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JP2008034609A - 太陽電池素子及びこれを用いた太陽電池モジュール、並びに、これらの製造方法 - Google Patents

太陽電池素子及びこれを用いた太陽電池モジュール、並びに、これらの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構成で且つ高効率な太陽電池素子などを提供する。
【解決手段】一導電型を示す半導体基板１と、半導体基板１の一主面に形成され、一導電型と逆の導電型を示す第一逆導電型層２と、半導体基板１の一主面から他主面に至り、内壁が第二逆導電型層６或いは第一絶縁材料層６で覆われた複数の貫通孔３と、一主面側から貫通孔６内を介して他主面側に至るように形成され、第一逆導電型層２と接続された第一電極４と、他主面上に形成され、第一電極４と極性を異にする第二電極５と、他主面と第一電極４との間に介在された第二絶縁材料層７とを有して成る太陽電池素子２０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は太陽電池素子及びこれを用いた太陽電池モジュール、並びに、これらの製造方法に関するものである。
現在主流の結晶型シリコン太陽電池を高効率化する方法の一つとして、図１５に示すスルーホール型太陽電池に代表されるように、太陽電池素子の受光面側に形成された電極の面積を減らして受光面積を大きくするという方法が検討されている。
スルーホール型太陽電池素子とは、受光面側から裏面側への貫通パスを設けることで、従来太陽電池素子の受光面側に存在していた電極をなくす、もしくは減らすことによって太陽電池素子の受光面積を向上させ、高効率化を図るというものである。例えば、第一導電型の結晶基板表面上に順次第一導電型の化合物半導体層、第二導電型の化合物半導体層を順次積層し、スルーホールを介して受光面側電極を裏面側に回すという構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、スルーホールの裏面側周辺に逆導電型層を広げた構造を有する太陽電池素子も示されている（例えば、特許文献２参照）。図１５（ａ）はその構造を示す断面図、図１５（ｂ）は正面図（受光面側）、図１５（ｃ）は背面図（裏面構造）を示したものである。
この太陽電池素子の製造方法としては、まず一導電型（例えばP型）を示す半導体基板１に機械的ドリルなどにより多数の貫通孔３を設けた後、貫通孔３の内壁を含む半導体基板１の両面に逆導電型（例えばN型）拡散層２（一主面側逆導電型層４２ａ、貫通孔逆導電型層４２ｂ、他主面側逆導電型層４２ｃ）が形成される。このとき裏面側には他主面側逆導電型層４２ｃを形成しない領域が必要となる。その後、裏面側の他主面側逆導電型層４２ｃ上および貫通孔３内に第一電極４（貫通孔電極４４ｂ、他主面側電極４４ｃ）を、他主面側逆導電型層４２ｃを形成していない領域に第二電極４５を形成し、一主面側電極４４ａを貫通孔電極４４ｂと接続することで太陽電池素子が完成する。
このような太陽電池素子は、例えば銅箔をはんだで被覆した配線材で接続することを繰り返すことで、太陽電池素子同士を接続することによって太陽電池モジュールを構成する。
特開昭６３−２１１７７３号公報 特表２００２−５００８２５号公報 特開２００３−１９７９４０号公報 特開２００１−１１８４２５号公報
しかしながら、上述した従来のスルーホール型太陽電池素子では、裏面側に存在するP型領域とN型領域との絶縁を確実なものにするため、電極同士を十分に離して形成すること、或いは、両電極間に所定の絶縁溝をレーザーやグルーブなどの機械的方法で形成したり、薬品やペーストなどを用いた化学処理などによって形成する必要がある。それ故、発電に寄与しない領域を必要以上に広く取る必要があり、また、絶縁溝を形成することによって太陽電池素子の機械的強度の低下を招くといった問題があった。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で且つ高効率な太陽電池素子およびそれを用いた太陽電池モジュール、並びにそれらの製造方法を提供するものである。
