置している部分と、第2バスバー電極5aに交差するように位置している部分と、が含まれ得る。このような構成が採用されれば、例えば、裏面電極5が存在していても、裏面10bに照射される光が半導体基板1に入射しやすい。   Each second finger electrode 5b has an elongated shape having a width of about 50 μm to 200 μm, for example. For this reason, the width of each second finger electrode 5b is smaller than the width of the second bus bar electrode 5a. The plurality of second finger electrodes 5b include, for example, a portion located so as to extend along the longitudinal direction of the second bus bar electrode 5a, a portion located so as to intersect the second bus bar electrode 5a, Can be included. If such a configuration is adopted, for example, even if the back electrode 5 is present, the light irradiated on the back surface 10b is likely to enter the semiconductor substrate 1.

<1−1−6.集電電極>
集電電極層6は、例えば、半導体基板1において光の照射に応じた光電変換で得られた電気を集めることができる。集電電極層6は、例えば、パッシベーション層3を裏面10b側から覆うように位置している。図2および図3の例では、裏面10bのうち、少なくとも第2バスバー電極5aが位置していない略全域にわたって集電電極層6が位置している。そして、例えば、図3で示されるように、集電電極層6の一部は、上述した少なくとも1つの集電用貫通孔H1nの内部に位置している。また、集電電極層6は、例えば、導電性および透光性を有している。ここで、集電電極層6が有する透光性は、例えば、半導体基板1において光電変換に利用される波長範囲の光を通過させる性質であればよい。このように、例えば、PERC型の太陽電池素子10の裏面10b側に位置している集電電極層6が透光性を有していれば、裏面10bからの入射光が半導体基板1に照射される。このため、裏面10bからの入射光が半導体基板1おける光電変換に利用され得る。その結果、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。
<1-1-6. Current collecting electrode>
The current collecting electrode layer 6 can collect electricity obtained by photoelectric conversion according to light irradiation in the semiconductor substrate 1, for example. The current collecting electrode layer 6 is positioned so as to cover the passivation layer 3 from the back surface 10b side, for example. In the example of FIGS. 2 and 3, the current collecting electrode layer 6 is located over substantially the entire back surface 10b where the second bus bar electrode 5a is not located. For example, as shown in FIG. 3, a part of the current collecting electrode layer 6 is located inside the at least one current collecting through hole H1n. Moreover, the current collection electrode layer 6 has electroconductivity and translucency, for example. Here, the translucency which the current collection electrode layer 6 has should just be a property which permeate | transmits the light of the wavelength range utilized for photoelectric conversion in the semiconductor substrate 1, for example. Thus, for example, if the current collecting electrode layer 6 positioned on the back surface 10b side of the PERC type solar cell element 10 has translucency, the incident light from the back surface 10b is applied to the semiconductor substrate 1. Is done. For this reason, incident light from the back surface 10 b can be used for photoelectric conversion in the semiconductor substrate 1. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

集電電極層6には、例えば、1μmから3μm程度の厚さと、70%から90%程度の光透過率を有するものが採用される。集電電極層6の素材としては、例えば、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)、酸化スズ(SnO)、または、アルミニウム、ガリウムおよびボロンなどから選択される元素を添加した酸化亜鉛(ZnO)等の、導電性と透光性とを有する酸化物が採用される。ここで、例えば、集電電極層6の素材がITOを含んでいれば、ITOの電気抵抗率は、酸化スズなどの電気抵抗率よりも低いため、太陽電池素子10における直列抵抗成分が低減される。その結果、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。 As the collector electrode layer 6, for example, one having a thickness of about 1 μm to 3 μm and a light transmittance of about 70% to 90% is employed. Examples of the material of the collecting electrode layer 6 include indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), or zinc oxide (ZnO) to which an element selected from aluminum, gallium, boron, and the like is added. An oxide having conductivity and translucency, such as) is employed. Here, for example, if the material of the collector electrode layer 6 contains ITO, the electrical resistivity of ITO is lower than that of tin oxide or the like, so that the series resistance component in the solar cell element 10 is reduced. The As a result, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

<1−2.太陽電池素子の製造方法>
次に、太陽電池素子10の製造方法の一例について、図4、図5、図6(a)から図6(f)および図7(a)から図7(e)に基づいて説明する。ここでは、図4で示される第1工程ST1から第12工程ST12を順に実施することで、太陽電池素子10を製造することができる。
<1-2. Manufacturing method of solar cell element>
Next, an example of the manufacturing method of the solar cell element 10 is demonstrated based on FIG.4, FIG.5, FIG.6 (a) to FIG.6 (f) and FIG.7 (a) to FIG.7 (e). Here, the solar cell element 10 can be manufactured by sequentially performing the first step ST1 to the twelfth step ST12 shown in FIG.

まず、第1工程ST1では、半導体基板1が準備される。ここで、半導体基板1は、例えば、第1表面1aおよび第2表面1bを有するとともに、第1半導体領域R1と第2半導体領域R2とを有している。第2表面1bは、第1表面1aとは逆の方向を向いた面である。第1半導体領域R1は、半導体基板1のうちの第2表面1b側の領域に位置している第1導電型の領域である。第2半導体領域R2は、半導体基板1のうちの第1表面1a側の領域に位置している第1導電型とは異なる第2導電型を有する領域である。   First, in the first step ST1, the semiconductor substrate 1 is prepared. Here, the semiconductor substrate 1 has, for example, a first surface 1a and a second surface 1b, and a first semiconductor region R1 and a second semiconductor region R2. The second surface 1b is a surface facing in the opposite direction to the first surface 1a. The first semiconductor region R1 is a first conductivity type region located in a region on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. The second semiconductor region R2 is a region having a second conductivity type different from the first conductivity type located in the region of the semiconductor substrate 1 on the first surface 1a side.

この第1工程ST1では、例えば、図5で示される第1A工程ST1Aから第1E工程ST1Eが順に実施される。ここでは、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型である例を挙げて説明する。   In the first step ST1, for example, the first A step ST1A to the first E step ST1E shown in FIG. 5 are sequentially performed. Here, an example in which the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type will be described.

第1A工程ST1Aでは、例えば、図6(a)で示されるような半導体基板1の表面に対して水酸化ナトリウム水溶液を用いてエッチングを行う前処理が施される。ここでは、半導体基板1は、例えば、既存のCZ法または鋳造法等を用いて作製されたp型の半導体(例えば、シリコン)のインゴットを、250μm以下の厚さにスライスすることで作製される。そして、半導体基板1に対する前処理によって、半導体基板1の切断面の機械的なダメージを受けた層および汚染された層が除去される。このとき、例えば、半導体基板1のうちの表面から5μmから15μm程度の深さまでの領域がエッチングによって除去されればよい。   In the first A step ST1A, for example, a pretreatment for etching the surface of the semiconductor substrate 1 using a sodium hydroxide aqueous solution as shown in FIG. 6A is performed. Here, the semiconductor substrate 1 is produced by, for example, slicing a p-type semiconductor (for example, silicon) ingot produced using an existing CZ method or casting method into a thickness of 250 μm or less. . Then, the mechanically damaged layer and the contaminated layer of the cut surface of the semiconductor substrate 1 are removed by the pretreatment for the semiconductor substrate 1. At this time, for example, a region from the surface of the semiconductor substrate 1 to a depth of about 5 μm to 15 μm may be removed by etching.

第1B工程ST1Bでは、例えば、図6(b)で示されるように、半導体基板1の第1表面1aに凹凸(テクスチャ)を形成する。テクスチャは、例えば、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)法等を用いたドライエッチングで形成され得る。   In the first B step ST1B, for example, as shown in FIG. 6B, unevenness (texture) is formed on the first surface 1a of the semiconductor substrate 1. The texture can be formed by, for example, dry etching using a reactive ion etching (RIE) method or the like.