本発明の太陽電池素子は、一導電型を示す半導体基板と、前記半導体基板の一主面に形成され、前記一導電型と逆の導電型を示す第一逆導電型層と、前記半導体基板の一主面から他主面に至り、内壁が第二逆導電型層或いは第一絶縁材料層で覆われた複数の貫通孔と、前記一主面側から前記貫通孔内を介して前記他主面側に至るように形成され、前記第一逆導電型層と接続された第一電極と、前記他主面上に形成され、前記第一電極と極性を異にする第二電極と、前記他主面と前記第一電極との間に介在された第二絶縁材料層とを有してなるものである。
また、前記第二絶縁材料層は、酸素化合物或いは窒素化合物を主成分とすることを特徴とする。
また、前記第二絶縁材料層は、水素を含有することを特徴とする。
また、前記他主面上で、前記第一電極と前記第二電極との間に介在された第三絶縁材料層、をさらに有することを特徴とする。
また、前記他主面と前記第二電極との間に、前記一導電型を示す高濃度ドープ層が存在することを特徴とする。
また、前記第二電極はアルミニウムを主成分とすることを特徴とする。
また、前記第一電極は、前記一主面上に廻り込むように存在することを特徴とする。
また、前記一主面は、幅及び高さが２μｍ以下であり、且つ、アスペクト比が０．１〜２を満たす多数の凸部を有することを特徴とする。
また、前記一主面のシート抵抗は６０〜３００Ω／□であることを特徴とする。
また本発明の太陽電池モジュールは、上述の太陽電池素子を複数接続して成るものであって、一の太陽電池素子及び他の太陽電池素子は、それらの他主面に接合された配線材を用いて互いに接続されるものである。
さらに本発明の太陽電池素子の製造方法は、上述の太陽電池素子の製造方法であって、前記他主面に、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層を形成する工程と、前記絶縁材料層が形成された前記半導体基板に、前記複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、前記絶縁材料層が被覆されていない領域の少なくと一部を他の導電型に反転させる工程とを有するものである。
またさらに本発明の太陽電池素子の製造方法は、上述の太陽電池素子の製造方法であって、前記半導体基板に前記複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、所定領域を他の導電型に反転させる工程と、前記所定領域を除く領域の少なくとも一部を、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層で被覆する工程とを有するものである。
さらにまた本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、上述の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池素子の一主面側を下方に向けて所定の基体上に載置し、上方から配線材を接触させる工程を有するものである。
本発明の太陽電池素子は、一導電型を示す半導体基板と、前記半導体基板の一主面に形成され、前記一導電型と逆の導電型を示す第一逆導電型層と、前記半導体基板の一主面から他主面に至り、内壁が第二逆導電型層或いは第一絶縁材料層で覆われた複数の貫通孔と、前記一主面側から前記貫通孔内を介して前記他主面側に至るように形成され、前記第一逆導電型層と接続された第一電極と、前記他主面上に形成され、前記第一電極と極性を異にする第二電極と、前記他主面と前記第一電極との間に介在された第二絶縁材料層とを有してなることから、半導体基板の他主面に逆導電型層を設けることなく、半導体基板の一導電型領域と第一電極との間の絶縁を図ることができるため、第二電極の形成領域をより広くして太陽電池素子の特性向上を図ることが可能となる。しかも、機械的方法や化学処理等によって絶縁溝を形成する必要がないため、太陽電池素子の機械的強度の低下を招くこともない。
また、前記第二絶縁材料層は、酸素化合物或いは窒素化合物を主成分とすることが好ましく、これによって、リーク電流の発生等を抑制することができるとともに、界面におけるパッシベーション効果によって半導体基板の他主面の表面再結合速度を低減させて、太陽電池素子の出力特性を向上させることが可能になる。
また、前記第二絶縁材料層は水素を含有することが好ましく、これによって、半導体基板への水素供給が行われて半導体基板の粒界が効果的にパッシベートされ、上記出力特性をさらに向上させることができる。
また、前記他主面上で、前記第一電極と前記第二電極との間に介在された第三絶縁材料層をさらに有することが好ましく、これによって、両電極間でのリーク電流の発生を抑制することが可能となる。