第1C工程ST1Cでは、例えば、図6(c)で示されるように、テクスチャを有する半導体基板1の第1表面1a側の表層部にn型の第2半導体領域R2が形成される。ここでは、第2半導体領域R2は、例えば、気相熱拡散法あるいは塗布熱拡散法を用いて形成される。例えば、気相熱拡散法では、まず、オキシ塩化リン(POCl)等を主として含有する拡散ガスを有する雰囲気中で、600℃から800℃程度の温度域において、半導体基板1に5分間から30分間程度の熱処理を施して、燐ガラスを半導体基板1の表面に形成する。その後、アルゴンまたは窒素等の不活性ガスの雰囲気中で、800℃から900℃程度の比較的高い温度域において、半導体基板1に10分間から40分間程度の熱処理を施す。このとき、燐ガラスから半導体基板1内にリンが拡散して、半導体基板1の第1表面1a側の表層部に第2半導体領域R2が形成される。第2半導体領域R2は、例えば、0.1μmから2μm程度の深さと40Ω/□から200Ω/□程度のシート抵抗値とを有するように形成される。このとき、半導体基板1の第2半導体領域R2以外の領域が第1半導体領域R1となる。また、塗布熱拡散法では、例えば、ペースト状にした五酸化二リン(P)を半導体基板1の表面に塗布して、加熱によってリンを半導体基板1の第1表面1a側の表層部に拡散させることで、半導体基板1の第1表面1a側の表層部に第2半導体領域R2を形成することができる。 In the first C step ST1C, for example, as shown in FIG. 6C, the n-type second semiconductor region R2 is formed in the surface layer portion on the first surface 1a side of the textured semiconductor substrate 1. Here, the second semiconductor region R2 is formed using, for example, a vapor phase thermal diffusion method or a coating thermal diffusion method. For example, in the vapor phase thermal diffusion method, first, in an atmosphere having a diffusion gas mainly containing phosphorus oxychloride (POCl 3 ) or the like, the semiconductor substrate 1 is applied to the semiconductor substrate 1 for 5 minutes to 30 in a temperature range of about 600 ° C. to 800 ° C. A heat treatment for about a minute is performed to form phosphorous glass on the surface of the semiconductor substrate 1. Thereafter, heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 for about 10 to 40 minutes in a relatively high temperature range of about 800 to 900 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen. At this time, phosphorus diffuses from the phosphor glass into the semiconductor substrate 1, and the second semiconductor region R2 is formed in the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 on the first surface 1a side. The second semiconductor region R2 is formed to have a depth of about 0.1 μm to 2 μm and a sheet resistance value of about 40Ω / □ to 200Ω / □, for example. At this time, the region other than the second semiconductor region R2 of the semiconductor substrate 1 becomes the first semiconductor region R1. Further, in the coating thermal diffusion method, for example, paste-like phosphorous pentoxide (P 2 O 5 ) is applied to the surface of the semiconductor substrate 1, and phosphorus is heated to form a surface layer on the first surface 1 a side of the semiconductor substrate 1. By diffusing into the portion, the second semiconductor region R2 can be formed in the surface layer portion on the first surface 1a side of the semiconductor substrate 1.

第1D工程ST1Dでは、例えば、半導体基板1の第2表面1bにp型の導電型を有する第1半導体領域R1を露出させる処理(pn分離処理ともいう)が行われる。ここでは、例えば、半導体基板1の第2表面1b側に形成された第2半導体領域をエッチングで除去する。このとき、例えば、フッ硝酸の水溶液に半導体基板1の第2表面1b側の部分を浸すことで、第2表面1b側に形成された第2半導体領域を除去することができる。ここでは、例えば、半導体基板1の端面1cに形成された第2半導体領域も併せて除去してもよい。その後、例えば、第2半導体領域R2を形成する際に半導体基板1の第1表面1a側に付着させた燐ガラスをエッチングで除去する。このように、第1表面1a側に燐ガラスを残存させた状態で、第2表面1b側に形成された第2半導体領域をエッチングで除去すれば、第1表面1a側の第2半導体領域R2の除去およびダメージが低減され得る。   In the first D step ST1D, for example, a process of exposing the first semiconductor region R1 having a p-type conductivity type on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 (also referred to as a pn isolation process) is performed. Here, for example, the second semiconductor region formed on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 is removed by etching. At this time, for example, the second semiconductor region formed on the second surface 1b side can be removed by immersing the portion on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 in an aqueous solution of hydrofluoric acid. Here, for example, the second semiconductor region formed on the end surface 1c of the semiconductor substrate 1 may also be removed. Thereafter, for example, the phosphor glass attached to the first surface 1a side of the semiconductor substrate 1 when forming the second semiconductor region R2 is removed by etching. In this way, if the second semiconductor region formed on the second surface 1b side is removed by etching with the phosphor glass remaining on the first surface 1a side, the second semiconductor region R2 on the first surface 1a side is removed. Removal and damage can be reduced.

第1E工程ST1Eでは、例えば、図6(d)で示されるように、半導体基板1の第1表面1a上に反射防止膜2を形成する。反射防止膜2は、例えば、PECVD法またはスパッタリング法を用いて形成される。例えば、PECVD法を用いる場合は、事前に半導体基板1を反射防止膜2の成膜中の温度よりも高い温度まで加熱しておく。その後、シラン(SiH)とアンモニア(NH)との混合ガスを、窒素(N)ガスで希釈する。そして、これらガスの反応圧力を50Paから200Pa程度にして、グロー放電分解でプラズマ化させたものを、加熱された半導体基板1の第1表面1a上に堆積させる。これにより、半導体基板1の第1表面1a上に窒化シリコンを主として含む反射防止膜2が形成される。このとき、例えば、成膜温度を、350℃から650℃程度とし、半導体基板1の事前の加熱温度を、成膜温度よりも50℃程度高くする。また、グロー放電に必要な高周波電源の周波数の帯域を、例えば、10kHzから500kHz程度にする。また、ガスの流量は、反応室の大きさ等に応じて適宜決定される。ガスの流量を、例えば、150ミリリットル/分(sccm)から6000ミリリットル/分(sccm)程度の範囲とする。このとき、アンモニアガスの流量Bをシランガスの流量Aで除した値(B/A)が、例えば、0.5から1.5の範囲とされる。 In the first E step ST1E, for example, as shown in FIG. 6D, the antireflection film 2 is formed on the first surface 1a of the semiconductor substrate 1. The antireflection film 2 is formed by using, for example, PECVD method or sputtering method. For example, when the PECVD method is used, the semiconductor substrate 1 is heated in advance to a temperature higher than the temperature during the formation of the antireflection film 2. Thereafter, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) is diluted with nitrogen (N 2 ) gas. Then, the reaction pressure of these gases is set to about 50 Pa to 200 Pa, and the plasma generated by glow discharge decomposition is deposited on the first surface 1 a of the heated semiconductor substrate 1. Thereby, the antireflection film 2 mainly containing silicon nitride is formed on the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1. At this time, for example, the film formation temperature is set to about 350 ° C. to 650 ° C., and the preheating temperature of the semiconductor substrate 1 is set to about 50 ° C. higher than the film formation temperature. Further, the frequency band of the high frequency power source necessary for glow discharge is set to about 10 kHz to 500 kHz, for example. The gas flow rate is appropriately determined according to the size of the reaction chamber and the like. The gas flow rate is set to a range of, for example, about 150 ml / min (sccm) to 6000 ml / min (sccm). At this time, a value (B / A) obtained by dividing the flow rate B of ammonia gas by the flow rate A of silane gas is set to a range of 0.5 to 1.5, for example.

次に、第2工程ST2では、例えば、図6(e)で示されるように、半導体基板1の第2表面1b上に第1導電型としてのp型の不純物となる元素を含む層(不純物含有層ともいう)L1を形成する。ここで、例えば、p型の不純物となる元素が、アルミニウムであれば、主成分としてアルミニウムを含む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金属ペースト(アルミペーストともいう)を、半導体基板1の第2表面1b上に塗布することで、不純物含有層L1が形成され得る。ここでは、例えば、スクリーン印刷等を用いて、半導体基板1の第2表面1b上の所望の領域にアルミペーストを塗布することで、不純物含有層L1を形成することができる。このとき、例えば、第2表面1b上に塗布されたアルミペーストを乾燥させてもよい。   Next, in the second step ST2, for example, as shown in FIG. 6E, a layer (impurity) containing an element that becomes a p-type impurity as the first conductivity type on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 is formed. L1) is also formed. Here, for example, when the element that becomes a p-type impurity is aluminum, a metal paste (also referred to as an aluminum paste) containing a metal powder containing aluminum as a main component, an organic vehicle, and glass frit is used as the semiconductor substrate 1. By applying on the second surface 1b, the impurity-containing layer L1 can be formed. Here, for example, the impurity-containing layer L1 can be formed by applying an aluminum paste to a desired region on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 using screen printing or the like. At this time, for example, an aluminum paste applied on the second surface 1b may be dried.