また、前記他主面と前記第二電極との間に、前記一導電型を示す高濃度ドープ層が存在することが好ましく、これによって、半導体基板の他主面表面近傍でのキャリア再結合による効率低下を防ぐことができ、半導体基板と第二電極の間にオーミックコンタクトを得ることができる。特に、前記第二電極はアルミニウムを主成分とすることが好ましく、これによって、第二電極を形成すると同時に、P型半導体基板に対して高濃度ドープ層を形成することができる。
また、前記第一電極は、前記一主面上に廻り込むように存在することが好ましく、これによって、半導体基板中で生成されたキャリアを第一逆導電型層を通じて効率よく集電することができ、貫通孔内を介して他主面側から上記キャリアを取り出すことができる。
また、前記一主面は、幅及び高さが２μｍ以下であり、且つ、アスペクト比が０．１〜２を満たす多数の凸部を有することが好ましく、これによって、反射率が低減し太陽光が半導体基板内へ多く吸収されるため太陽電池素子の特性を向上させることができる。
また、前記一主面のシート抵抗は６０〜３００Ω／□であることが好ましく、これによって、受光面での表面再結合の増大及び表面抵抗の増大を抑えることができ、特に、上記微細な突起と組み合わせることによって、太陽電池を形成したときの短絡電流を大幅に増大させることができる。
また本発明の太陽電池モジュールは、上述の太陽電池素子を複数接続して成るものであって、一の太陽電池素子及び他の太陽電池素子は、それらの他主面に接合された配線材を用いて互いに接続されるものであることから、配線材を折り曲げて一主面側にもってくる必要もなく、簡素な構成で配線材の電極からの剥離を抑制することができる。
さらに本発明の太陽電池素子の製造方法は、上述の太陽電池素子の製造方法であって、前記他主面に、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層を形成する工程と、前記絶縁材料層が形成された前記半導体基板に、前記複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、前記絶縁材料層が被覆されていない領域の少なくと一部を他の導電型に反転させる工程とを有することから、絶縁材料層を導電型の反転を防止する層とすることで、極めて簡易に所望の部位のみを反転させることができる。この場合に、絶縁材料層中に水素を含有していれば、導電型の反転工程中において半導体基板への水素供給が行われて半導体基板の粒界が効果的にパッシベートされ、上記出力特性をさらに向上させることができる。
またさらに本発明の太陽電池素子の製造方法は、上述の太陽電池素子の製造方法であって、前記半導体基板に前記複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、所定領域を他の導電型に反転させる工程と、前記所定領域を除く領域の少なくとも一部を、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層で被覆する工程とを有することから、絶縁材料層の熱による劣化、並びに、拡散防止膜として要求特性を考慮することなく、所望の材料を用いて絶縁材料層を構成することができる。
さらにまた本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、上述の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池素子の一主面側を下方に向けて所定の基体上に載置し、上方から配線材を接触させる工程を有することから、安定して配線材を接着させることができ、配線工程における太陽電池素子のクラックや割れ等を抑制することができ、他主面側に形成された電極上に配線材を設ければよいため、太陽電池素子の上下を引っくり返したりする必要がなく工程が煩雑になることを抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
≪太陽電池素子≫
図１は本発明の太陽電池素子の一実施形態を示す断面図である。
以下、一導電型を示す半導体基板１として、P型のシリコン基板を使用する場合を例にとり説明する。なお、Ｎ型のシリコン基板を用いても良いのは言うまでもなく、その場合には電極の極性を逆にすればよい。
P型シリコン基板１には、その一主面（受光面）から他主面（裏面）に貫通する貫通孔３が複数設けられている。貫通孔３の内壁は、リンなどを拡散させることによってN型の逆導電型層、或いは酸化膜や窒化膜などからなる第一絶縁材料層が形成されている。