次に、第3工程ST3では、例えば、図6(f)で示されるように、半導体基板1の第2表面1b側に位置している部分に、第3半導体領域R3を形成する。ここでは、例えば、第2表面1b上に不純物含有層L1が形成された半導体基板1を加熱することで、半導体基板1のうちの不純物含有層L1と接している第2表面1b側の表層部に、第3半導体領域R3を形成することができる。第3半導体領域R3は、例えば、第1半導体領域R1よりも高い第1導電型の不純物の濃度を有する。このとき、例えば、加熱炉内で、最高温度が600℃から850℃程度となるように数十秒間から数十分間程度の加熱時間でアルミペーストを焼成する。これにより、例えば、半導体基板1の第2表面1b側に位置している表層部のうちの不純物含有層L1と接している部分にアルミニウムが拡散する。その結果、例えば、第1導電型の不純物元素としてのアルミニウム元素の濃度が第1半導体領域R1よりも高い第3半導体領域R3が、半導体基板1の第2表面1b側に位置している表層部に形成される。   Next, in the third step ST3, for example, as shown in FIG. 6F, a third semiconductor region R3 is formed in a portion located on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. Here, for example, by heating the semiconductor substrate 1 on which the impurity-containing layer L1 is formed on the second surface 1b, the surface layer portion on the second surface 1b side in contact with the impurity-containing layer L1 in the semiconductor substrate 1 In addition, the third semiconductor region R3 can be formed. For example, the third semiconductor region R3 has a higher concentration of impurities of the first conductivity type than the first semiconductor region R1. At this time, for example, the aluminum paste is baked in a heating furnace with a heating time of several tens of seconds to several tens of minutes so that the maximum temperature is about 600 ° C. to 850 ° C. Thereby, for example, aluminum diffuses into a portion in contact with the impurity-containing layer L1 in the surface layer portion located on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. As a result, for example, the surface layer portion in which the third semiconductor region R3 in which the concentration of the aluminum element as the impurity element of the first conductivity type is higher than the first semiconductor region R1 is located on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 Formed.

次に、第4工程ST4では、例えば、図6(f)から図7(a)で示されるように、半導体基板1の第2表面1b上から不純物含有層L1を除去する。ここでは、例えば、半導体基板1の第2表面1bを塩酸に浸漬させることで、不純物含有層L1を溶解によって除去することができる。これにより、例えば、半導体基板1の第2表面1bに、第3半導体領域R3を露出させることができる。   Next, in the fourth step ST4, for example, as shown in FIGS. 6F to 7A, the impurity-containing layer L1 is removed from the second surface 1b of the semiconductor substrate 1. Here, for example, by immersing the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 in hydrochloric acid, the impurity-containing layer L1 can be removed by dissolution. Thereby, for example, the third semiconductor region R3 can be exposed on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1.

第3半導体領域R3の形成は、例えば三臭化ホウ素(BBr)を用いてホウ素を半導体基板1の第2表面1bに、熱拡散してもよいし、ホウ素をイオン注入することによって形成してもよい。ただし、上述のように、アルミペーストなどで不純物含有層L1を形成し、焼成した後に不純物含有層L1を除去することによって、第3半導体領域R3を形成すると、高価な装置を必要とせず、また簡便な方法で良好な第3半導体領域R3の形成が可能となる。 The formation of the third semiconductor region R3 may be performed by thermally diffusing boron into the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 using, for example, boron tribromide (BBr 3 ), or by ion implantation of boron. May be. However, as described above, when the third semiconductor region R3 is formed by forming the impurity-containing layer L1 with an aluminum paste or the like and removing the impurity-containing layer L1 after firing, an expensive device is not required. A favorable third semiconductor region R3 can be formed by a simple method.

このようにして、上記第2工程ST2から第4工程ST4によって、例えば、太陽電池素子10の裏面10b側に透光性を有する集電電極層6を形成する場合であっても、半導体基板1の第2表面1b側に第3半導体領域R3を形成することができる。これにより、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第2工程ST2において、第2表面1b上に形成される不純物含有層L1の大きさを適宜調整することで、半導体基板1の第2表面1b側の比較的広い領域に第3半導体領域R3を容易に形成することができる。   Thus, even when the current-collecting electrode layer 6 having translucency is formed on the back surface 10b side of the solar cell element 10 by the second step ST2 to the fourth step ST4, for example, the semiconductor substrate 1 The third semiconductor region R3 can be formed on the second surface 1b side. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved. In addition, for example, in the second step ST2, the size of the impurity-containing layer L1 formed on the second surface 1b is appropriately adjusted, so that the third region is formed in a relatively wide region on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. The semiconductor region R3 can be easily formed.

次に、第5工程ST5では、例えば、第3半導体領域R3の純化が行われる。ここでは、例えば、半導体基板1の第2表面1bを、1質量%のフッ酸水溶液に10秒間から60秒間程度浸漬させる。これにより、上記第4工程ST4において塩酸に溶けなかったアルミニウムとシリコンとの不動態化合物を除去することができる。この第5工程ST5については、省略してもよい。但し、例えば、この第5工程ST5が実行されれば、太陽電池素子10の直列抵抗成分が低減され得る。   Next, in the fifth step ST5, for example, the third semiconductor region R3 is purified. Here, for example, the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 is immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution for about 10 seconds to 60 seconds. Thereby, the passive compound of aluminum and silicon that was not dissolved in hydrochloric acid in the fourth step ST4 can be removed. The fifth step ST5 may be omitted. However, for example, if this fifth step ST5 is executed, the series resistance component of the solar cell element 10 can be reduced.

次に、第6工程ST6では、例えば、図7(b)で示されるように、半導体基板1の第2表面1b上にパッシベーション層3を形成する。ここでは、例えば、ALD法を用いて、第2表面1b上に5nmから20nm程度の厚さを有する酸化アルミニウムの層を成膜することで、パッシベーション層3を形成することができる。このとき、例えば、半導体基板1の端面1cを含む全周囲にパッシベーション層3が形成されてもよい。   Next, in the sixth step ST6, for example, as shown in FIG. 7B, the passivation layer 3 is formed on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1. Here, for example, the passivation layer 3 can be formed by forming an aluminum oxide layer having a thickness of about 5 nm to 20 nm on the second surface 1b by using the ALD method. At this time, for example, the passivation layer 3 may be formed on the entire periphery including the end surface 1 c of the semiconductor substrate 1.

ALD法によるパッシベーション層3の形成工程では、まず、成膜装置のチャンバー内に、第3半導体領域R3までが形成された半導体基板1が載置される。そして、半導体基板1を100℃から250℃程度の温度域まで加熱した状態で、次の工程Aから工程Dを順に行う一連の工程を、複数回繰り返すことで、所望の膜厚を有する酸化アルミニウムの層を形成することができる。   In the step of forming the passivation layer 3 by the ALD method, first, the semiconductor substrate 1 on which the third semiconductor region R3 is formed is placed in the chamber of the film forming apparatus. Then, in a state where the semiconductor substrate 1 is heated to a temperature range of about 100 ° C. to about 250 ° C., a series of steps in which the next step A to step D are sequentially performed are repeated a plurality of times, so that aluminum oxide having a desired film thickness is obtained. Can be formed.

[工程A]酸化アルミニウムを形成するためのトリメチルアルミニウム(TMA)等のアルミニウム原料を、Arガスまたは窒素ガス等のキャリアガスとともに、半導体基板1上に供給する。これにより、半導体基板1の第2表面1bにアルミニウム原料が吸着する。TMAの供給時間は、例えば、15ミリ秒間から3000ミリ秒間程度とされる。   [Step A] An aluminum material such as trimethylaluminum (TMA) for forming aluminum oxide is supplied onto the semiconductor substrate 1 together with a carrier gas such as Ar gas or nitrogen gas. Thereby, the aluminum raw material is adsorbed on the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1. The TMA supply time is, for example, about 15 milliseconds to 3000 milliseconds.

[工程B]窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化を行なうことで、チャンバー内のアルミニウム原料を除去する。さらに、半導体基板1に物理吸着および化学吸着したアルミニウム原料の内、原子層レベルで化学吸着した成分以外のアルミニウム原料を除去する。窒素ガスでチャンバー内を浄化する時間は、例えば、1秒間から数十秒間程度とされる。   [Step B] The aluminum material in the chamber is removed by purifying the inside of the chamber of the film forming apparatus with nitrogen gas. Further, aluminum materials other than the components chemically adsorbed at the atomic layer level among the aluminum materials physically adsorbed and chemically adsorbed on the semiconductor substrate 1 are removed. The time for purging the inside of the chamber with nitrogen gas is, for example, about 1 second to several tens of seconds.

[工程C]水またはオゾンガス等の酸化剤を、成膜装置のチャンバー内に供給することで、TMAに含まれるアルキル基を除去してOH基で置換する。これにより、半導体基板1の上に酸化アルミニウムの原子層を形成する。酸化剤をチャンバー内に供給する時間は、例えば、750ミリ秒間から1100ミリ秒間程度とされる。   [Step C] By supplying an oxidizing agent such as water or ozone gas into the chamber of the film forming apparatus, the alkyl group contained in TMA is removed and replaced with an OH group. Thereby, an atomic layer of aluminum oxide is formed on the semiconductor substrate 1. The time for supplying the oxidizing agent into the chamber is, for example, about 750 milliseconds to 1100 milliseconds.

[工程D]窒素ガスによって成膜装置のチャンバー内の浄化を行なうことで、チャンバー内の酸化剤を除去する。このとき、例えば、半導体基板1の第2表面1b上における原子層レベルの酸化アルミニウムの形成時において反応に寄与しなかった酸化剤等を除去する。ここで、窒素ガスでチャンバー内を浄化する時間は、例えば、1秒間から数十秒間程度とされる。   [Step D] By purifying the inside of the chamber of the film forming apparatus with nitrogen gas, the oxidizing agent in the chamber is removed. At this time, for example, an oxidant that has not contributed to the reaction during the formation of atomic layer level aluminum oxide on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 is removed. Here, the time for purifying the inside of the chamber with nitrogen gas is, for example, about 1 second to several tens of seconds.

次に、第7工程ST7では、例えば、図7(c)で示されるように、パッシベーション層3に少なくとも1つの集電用貫通孔H1nを形成する。これにより、例えば、半導体基板1の第2表面1b上に、少なくとも1つの集電用貫通孔H1nを有するようにパッシベーション層3を形成することができる。ここでは、例えば、レーザービームの照射あるいは耐酸性レジストのマスクを用いたエッチング等によって、パッシベーション層3の所望の局所的な部分を除去することで、少なくとも1つの集電用貫通孔H1nを形成することができる。レーザービームの照射方法としては、例えば、YAGレーザーを用いる方法が採用される。耐酸性レジストのマスクを用いたエッチングとしては、例えば、パッシベーション層3上にスクリーン印刷等で耐酸性レジストのパターンを形成した後に、パッシベーション層3にリン酸を用いたエッチングを施すことで、集電用貫通孔H1nを形成することができる。この方法では、第3半導体領域R3の表面に損傷が生じにくい。また、ここでは、例えば、半導体基板1の第2表面1b側の比較的広い領域に第3半導体領域R3が形成されていれば、パッシベーション層3の集電用貫通孔H1nと第3半導体領域R3が形成されている部分との精密な位置合わせが不要となる。これにより、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率を容易に向上させることができる。   Next, in the seventh step ST7, for example, as shown in FIG. 7C, at least one current collection through hole H1n is formed in the passivation layer 3. Thereby, for example, the passivation layer 3 can be formed on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 so as to have at least one current collecting through hole H1n. Here, at least one current collecting through hole H1n is formed by removing a desired local portion of the passivation layer 3 by, for example, laser beam irradiation or etching using an acid resistant resist mask. be able to. As a laser beam irradiation method, for example, a method using a YAG laser is employed. Etching using an acid-resistant resist mask includes, for example, forming an acid-resistant resist pattern on the passivation layer 3 by screen printing or the like, and then performing etching using phosphoric acid on the passivation layer 3 to collect current. The through hole H1n for use can be formed. In this method, the surface of the third semiconductor region R3 is hardly damaged. Here, for example, if the third semiconductor region R3 is formed in a relatively wide region on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1, the current collecting through hole H1n of the passivation layer 3 and the third semiconductor region R3 Precise alignment with the portion where the is formed becomes unnecessary. Thereby, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be easily improved.

次に、第8工程ST8では、例えば、上記第1E工程ST1Eで形成された反射防止膜2上に表面電極4を形成するための導電性ペーストが塗布される。また、上記第6工程ST6から第7工程ST7で形成されたパッシベーション層3上に第2バスバー電極5aを形成するための導電性ペーストが塗布される。ここで、導電性ペーストとしては、例えば、主成分として銀を含む金属粉末、有機ビヒクルおよびガラスフリットを含有する銀ペーストが採用される。ここでは、例えば、スクリーン印刷等によって、導電性ペーストを所望の形状に塗布することができる。このとき、例えば、導電性ペーストの塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させることで導電性ペーストを乾燥させてもよい。   Next, in the eighth step ST8, for example, a conductive paste for forming the surface electrode 4 is applied on the antireflection film 2 formed in the first E step ST1E. Also, a conductive paste for forming the second bus bar electrode 5a is applied on the passivation layer 3 formed in the sixth step ST6 to the seventh step ST7. Here, as the conductive paste, for example, a silver paste containing a metal powder containing silver as a main component, an organic vehicle, and glass frit is employed. Here, for example, the conductive paste can be applied in a desired shape by screen printing or the like. At this time, for example, after applying the conductive paste, the conductive paste may be dried by evaporating the solvent at a predetermined temperature.

次に、第9工程ST9では、例えば、上記第8工程ST8で塗布された導電性ペーストを焼成する。ここでは、例えば、焼成炉内で最高温度が600℃から850℃程度で加熱時間が数十秒間から数十分間程度とされる条件で、導電性ペーストを焼成することができる。このとき、例えば、反射防止膜2上の導電性ペーストは、反射防止膜2をファイヤースルーして、第2半導体領域R2と電気的に接続される。また、例えば、パッシベーション層3上の導電性ペーストは、パッシベーション層3をファイヤースルーして、第3半導体領域R3と電気的に接続される。これにより、図7(d)で示されるように、表面電極4および第2バスバー電極5aを形成することができる。   Next, in the ninth step ST9, for example, the conductive paste applied in the eighth step ST8 is baked. Here, for example, the conductive paste can be fired under the condition that the maximum temperature is about 600 ° C. to 850 ° C. and the heating time is about several tens of seconds to several tens of minutes in a firing furnace. At this time, for example, the conductive paste on the antireflection film 2 fires through the antireflection film 2 and is electrically connected to the second semiconductor region R2. Further, for example, the conductive paste on the passivation layer 3 is fired through the passivation layer 3 and electrically connected to the third semiconductor region R3. Thereby, as shown in FIG. 7D, the surface electrode 4 and the second bus bar electrode 5a can be formed.

次に、第10工程ST10では、例えば、図7(e)で示されるように、パッシベーション層3を覆うように透光性を有する集電電極層6を形成する。ここでは、例えば、スパッタリング法等によって、ITOを成膜することができる。集電電極層6の厚さは、例えば、1μmから3μm程度とされる。このとき、集電電極層6は、例えば、パッシベーション層3上および集電用貫通孔H1n内に形成される。ここで、例えば、マスクを用いて第2バスバー電極5a上には集電電極層6が形成されないようにしてもよいし、第2バスバー電極5a上に形成された集電電極層6が研磨等で除去されてもよい。また、ここで、例えば、第2バスバー電極5a上に集電電極層6が形成されていてもよい。この場合、例えば、超音波はんだ付けを用いれば、第2バスバー電極5a上に、帯状の銅箔等で構成される配線材を接合することができる。   Next, in the tenth step ST10, for example, as shown in FIG. 7E, the light-collecting collecting electrode layer 6 is formed so as to cover the passivation layer 3. Here, for example, ITO can be deposited by sputtering or the like. The thickness of the collector electrode layer 6 is, for example, about 1 μm to 3 μm. At this time, the current collecting electrode layer 6 is formed on the passivation layer 3 and in the current collecting through hole H1n, for example. Here, for example, the current collecting electrode layer 6 may not be formed on the second bus bar electrode 5a using a mask, or the current collecting electrode layer 6 formed on the second bus bar electrode 5a may be polished or the like. May be removed. Here, for example, the collector electrode layer 6 may be formed on the second bus bar electrode 5a. In this case, for example, if ultrasonic soldering is used, a wiring material composed of a strip-shaped copper foil or the like can be bonded onto the second bus bar electrode 5a.

次に、第11工程ST11では、例えば、上記第10工程ST10で形成された集電電極層6上の細長い領域に、第2フィンガー電極5bを形成するための導電性ペーストを塗布する。ここで、導電性ペーストとしては、例えば、熱硬化型の導電性樹脂が採用される。熱硬化型の導電性樹脂としては、例えば、銀粒子、銅粒子、および銅粒子に銀を被覆させた金属粒子のうちの1種以上を含むフィラーを、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂等のうちの1種以上の熱硬化性樹脂に混合させたものが採用される。このとき、例えば、導電性ペーストが、第2バスバー電極5aと接触するように塗布される。   Next, in the eleventh step ST11, for example, a conductive paste for forming the second finger electrode 5b is applied to the elongated region on the current collecting electrode layer 6 formed in the tenth step ST10. Here, as the conductive paste, for example, a thermosetting conductive resin is employed. As the thermosetting conductive resin, for example, a filler containing one or more of silver particles, copper particles, and metal particles obtained by coating copper particles with silver, epoxy resin, phenol resin, etc. What was mixed with the thermosetting resin of the seed | species or more is employ | adopted. At this time, for example, the conductive paste is applied so as to be in contact with the second bus bar electrode 5a.