この半導体基板１の一主面は、リンなどを拡散させることによってN型の逆導電型層２が形成されている。
第一電極４は、一主面側から貫通孔内を介して他主面側に至るように形成され、逆導電型層２と接続される電極であり、図１に示すように、一主面側電極４ａ、貫通孔電極４ｂおよび他主面側電極４ｃで構成される。第一電極４は、銀などを主成分とした材料によって形成される。
ここで、第一電極４は、一主面上に廻り込むように存在することが好ましい。例えば、図２（ａ）に示されるように、さらに一主面上に線状の集電部を有することが好ましい。つまり、一主面側電極４ａは複数のラインにより構成されているとともに、このラインは貫通孔電極４ｂの少なくとも１つと接続される。これにより、半導体基板１中で生成されたキャリアを効率よく集電することができ、貫通孔電極４ｂを通して、裏面側の他主面側電極４ｃから取り出すことができる。また、図２（ｂ）に示すように、一主面側電極４ａは少なくとも貫通孔電極４ｂ上に形成されたポイント状であってもよく、このようにポイント状にすることによって、半導体基板１に吸収される受光量を多くすることができる。
なお、他主面側電極４ｃは、後述するように、例えば、酸化膜、窒化膜或いはそれらの混合膜等からなる第二絶縁材料層７を介して、半導体基板１の他主面上に形成される。
高濃度ドープ層９は、半導体基板１の他主面の貫通孔近傍以外の略全面に、ボロンやアルミニウムを高濃度に拡散してなるものであり、半導体基板１の他主面と後述の第二電極５との間に位置するように形成される。ここで、高濃度とは、半導体基板１における一導電型不純物の濃度よりも不純物濃度が大きいことを意味する。この高濃度ドープ層９は、半導体基板１の他主面の全領域の７０％以上９０％以下に形成されることが好ましい。７０％以上とすることで、太陽電池素子の出力特性を効果的に向上させることができ、９０％以下とすることで、外部取出電極である他主面側電極４ｃの面積を確保して抵抗損失を低減することが可能となる。
第二電極５は、半導体基板の他主面上に位置し且つ第一電極４と極性を異にするものであり、アルミニウムや銀を主成分とする材料によって構成された集電電極５ｂと、該集電電極５ｂと接続され銀などを主成分とする出力取出電極５ａとで構成される。なお、集電電極５ｂは、上述の高濃度ドープ層９上に形成することが好ましく、これによって半導体基板１中で生成されたキャリア（電子、正孔）を効率よく集電することができる。また、集電電極５ｂは、基板内で吸収されなかった光を再び基板内へ反射させて光電流を増加させる役割をも有し得る。さらに、アルミニウムを用いることで、集電電極５ｂを形成する際に、高濃度ドープ層９を同時に形成することができる。
また、高濃度ドープ層９が形成されていない半導体基板１の他主面の略全面を、少なくとも第二絶縁材料層７を含む絶縁材料層で覆うことにより、半導体基板１と第一電極４とが直接接触しないため、デッドレイヤーの形成を避けることができる。しかも、第二絶縁材料層７として酸化膜や窒化膜を用いる場合には、パッシベーション効果によって半導体基板１の他主面の表面再結合速度を低減させて太陽電池素子の出力特性を向上させることが可能になる。さらに、これらの絶縁材料層に水素を含有させればパッシベーション効果がさらに向上させることが可能になる。水素含有の絶縁材料層として、例えば、他の導電型を示す水素化アモルファスシリコン膜を用いても構わない。また、半導体基板と他の導電型を示す水素化アモルファスシリコン膜の間にノンドープ型（i型）の水素化アモルファスシリコン膜を設けても構わない。
また、隣接する第一電極４（他主面側電極４ｃ）と第二電極５（集電電極５ｂ）との距離は０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲とすることで、リーク電流の発生を抑制しつつ、高濃度ドープ層９の領域を広くして太陽電池素子の特性向上を図ることが可能になる。
また、半導体基板１の他主面上で第一電極４（他主面側電極４ｃ）と第二電極５（集電電極５ｂ）との間に、第三絶縁材料層８が形成されていることが好ましく、これによってリーク電流の発生を抑制することができる。特に、第三絶縁材料層８に水素を含有させれば、パッシベーション効果をも得ることができる。水素含有の絶縁材料層として、例えば、ノンドープ型（i型）の水素化アモルファスシリコン膜を用いても構わない。