次に、第12工程ST12では、例えば、上記第11工程ST11で塗布された導電性ペーストを加熱することで、図1および図3で示されるように、集電電極層6上に細長い第2フィンガー電極5bを形成する。ここでは、例えば、導電性ペーストとして熱硬化型の導電性樹脂が用いられていれば、金属ペーストの焼成温度である700℃から800℃程度の温度と比較して、100℃から150℃程度の比較的低い温度までの加熱で第2フィンガー電極5bが形成される。このため、例えば、集電電極層6の電気抵抗が加熱によって増大する不具合が生じにくくなる。これにより、例えば、太陽電池素子における直列抵抗成分が低減する。その結果、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。ここで、加熱時間は、例えば、30分間から60分間とされる。   Next, in the twelfth step ST12, for example, by heating the conductive paste applied in the eleventh step ST11, as shown in FIG. 1 and FIG. The finger electrode 5b is formed. Here, for example, if a thermosetting conductive resin is used as the conductive paste, it is about 100 ° C. to 150 ° C. compared to a temperature of about 700 ° C. to 800 ° C. which is the firing temperature of the metal paste. The second finger electrode 5b is formed by heating to a relatively low temperature. For this reason, it becomes difficult to produce the malfunction which the electrical resistance of the current collection electrode layer 6 increases by heating, for example. Thereby, for example, the series resistance component in the solar cell element is reduced. As a result, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved. Here, the heating time is, for example, 30 minutes to 60 minutes.

<1−3.第1実施形態のまとめ>
第1実施形態に係る太陽電池素子10では、例えば、裏面10b側に位置している集電電極層6が透光性を有している。このため、裏面10bからの入射光が光電変換に利用され得る。その結果、例えば、裏面側の集電電極層がアルミニウム等を主成分とする透光性を有しない場合と比較して、光電変換効率が向上し得る。
<1-3. Summary of First Embodiment>
In the solar cell element 10 according to the first embodiment, for example, the collecting electrode layer 6 located on the back surface 10b side has translucency. For this reason, the incident light from the back surface 10b can be utilized for photoelectric conversion. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency can be improved as compared with the case where the current collecting electrode layer on the back surface side does not have translucency mainly composed of aluminum or the like.

第1実施形態に係る太陽電池素子10の製造方法では、例えば、半導体基板1の第2表面1b上に仮に不純物含有層L1が形成され、加熱によって半導体基板1の第2表面1b側の表層部に不純物元素が拡散されることで、第3半導体領域R3が形成される。その後、例えば、第2表面1b上から不純物含有層L1が除去され、第2表面1b上にパッシベーション層3、裏面電極5および集電電極層6が形成される。このような工程により、例えば、太陽電池素子10の裏面10b側に透光性を有する集電電極層6を形成する場合であっても、半導体基板1の第2表面1b側に第3半導体領域R3を容易に形成することができる。これにより、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が容易に向上し得る。   In the method for manufacturing the solar cell element 10 according to the first embodiment, for example, the impurity-containing layer L1 is temporarily formed on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1, and the surface layer portion on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1 is heated. The impurity element is diffused into the third semiconductor region R3, thereby forming the third semiconductor region R3. Thereafter, for example, the impurity-containing layer L1 is removed from the second surface 1b, and the passivation layer 3, the back electrode 5 and the collecting electrode layer 6 are formed on the second surface 1b. By such a process, for example, even when the light-collecting collecting electrode layer 6 is formed on the back surface 10b side of the solar cell element 10, the third semiconductor region is formed on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. R3 can be easily formed. Thereby, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be easily improved.

また、例えば、第2表面1b上に形成される不純物含有層L1の大きさを適宜調整することで、半導体基板1の第2表面1b側の比較的広い領域に第3半導体領域R3を容易に形成することができる。このとき、例えば、パッシベーション層3の集電用貫通孔H1nと第3半導体領域R3が形成されている部分との精密な位置合わせが不要となる。これにより、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が容易に向上し得る。   Further, for example, by appropriately adjusting the size of the impurity-containing layer L1 formed on the second surface 1b, the third semiconductor region R3 can be easily formed in a relatively wide region on the second surface 1b side of the semiconductor substrate 1. Can be formed. At this time, for example, precise alignment between the current collecting through hole H1n of the passivation layer 3 and the portion where the third semiconductor region R3 is formed becomes unnecessary. Thereby, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be easily improved.

<2.他の実施形態>
本開示は上述の第1実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
<2. Other embodiments>
The present disclosure is not limited to the above-described first embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present disclosure.

<2−1.第2実施形態>
上記第1実施形態に係る太陽電池素子10を基本構成として、例えば、図8で示されるように、パッシベーション層3と集電電極層6との間に位置している保護層7Aが追加された、太陽電池素子10Aが採用されてもよい。保護層7Aは、例えば、パッシベーション層3を保護することができる。この場合、集電電極層6は、例えば、保護層7Aの上からパッシベーション層3を覆うように位置している。ここでは、例えば、保護層7Aの存在によって、裏面電極5の形成時、集電電極層6の形成時および太陽電池素子10Aの使用時に、パッシベーション層3が劣化しにくくなる。その結果、例えば、パッシベーション層3による電界効果が向上し、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。
<2-1. Second Embodiment>
With the solar cell element 10 according to the first embodiment as a basic configuration, for example, as shown in FIG. 8, a protective layer 7A located between the passivation layer 3 and the collector electrode layer 6 is added. The solar cell element 10A may be employed. The protective layer 7A can protect the passivation layer 3, for example. In this case, the current collecting electrode layer 6 is positioned so as to cover the passivation layer 3 from above the protective layer 7A, for example. Here, for example, the presence of the protective layer 7A makes it difficult for the passivation layer 3 to deteriorate when the back electrode 5 is formed, when the collecting electrode layer 6 is formed, and when the solar cell element 10A is used. As a result, for example, the electric field effect by the passivation layer 3 can be improved, and the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

保護層7Aの素材としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等から選択される1種以上が採用される。保護層7Aは、パッシベーション層3上において、所望のパターンを有している状態で位置している。保護層7Aは、例えば、パッシベーション層3の貫通孔H1と連通するように厚さ方向(ここでは+Z方向)に保護層7Aを貫通する貫通孔を有している。保護層7Aの厚さは、例えば、0.5μmから10μm程度とされる。保護層7Aの厚さは、保護層7Aを形成するための後述する絶縁性ペーストの組成、半導体基板1の第2表面1bの形状および集電電極層6の形成条件等に応じて、適宜変更される。   As the material of the protective layer 7A, for example, one or more selected from silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and the like are employed. The protective layer 7A is located on the passivation layer 3 in a state having a desired pattern. The protective layer 7A has, for example, a through hole that penetrates the protective layer 7A in the thickness direction (here, the + Z direction) so as to communicate with the through hole H1 of the passivation layer 3. The thickness of the protective layer 7A is, for example, about 0.5 μm to 10 μm. The thickness of the protective layer 7A is appropriately changed according to the composition of an insulating paste to be described later for forming the protective layer 7A, the shape of the second surface 1b of the semiconductor substrate 1, the formation conditions of the collecting electrode layer 6, and the like. Is done.

保護層7Aは、例えば、半導体基板1の第2表面1b上に形成されたパッシベーション層3上に、絶縁性ペーストが、スクリーン印刷法等の塗布法によって所望のパターンを有するように塗布された後に、乾燥されることで形成される。ここで、例えば、半導体基板1の端面1c上に、直接または他層を介して保護層7Aが形成されれば、太陽電池素子10Aにおけるリーク電流の発生が低減され得る。   The protective layer 7A is, for example, after the insulating paste is applied on the passivation layer 3 formed on the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 so as to have a desired pattern by a coating method such as a screen printing method. It is formed by drying. Here, for example, if the protective layer 7A is formed on the end surface 1c of the semiconductor substrate 1 directly or via another layer, generation of leakage current in the solar cell element 10A can be reduced.

絶縁性ペーストとしては、例えば、シロキサン樹脂と、有機溶剤と、複数のフィラーと、を含むものが採用される。シロキサン樹脂は、Si−O−Si結合を有するシロキサン化合物である。具体的には、シロキサン樹脂は、例えば、アルコキシシランまたはシラザン等を加水分解させて縮合重合させることで生成された、分子量1万以下の低分子量の樹脂であればよい。   As the insulating paste, for example, a paste containing a siloxane resin, an organic solvent, and a plurality of fillers is employed. A siloxane resin is a siloxane compound having a Si—O—Si bond. Specifically, the siloxane resin may be a low molecular weight resin having a molecular weight of 10,000 or less, which is generated by hydrolyzing alkoxysilane or silazane or the like and performing condensation polymerization.

絶縁性ペーストは、例えば、次のようにして生成することができる。   The insulating paste can be generated as follows, for example.

まず、シロキサン樹脂の前駆体と水と有機溶剤と触媒とを容器内で混合して攪拌することで混合溶液を製作する。シロキサン樹脂の前駆体としては、例えば、加水分解して縮合重合することでシロキサン樹脂となる性質を有する、Si−O結合を含むシラン化合物またはSi−N結合を含むシラザン化合物等が採用され得る。水は、シロキサン樹脂の前駆体を加水分解させるための液体である。有機溶剤は、シロキサン樹脂の前駆体からシロキサン樹脂を含むペーストを生成するための溶剤である。触媒は、シロキサン樹脂の前駆体が加水分解および縮合重合を生じる際の反応速度を制御することができる。触媒としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、ホウ酸、燐酸、フッ化水素酸および酢酸等のうちの1種以上の無機酸または1種以上の有機酸が用いられる。また、触媒として、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウムおよびピリジン等のうちの1種以上の無機塩基または1種以上の有機塩基が用いられてもよい。さらに、触媒は、例えば、無機酸と有機酸とが組み合わされたものでもよく、無機塩基と有機塩基とが組み合わされたものであってもよい。   First, a siloxane resin precursor, water, an organic solvent, and a catalyst are mixed in a container and stirred to prepare a mixed solution. As the precursor of the siloxane resin, for example, a silane compound containing an Si—O bond or a silazane compound containing an Si—N bond, which has a property of becoming a siloxane resin by hydrolysis and condensation polymerization, can be employed. Water is a liquid for hydrolyzing the precursor of the siloxane resin. The organic solvent is a solvent for producing a paste containing a siloxane resin from a siloxane resin precursor. The catalyst can control the reaction rate when the siloxane resin precursor undergoes hydrolysis and condensation polymerization. As the catalyst, for example, one or more inorganic acids or one or more organic acids of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, boric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, and acetic acid are used. Further, as the catalyst, for example, one or more inorganic bases or one or more organic bases among ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, pyridine and the like may be used. Further, the catalyst may be, for example, a combination of an inorganic acid and an organic acid, or a combination of an inorganic base and an organic base.

次に、例えば、混合溶液の製作時の加水分解等で生じたアルコールおよび水等を含む副生成物を、例えば、室温から90℃までの温度域における加熱によって蒸発させることで混合溶液から除去する。ここで、絶縁性ペーストの塗布がマスクを用いたスプレー法等で行われる場合には、混合溶液から副生成物が除去されなくてもよい。   Next, for example, by-products including alcohol and water generated by hydrolysis during the production of the mixed solution are removed from the mixed solution by evaporating by heating in a temperature range from room temperature to 90 ° C., for example. . Here, when the insulating paste is applied by a spray method using a mask or the like, the by-product may not be removed from the mixed solution.

次に、例えば、副生成物が除去された混合溶液に、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは酸化チタン等を含むフィラーを添加する。このとき、例えば、混合溶液の攪拌を行ってもよい。また、例えば、シロキサン樹脂の前駆体と水と有機溶剤と触媒とを容器内で混合する際に、フィラーを混合してもよい。   Next, for example, a filler containing silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, or the like is added to the mixed solution from which by-products have been removed. At this time, for example, the mixed solution may be stirred. Further, for example, a filler may be mixed when a siloxane resin precursor, water, an organic solvent, and a catalyst are mixed in a container.

そして、例えば、室温で混合溶液を保管することで、混合溶液の粘度を安定化させる。これにより、絶縁性ペーストが生成される。   Then, for example, the viscosity of the mixed solution is stabilized by storing the mixed solution at room temperature. Thereby, an insulating paste is generated.

また、例えば、保護層7Aを、パッシベーション層3上に、マスクを用いたPECVD法等の乾式のプロセスを用いて形成してもよい。例えば、保護層7Aとして窒化シリコンの膜などをPECVD法などで形成する場合は、その膜厚は5nmから50nm程度とされる。   Further, for example, the protective layer 7A may be formed on the passivation layer 3 using a dry process such as a PECVD method using a mask. For example, when a silicon nitride film or the like is formed as the protective layer 7A by the PECVD method or the like, the film thickness is about 5 nm to 50 nm.

<2−2.第3実施形態>
上記各実施形態に係る太陽電池素子10,10Aを基本構成として、例えば、図9で示されるように、第3半導体領域R3が相対的に小さな第3半導体領域R3Bとされた、太陽電池素子10Bが採用されてもよい。図9の例では、第3半導体領域R3Bが、第1半導体領域R1と各貫通孔H1との間の部分のみに形成されている。さらに、上記各実施形態に係る太陽電池素子10,10Aを基本構成として、例えば、図10で示されるように、第3半導体領域R3が省略された半導体基板1Cを有する、太陽電池素子10Cが採用されてもよい。但し、上述したように、例えば、半導体基板1の第2表面1bに沿って第3半導体領域R3が形成されている部分が大きい程、第3半導体領域R3による電界効果を向上させることができる。また、例えば、第3半導体領域R3,R3Bの少なくとも一部が、第1半導体領域R1とパッシベーション層3との間に位置していれば、第3半導体領域R3,R3B上に形成されたパッシベーション層3によって第3半導体領域R3,R3Bの結晶欠陥が不動態化され得る。これにより、例えば、第3半導体領域R3による電界効果が強められる。その結果、半導体基板1において第2表面1bの近傍における少数キャリアの再結合が低減され得る。したがって、例えば、PERC型の太陽電池素子10,10Aにおける光電変換効率が向上し得る。
<2-2. Third Embodiment>
For example, as shown in FIG. 9, the solar cell element 10 </ b> B in which the third semiconductor region R <b> 3 is a relatively small third semiconductor region R <b> 3 </ b> B as the basic configuration of the solar cell elements 10, 10 </ b> A according to the above embodiments. May be adopted. In the example of FIG. 9, the third semiconductor region R3B is formed only in a portion between the first semiconductor region R1 and each through hole H1. Furthermore, the solar cell element 10C having the semiconductor substrate 1C from which the third semiconductor region R3 is omitted as shown in FIG. May be. However, as described above, for example, the larger the portion where the third semiconductor region R3 is formed along the second surface 1b of the semiconductor substrate 1, the more the field effect by the third semiconductor region R3 can be improved. Further, for example, if at least a part of the third semiconductor regions R3 and R3B is located between the first semiconductor region R1 and the passivation layer 3, the passivation layer formed on the third semiconductor regions R3 and R3B. 3 can passivate crystal defects in the third semiconductor regions R3 and R3B. Thereby, for example, the field effect by the third semiconductor region R3 is enhanced. As a result, minority carrier recombination in the vicinity of the second surface 1b in the semiconductor substrate 1 can be reduced. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell elements 10 and 10A can be improved.

<2−3.第4実施形態>
上記各実施形態に係る太陽電池素子10,10A,10B,10Cを基本構成として、例えば、図11で示されるように、第2バスバー電極5aがパッシベーション層3を貫通していない第2バスバー電極5aDとされた裏面電極5Dを有する、太陽電池素子10Dが採用されてもよい。図11の例では、第2バスバー電極5aDは、例えば、集電電極層6とは直接接続しているが、第3半導体領域R3には直接接続していない。これにより、例えば、パッシベーション層3の面積をより大きくすることができる。その結果、例えば、太陽電池素子10Dにおける光電変換効率が向上し得る。
<2-3. Fourth Embodiment>
For example, as shown in FIG. 11, the second bus bar electrode 5aD in which the second bus bar electrode 5a does not penetrate the passivation layer 3 has the basic configuration of the solar cell elements 10, 10A, 10B, and 10C according to the above embodiments. The solar cell element 10 </ b> D having the back surface electrode 5 </ b> D may be employed. In the example of FIG. 11, for example, the second bus bar electrode 5aD is directly connected to the collector electrode layer 6, but is not directly connected to the third semiconductor region R3. Thereby, for example, the area of the passivation layer 3 can be increased. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 10D can be improved.