なお、半導体基板１の一主面は、幅と高さが２μｍ以下であり、アスペクト比が０．１〜２の微細な凸部が多数形成されていることが好ましく、これによって、反射率が低減し太陽光が半導体基板内へ多く吸収されるため太陽電池素子の特性を向上させることができる。また、一主面のシート抵抗が６０〜３００Ω／□であることが好ましく、この範囲とすることで受光面での表面再結合の増大及び表面抵抗の増大を抑えることができ、特に、上記微細な突起と組み合わせることによって、太陽電池を形成したときの短絡電流を大幅に増大させることができる。なお、シート抵抗の値は、四探針法により測定することができ、半導体基板の表面に一直線上に並んだ４本の金属針を加圧しながら接触させ、外側の２本の針に電流を流したときに、内側の２本の針の間に発生した電圧を測定し、この電圧と流した電流からオームの法則によって抵抗値が求められる。
≪太陽電池モジュール≫
上述した本発明の太陽電池素子は、通常、複数接続されて太陽電池モジュールとして構成される。
太陽電池モジュールの代表的構造図を図４に示す。図４は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す図であり、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は正面図である。
図４（ａ）に示すように、ガラス等からなる透明部材２２の上に、透明のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）等からなる表側充填材２４と、配線材２１によって接続された複数の太陽電池素子２０と、ＥＶＡ等からなる裏側充填材２５と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ裏面保護材２３と、を順次積層して、ラミネータ装置の中で脱気・加熱して押圧することによって一体化させ、太陽電池モジュール３０を完成することができる。
配線材２１としては、通常、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを所定の長さに切断してなるものが好適に用いられ、これを太陽電池素子の電極上に半田付けして使用される。本発明の太陽電池素子２０は、他主面に第一電極及び第二電極を有することから、図４（ａ）に示されるように、配線材２１は太陽電池素子２０の他主面に設けられた電極と接続して設ければよく、配線材２１を折り曲げて一主面側にもってくる必要もなく、配線材２１の電極からの剥離を抑制することができる。
また、配線材２１を用いた太陽電池素子同士の接続パターンとしては、図５（ａ）に示すように、第一の太陽電池素子２０ａの第一電極４（他主面側電極４ｃ）がこれと隣接する第二の太陽電池素子２０ｂの第二電極５（出力取出電極５ａ）に接続されているとともに、第一の太陽電池素子２０ａの第二電極５（出力取出電極５ａ）は第三の太陽電池素子２０ｃの第一電極４（他主面側電極４ｃ）と接続することができる。
また、図５（ｂ）に示されるように、第一の太陽電池素子２０ａの第一電極４（他主面側電極４ｃ）がこれと隣接する第三の太陽電池素子２０ｃの第一電極４（他主面側電極４ｃ）に接続されるとともに、第一の太陽電池素子２０ａの第二電極５（出力取出電極５ａ）は第二の太陽電池素子２０ｂの第二電極５（出力取出電極５ａ）と接続しても良い。
なお、上述の太陽電池モジュール３０の外周には、アルミニウムなどの枠２８をはめ込むことができる。さらに、直列接続された複数の太陽電池素子２０のうち、最初の太陽電池素子及び最後の太陽電池素子の各電極の一端は、出力取出配線２６によって出力取出部である端子ボックス２７に接続される。
≪太陽電池素子の製造方法（第一実施形態）≫
本発明の太陽電池素子の製造方法の第一実施形態について、図６を用いて説明する。
＜半導体基板の準備工程＞
まず、一導電型を示す半導体基板１として、Ｐ型のシリコン基板を準備する（図６（ａ））。
シリコン基板は、単結晶シリコン基板であれば、ＦＺやＣＺ法など公知の製法で作製された単結晶シリコンインゴットから切り出すことで得られる。また、多結晶シリコン基板であれば、キャスト法や鋳型内凝固法などの公知の製法で作製された多結晶シリコンインゴットから切り出すことで得られる。また、リボン法等の引き上げ法で得られた板状シリコンを用いる場合は、この板状シリコンを所定の大きさにカットし、必要に応じて表面研磨処理等を施すことで所望のシリコン基板を得ることができる。