<2−4.第5実施形態>
上記各実施形態に係る太陽電池素子10,10A,10B,10C,10Dを基本構成として、例えば、図12で示されるように、第2フィンガー電極5bが省略された裏面電極5Eを有する、太陽電池素子10Eが採用されてもよい。但し、例えば、第2フィンガー電極5bを存在させれば、第2バスバー電極5aの幅および長さを低減することができる。これにより、例えば、第2バスバー電極5aがパッシベーション層3を貫通する部分が減少する。その結果、例えば、パッシベーション層3の劣化あるいは減少が低減され得る。したがって、例えば、パッシベーション層3による電界効果によって、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。
<2-4. Fifth Embodiment>
A solar cell having a back electrode 5E in which the second finger electrode 5b is omitted as shown in FIG. 12, for example, with the solar cell elements 10, 10A, 10B, 10C, and 10D according to the above embodiments as a basic configuration. The element 10E may be employed. However, for example, if the second finger electrode 5b is present, the width and length of the second bus bar electrode 5a can be reduced. Thereby, for example, the portion where the second bus bar electrode 5a penetrates the passivation layer 3 is reduced. As a result, for example, deterioration or reduction of the passivation layer 3 can be reduced. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved by the electric field effect of the passivation layer 3.

<2−5.第6実施形態>
上記各実施形態に係る太陽電池素子10,10A,10B,10C,10D,10Eを基本構成として、例えば、図13で示されるように、第2バスバー電極5aが省略された裏面電極5Fを有する、太陽電池素子10Fが採用されてもよい。このとき、例えば、第2フィンガー電極5bが省略されてもよい。このような構造の場合には、超音波はんだ付けを用いることで、ITOなどから成る集電電極層6に帯状の銅箔等で構成される配線材を接合することができる。但し、例えば、第2バスバー電極5aを存在させれば、集電電極層6で集められる電気を、第2バスバー電極5aを介して外部に効率良く出力させることができる。その結果、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。
<2-5. Sixth Embodiment>
The solar cell elements 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E according to each of the above embodiments have a back surface electrode 5F in which the second bus bar electrode 5a is omitted, as shown in FIG. 13, for example, The solar cell element 10F may be employed. At this time, for example, the second finger electrode 5b may be omitted. In the case of such a structure, by using ultrasonic soldering, a wiring material composed of a strip-shaped copper foil or the like can be joined to the collecting electrode layer 6 made of ITO or the like. However, for example, if the second bus bar electrode 5a is present, the electricity collected by the current collecting electrode layer 6 can be efficiently output to the outside via the second bus bar electrode 5a. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved.

<2−6.第7実施形態>
上記第2、第3、第4および第6実施形態に係る太陽電池素子10,10A,10B,10C,10D,10Fを基本構成として、例えば、図14で示されるように、第2フィンガー電極5bがパッシベーション層3と集電電極層6との間に位置している第2フィンガー電極5bGとされた裏面電極5Gを有する、太陽電池素子10Gが採用されてもよい。図14の例では、裏面電極5Gの第2フィンガー電極5bGが保護層7A上に位置している。この場合、例えば、第2フィンガー電極5bGは、集電用貫通孔H1nを介して第3半導体領域R3と直接接続していてもよい。このような第2フィンガー電極5bGは、例えば、集電電極層6が形成される前に保護層7A上の細長い領域に形成され得る。
<2-6. Seventh Embodiment>
With the solar cell elements 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10F according to the second, third, fourth, and sixth embodiments as basic configurations, for example, as shown in FIG. 14, the second finger electrode 5b A solar cell element 10G having a back electrode 5G which is a second finger electrode 5bG located between the passivation layer 3 and the collector electrode layer 6 may be employed. In the example of FIG. 14, the second finger electrode 5bG of the back electrode 5G is located on the protective layer 7A. In this case, for example, the second finger electrode 5bG may be directly connected to the third semiconductor region R3 via the current collecting through hole H1n. Such a second finger electrode 5bG can be formed, for example, in an elongated region on the protective layer 7A before the current collecting electrode layer 6 is formed.

さらに、ここで、例えば、図15で示されるように、保護層7Aが省略されてもよい。図15の例では、第2フィンガー電極5bGがパッシベーション層3と集電電極層6との間に位置している第2フィンガー電極5bHとされた裏面電極5Hを有する、太陽電池素子10Hが採用されている。具体的には、裏面電極5Hの第2フィンガー電極5bHがパッシベーション層3上に位置している。この場合にも、例えば、第2フィンガー電極5bHは、集電用貫通孔H1nを介して第3半導体領域R3と直接接続していてもよい。   Further, for example, as shown in FIG. 15, the protective layer 7A may be omitted. In the example of FIG. 15, the solar cell element 10 </ b> H having the back electrode 5 </ b> H that is the second finger electrode 5 b </ i> H in which the second finger electrode 5 b </ i> G is positioned between the passivation layer 3 and the collector electrode layer 6 is employed. ing. Specifically, the second finger electrode 5 b H of the back electrode 5 H is located on the passivation layer 3. Also in this case, for example, the second finger electrode 5bH may be directly connected to the third semiconductor region R3 via the current collecting through hole H1n.

このような第2フィンガー電極5bHは、例えば、集電電極層6が形成される前にパッシベーション層3上の細長い領域に形成される。この場合、例えば、パッシベーション層3上の細長い領域に、第2フィンガー電極5bHを形成するための導電性ペーストを塗布した後に、該導電性ペーストを加熱することで、パッシベーション層3上に細長い第2フィンガー電極5bHを形成することができる。このとき、例えば、導電性ペーストとして、熱硬化型の導電性樹脂が採用されれば、金属ペーストの焼成温度である700℃から800℃程度の温度と比較して、100℃から150℃程度の比較的低い温度までの加熱で第2フィンガー電極5bHが形成される。このため、例えば、第2フィンガー電極5bHを形成するための導電性ペーストによるパッシベーション層3のファイヤースルーが生じにくい。これにより、例えば、パッシベーション層3の減少および劣化が低減され得る。その結果、例えば、パッシベーション層3による電界効果が低減されにくい。したがって、例えば、PERC型の太陽電池素子10における光電変換効率が向上し得る。また、例えば、第2フィンガー電極5bG、5bHが集電電極層6によって保護されるので、第2フィンガー電極5bG、5bHの酸化などの劣化が生じにくくなり、太陽電池素子10G,10Hの耐候性能が向上する。   Such a second finger electrode 5bH is formed in an elongated region on the passivation layer 3 before the current collecting electrode layer 6 is formed, for example. In this case, for example, after applying a conductive paste for forming the second finger electrode 5bH to the elongated region on the passivation layer 3, the conductive paste is heated, whereby the second elongated layer is formed on the passivation layer 3. The finger electrode 5bH can be formed. At this time, for example, if a thermosetting conductive resin is used as the conductive paste, the temperature is about 100 ° C. to 150 ° C. compared to the temperature of 700 ° C. to 800 ° C. which is the firing temperature of the metal paste. The second finger electrode 5bH is formed by heating to a relatively low temperature. For this reason, for example, the fire-through of the passivation layer 3 with the conductive paste for forming the second finger electrode 5bH is unlikely to occur. Thereby, for example, reduction and deterioration of the passivation layer 3 can be reduced. As a result, for example, the electric field effect due to the passivation layer 3 is difficult to be reduced. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the PERC type solar cell element 10 can be improved. In addition, for example, since the second finger electrodes 5bG and 5bH are protected by the current collecting electrode layer 6, deterioration such as oxidation of the second finger electrodes 5bG and 5bH hardly occurs, and the weather resistance performance of the solar cell elements 10G and 10H is improved. improves.

<3.その他>
上記第1、第2、第3、第4、第6および第7実施形態において、例えば、第2フィンガー電極5b,5bG,5bHを形成するための導電性ペーストとして、紫外線等の特定の波長の光の照射に応じて硬化する光硬化型の導電性樹脂が採用されてもよい。この場合には、例えば、第2フィンガー電極5b,5bG,5bHは、加熱によらずに形成され得る。これにより、例えば、パッシベーション層3の減少および劣化ならびに集電電極層6の劣化等が生じにくい。
<3. Other>
In the first, second, third, fourth, sixth, and seventh embodiments, for example, as a conductive paste for forming the second finger electrodes 5b, 5bG, and 5bH, a specific wavelength such as ultraviolet rays is used. A photo-curing conductive resin that cures in response to light irradiation may be employed. In this case, for example, the second finger electrodes 5b, 5bG, 5bH can be formed without heating. Thereby, for example, the decrease and deterioration of the passivation layer 3 and the deterioration of the collecting electrode layer 6 are less likely to occur.

上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。例えば上述の説明では、第1B工程ST1Bでは、半導体基板1の第1表面1aにのみにテクスチャを形成するようにしたが、第2表面1bにもテクスチャを形成し、太陽電池素子の裏面10b側の光の反射を低減するようにしてもよい。   It goes without saying that all or a part of each of the above embodiments and various modifications can be appropriately combined within a consistent range. For example, in the above description, in the first B step ST1B, the texture is formed only on the first surface 1a of the semiconductor substrate 1, but the texture is also formed on the second surface 1b, and the back surface 10b side of the solar cell element is formed. The reflection of light may be reduced.

1 半導体基板
1a 第1表面
1b 第2表面
3 パッシベーション層
4 表面電極
4a 第1バスバー電極
4b 第1フィンガー電極
5,5D,5E,5F,5G,5H 裏面電極
5a,5aD 第2バスバー電極
5b,5bG,5bH 第2フィンガー電極
6 集電電極層
7A 保護層
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H 太陽電池素子
A1 第1領域
A2 第2領域
A3 第3領域
H1 貫通孔
H11 第1貫通孔
H12 第2貫通孔
H1n 集電用貫通孔
H1o 出力用貫通孔
L1 不純物含有層
R1 第1半導体領域
R2 第2半導体領域
R3 第3半導体領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 1a 1st surface 1b 2nd surface 3 Passivation layer 4 Surface electrode 4a 1st bus-bar electrode 4b 1st finger electrode 5, 5D, 5E, 5F, 5G, 5H Back surface electrode 5a, 5aD 2nd bus-bar electrode 5b, 5bG , 5bH Second finger electrode 6 Current collecting electrode layer 7A Protective layer 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H Solar cell element A1 1st area A2 2nd area A3 3rd area H1 Through hole H11 First through hole H12 Second through hole H1n Current collecting through hole H1o Output through hole L1 Impurity-containing layer R1 First semiconductor region R2 Second semiconductor region R3 Third semiconductor region

Claims (11)

第1表面および該第1表面とは逆の方向を向いた第2表面を有している半導体基板と、
前記第2表面上に位置し、1以上の貫通孔を有しているパッシベーション層と、
該パッシベーション層を覆うように位置し、透光性を有する集電電極層と、を備え、
前記半導体基板は、前記第2表面側に位置している第1導電型の第1半導体領域と、前記第1表面側に位置している前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2半導体領域と、を含み、
前記集電電極層の一部は、前記1以上の貫通孔の少なくとも1つの貫通孔の内部に位置している、太陽電池素子。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface facing away from the first surface;
A passivation layer located on the second surface and having one or more through holes;
A current-collecting electrode layer located so as to cover the passivation layer and having translucency,
The semiconductor substrate includes a first conductivity type first semiconductor region located on the second surface side and a second conductivity type second semiconductor type different from the first conductivity type located on the first surface side. 2 semiconductor regions,
A part of said current collection electrode layer is a solar cell element located in the inside of at least 1 through-hole of said 1 or more through-holes.
請求項1に記載の太陽電池素子であって、
前記半導体基板は、前記第1半導体領域と前記少なくとも1つの貫通孔との間に位置しており、前記第1半導体領域よりも高い前記第1導電型の不純物濃度を有している第3半導体領域をさらに含んでいる、太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 1,
The semiconductor substrate is located between the first semiconductor region and the at least one through hole, and has a third conductivity type impurity concentration higher than that of the first semiconductor region. A solar cell element further comprising a region.
請求項2に記載の太陽電池素子であって、
前記少なくとも1つの貫通孔は、第1貫通孔と第2貫通孔とを含み、
前記第3半導体領域は、前記第1半導体領域と前記第1貫通孔との間に位置している第1領域と、前記第1半導体領域と前記第2貫通孔との間に位置している第2領域と、前記第1半導体領域と前記パッシベーション層との間に位置し、前記第1領域と前記第2領域とをつないでいる第3領域と、を含んでいる、太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 2,
The at least one through hole includes a first through hole and a second through hole,
The third semiconductor region is located between the first semiconductor region and the first through hole, and the first region located between the first semiconductor region and the second through hole. A solar cell element including a second region and a third region located between the first semiconductor region and the passivation layer and connecting the first region and the second region.
請求項1から請求項3の何れか1つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層に接続し、前記集電電極層を平面視した場合に直線状に位置しているバスバー電極、をさらに備えている、太陽電池素子。
The solar cell element according to any one of claims 1 to 3, wherein
A solar cell element, further comprising: a bus bar electrode connected to the collector electrode layer and positioned linearly when the collector electrode layer is viewed in plan.
請求項2または請求項3に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層に接続し、前記集電電極層を平面視した場合に直線状に位置しているバスバー電極、をさらに備え、
前記1以上の貫通孔は、前記バスバー電極が位置している出力用貫通孔、をさらに含み、
前記バスバー電極は、前記出力用貫通孔を介して前記第3半導体領域に接続している、太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 2 or 3, wherein
A bus bar electrode connected to the current collecting electrode layer and positioned in a straight line when the current collecting electrode layer is viewed in plan, further comprising:
The one or more through holes further include an output through hole in which the bus bar electrode is located,
The bus bar electrode is a solar cell element connected to the third semiconductor region through the output through hole.
請求項4または請求項5に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層上または前記パッシベーション層と前記集電電極層との間に位置し、前記バスバー電極に接続している細長いフィンガー電極、を備えている、太陽電池素子。
The solar cell element according to claim 4 or 5, wherein
A solar cell element comprising: an elongated finger electrode located on the current collecting electrode layer or between the passivation layer and the current collecting electrode layer and connected to the bus bar electrode.
請求項1から請求項6の何れか1つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記第1導電型はp型であり、
前記第2導電型はn型であり、
前記パッシベーション層の素材は酸化アルミニウムを含んでいる、太陽電池素子。
The solar cell element according to any one of claims 1 to 6,
The first conductivity type is p-type;
The second conductivity type is n-type;
The material for the passivation layer is a solar cell element containing aluminum oxide.
請求項1から請求項7の何れか1つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記パッシベーション層と前記集電電極層との間に位置している保護層、をさらに備えている、太陽電池素子。
The solar cell element according to any one of claims 1 to 7,
The solar cell element further provided with the protective layer located between the said passivation layer and the said current collection electrode layer.
請求項1から請求項8の何れか1つの請求項に記載の太陽電池素子であって、
前記集電電極層の素材は酸化インジウムスズを含んでいる、太陽電池素子。
The solar cell element according to any one of claims 1 to 8,
A material for the current collecting electrode layer is a solar cell element containing indium tin oxide.
第1表面および該第1表面とは逆の方向を向いた第2表面を有しているとともに、前記第2表面側の領域に位置し、第1導電型を有している第1半導体領域と、前記第1表面側の領域に位置し、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有している第2半導体領域と、を含んでいる半導体基板を準備することと、
前記第2表面上に前記第1導電型の不純物となる元素を含んでいる不純物含有層を形成することと、
前記第2表面上に前記不純物含有層が形成された前記半導体基板を加熱することで、前記半導体基板のうちの前記不純物含有層と接している前記第2表面側の表層部に、前記第1半導体領域よりも高い前記第1導電型の不純物の濃度を有している第3半導体領域を形成することと、
前記第2表面上から前記不純物含有層を除去することと、
前記第2表面上に、1以上の貫通孔を有するようにパッシベーション層を形成することと、
前記パッシベーション層を覆うように透光性を有している集電電極層を形成することと、を有している、太陽電池素子の製造方法。
A first semiconductor region having a first conductivity type and a first surface and a second surface facing in a direction opposite to the first surface and located in a region on the second surface side And preparing a semiconductor substrate including a second semiconductor region located in the region on the first surface side and having a second conductivity type different from the first conductivity type;
Forming an impurity-containing layer containing an element which becomes the impurity of the first conductivity type on the second surface;
By heating the semiconductor substrate on which the impurity-containing layer is formed on the second surface, the surface layer portion on the second surface side that is in contact with the impurity-containing layer of the semiconductor substrate has the first surface Forming a third semiconductor region having a concentration of the first conductivity type impurity higher than that of the semiconductor region;
Removing the impurity-containing layer from the second surface;
Forming a passivation layer on the second surface so as to have one or more through holes;
Forming a translucent collecting electrode layer so as to cover the passivation layer.
請求項10に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記パッシベーション層上または前記集電電極層上の細長い領域に、熱硬化型の導電性樹脂を塗布することと、
前記熱硬化型の導電性樹脂を加熱することで、前記パッシベーション層上または前記集電電極層上に細長いフィンガー電極を形成することと、をさらに有している、太陽電池素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solar cell element according to claim 10,
Applying a thermosetting conductive resin to an elongated region on the passivation layer or the collecting electrode layer;
A method of manufacturing a solar cell element, further comprising: forming elongate finger electrodes on the passivation layer or the collecting electrode layer by heating the thermosetting conductive resin.
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