シリコン基板の導電型の制御は、上記各シリコンインゴット製造方法において、ドーパント元素そのもの或いはドーパント元素がシリコン中に適量含まれたドーパント材を、適量、シリコン融液中に溶かすことで実現できる。
以下、Ｂ（ボロン）あるいはＧａ（ガリウム）が、１Ｅ１５〜１Ｅ１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度ドープされたＰ型結晶シリコン基板を用いた場合について説明する。ここで、Ｇａを用いれば、基板中のＯ（酸素）とＢとが関係して生じる光劣化現象を回避できるので高効率化に好適である。また、シリコン基板の厚みは、３００μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは２５０μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下にすればよい。
なお、基板の切り出し（スライス）に伴う基板表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、この基板の受光面側及び裏面側の表層部をＮａＯＨやＫＯＨ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ１０〜２０μｍ程度エッチングし、その後、純水などで洗浄する。
＜貫通孔の形成工程＞
次に、半導体基板１の一主面から他主面に至るような貫通孔３を形成する（図６（ｂ））。
貫通孔３は、機械的ドリル、ウォータージェット或いはレーザー装置等を用いて、半導体基板１の裏面側から受光面側に向けて形成すればよい。また、用いる装置や条件において穴加工による基板への損傷が少なければ、受光面側から裏面側に向けて貫通孔３を形成してもよい。また、貫通孔３形成位置以外のところにレジストやマスクを形成し、化学エッチングによって貫通孔３を形成しても構わない。なお、貫通孔３は、一定のピッチで複数形成されることが好ましい。
＜他主面への絶縁材料層の形成工程＞
次に、半導体基板１の他主面に、第二絶縁材料層７及び第三絶縁材料層８となる絶縁材料層を形成する（図６（ｃ））。
具体的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などを、スパッタ法、蒸着法或いはＣＶＤ法などを用いて、厚さ１０ｎｍ〜５０μｍ程度で形成する。また、酸素雰囲気または大気雰囲気の熱酸化炉内で半導体基板１に熱処理を施したり、酸化膜材料をスピンコート法、スプレー法やスクリーン印刷法等の塗布法を用いて塗布・焼成することによって、酸化膜（絶縁材料層）を形成しても構わない。なお、絶縁材料層は単層膜であってもよいし、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の二層構造等からなる複数層であってもよい。
また、プラズマＣＶＤ法を用いて形成したシリコン窒化膜は、水素（Ｈ２）を含んでおり、成膜中及び成膜後の加熱により、半導体基板１内に水素（Ｈ２）を拡散させ、半導体基板１中に存在するダングリングボンド（余った化学結合手）に水素（Ｈ２）を結合させることにより、キャリアがダングリングボンドに捕まる確率を低減することができるため、パッシベーション効果を有することができる。よって、他主面の略全面にシリコン窒化膜を形成することにより、高効率な太陽電池素子を形成することが可能となる。
また、略全面に絶縁材料層を形成することで、後工程である逆導電型層（拡散層）の形成に際して、半導体基板１の裏面側に逆導電型層が形成されるのを防止することができる。特に、ＣＶＤ法や塗布法等を用いれば、絶縁材料層のみを半導体基板１の他主面側表面のみに形成することができるため好ましい。
なお、本工程の変形例として、絶縁材料層７、８の形成は、第一電極４（他主面側電極４ｃ）の形成までに行えば良く、例えば、反射防止膜１０や高濃度ドープ層９、集電電極５ｂの形成の後に行っても構わない。
＜凹凸構造の形成工程＞
次に、半導体基板１の受光面側に、光反射率の低減を効果的に行うための微細な突起（凸部）をもつ凹凸構造１ａを形成する（図６（ｄ））。
凹凸構造１ａの形成方法としては、ＮａＯＨやＫＯＨなどによるアルカリ液によるウェットエッチング法や、Ｓｉをエッチングする性質を有するエッチングガスを用いるドライエッチング法を用いることができる。
前者は、先に述べた基板表層部のダメージ層を除去するプロセスに連続して行うことができ、特に基板裏面側をエッチング防止材でマスクしない限り、基板裏面側にも凹凸構造が形成されるため好ましい（不図示）。
後者は、基本的に、処理した面（受光面側）にだけ微細な凹凸構造１ａが形成される。ドライエッチング法には様々な手法があるが、特にＲＩＥ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法）を用いると、広い波長域に渡って極めて低い光反射率に抑えられる微細な凹凸構造１ａを広い面積に渡って短時間で形成することができるので、高効率化に極めて有効である（例えば、特許文献３参照）。また、結晶の面方位に大きく影響されないで凹凸構造１ａを形成できる特徴があるので、結晶シリコン基板として多結晶シリコン基板を用いた場合でも、多結晶シリコン基板内の各結晶粒の面方位に依存しないで、基板全域に渡って低反射率を有する微細凹凸構造を一様に形成することができる。さらに、ドライエッチング法を用いれば、前工程で半導体基板１の受光面側にも絶縁材料層が形成された場合に、各種条件を調整することによって、予め受光面側の絶縁材料層を除去することなく凹凸構造１ａを形成することが可能である。
なお、上記各工程に関する変形例として、凹凸構造１ａを形成した後に、貫通孔３の形成、および絶縁材料層７、８の形成を行っても構わない。例えば、図７に示されるように、凹凸構造１ａを形成した半導体基板1に、第二絶縁材料層７及び第三絶縁材料層８となる絶縁材料層を形成し（図７（ａ））、その後に、貫通孔３を形成しても構わない（図７（ｂ））。このようにすることによって、貫通孔３内壁に絶縁材料層が形成されることもなく、工程を単純化することができる。
＜一主面への逆導電型層の形成工程＞
次に、一主面上（受光面上）に第一逆導電型層２（拡散層）を形成し、貫通孔３の内壁に逆導電型を成す第二逆導電型層６を形成する（図６（ｅ））。
逆導電型を形成するためのＮ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用いることが好ましく、シート抵抗が６０〜３００Ω／□程度のＮ＋型とする。これによって上述のＰ型バルク領域との間にＰＮ接合部が形成される。
第一逆導電型層２及び第二逆導電型層６は、ペースト状態にしたＰ２Ｏ５を半導体基板表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法、及び、Ｐ＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この第一逆導電型層２及び第二逆導電型層６は、０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成されることが好ましい。
なお、処理対象面と反対側の面にも拡散領域が形成されるような条件下では、その部分に予め絶縁材料層７、８を形成することにより、部分的に拡散を防止することができ、また、絶縁材料層７、８を形成しない場合には、反対側の面に形成された部分を後からエッチングして除去してもよい。例えば、半導体基板１の受光面側にレジスト膜を塗布し、フッ酸又はフッ酸と硝酸の混合液を用いてエッチング除去した後、レジスト膜を除去することにより行う。なお、後述するように、裏面の高濃度ドープ層９をアルミニウムペーストによって形成する場合は、Ｐ型ドープ剤であるアルミニウムを充分な濃度で充分な深さまで拡散させることができるので、既に拡散してあった浅い逆導電型層の影響は無視することができ、この高濃度ドープ層９形成位置に存在する逆導電型層は特に除去する必要がない。
なお、第一逆導電型層２及び第二逆導電型層６の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術及び条件を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。ここで水素化アモルファスシリコン膜を用いて第一逆導電型層２（或いは第二逆導電型層６）を形成する場合は、その厚さは５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下とし、結晶質シリコン膜を用いて形成する場合はその厚さは５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下とする。さらに、半導体基板１と第一逆導電型層２（第二逆導電型層６）との間に、ｉ型シリコン領域（不図示）を厚さ２０ｎｍ以下で形成してもよい。
ここで、貫通孔３の内壁には、上述の第二逆導電型層６に代えて、第二絶縁材料層７や第三絶縁材料層８と同様に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）等からなる第一絶縁材料層６を形成しても構わない。この場合、第一絶縁材料層６は、第二絶縁材料層７及び第三絶縁材料層８と同時に形成すればよく、当該絶縁材料層の形成後に導電型の反転工程を行えば、一主面側のみに逆導電型層２を形成することができる。
また、上記各工程に関する変形例として、図８に示すようにして上記構成を形成しても良い。すなわち、凹凸構造１ａを形成した半導体基板1に、複数の貫通孔3を設け（図８（ａ））、拡散工程より一主面上及び貫通孔３内部に第一逆導電型層（拡散層）２及び第二逆導電型層６を形成する（図８（ｂ））。なお、逆導電型層が他主面上にも形成された場合には、エッチングして他主面上の逆導電型層を除去すれば良い。その後、他主面上の少なくとも一部に第二絶縁材料層及び前記第三絶縁材料層の少なくともいずれか一方となる絶縁材料層を被覆してもよい（図８ｃ））。
＜反射防止膜の形成工程＞
次に、第一逆導電型層２の上に、反射防止膜１０を形成する事が好ましい（図６（ｆ））。
反射防止膜１０の材料としては、ＳｉＮｘ膜（Ｓｉ3Ｎ4ストイキオメトリを中心にして組成比（ｘ）には幅がある）、ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ２膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜やＺｎＯ膜などを用いることができる。その屈折率及び厚みは、材料によって適宜選択されて適当な入射光に対して無反射条件を実現できるようにすればよく、例えば半導体基板１がシリコン基板である場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度にすればよい。
反射防止膜１０の形成方法としては、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。
なお、反射防止膜１０は、一主面側電極４ａを形成するために所定のパターンでパターニングしておいてもよい。パターニング法としては、レジストなどマスクを用いたエッチング法（ウェットあるいはドライ）や、反射防止膜１０形成時にマスクを予め形成しておき、反射防止膜１０形成後にこれを除去する方法、を用いることができる。なお、反射防止膜１０の上に一主面側電極４ａの導電性ペーストを直接塗布し焼き付けることによって一主面側電極４ａと第一逆導電型層２を電気的に接触させる、いわゆるファイヤースルー法（例えば、特許文献４参照）を用いる場合は、上記パターニングの必要はない。
＜他主面への高濃度ドープ層の形成工程＞
次に、半導体基板１の他主面には、一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された高濃度ドープ層９を形成することが好ましい（図６（ｇ））。この高濃度ドープ層９とは、半導体基板１よりも一導電型不純物の割合が多い層を意味し、半導体基板１の裏面近くでのキャリア再結合による効率低下を防ぐために内部電界を形成するものである。
不純物元素としてはＢ（ボロン）やＡｌ（アルミニウム）を用いることができ、不純物元素濃度を１Ｅ１８〜５Ｅ２１ ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の高濃度として、Ｐ＋型とすることによって後述する集電電極５ｂとの間にオーミックコンタクトを得ることができる。
高濃度ドープ層９は、その形成予定位置に存在する絶縁材料層７、８をエッチング除去した後、ＢＢｒ３（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成することができる。なお、当該工程を行うに際して、既に形成されている第一逆導電型層２に酸化膜などの拡散バリアを形成しておくことが望ましい。
また、不純物元素としてアルミニウムを用いる場合は、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で塗布した後、温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してアルミニウムを半導体基板１に向けて拡散したりする方法を用いることができる。この場合、印刷面だけに所望の拡散領域を形成することができ、且つ、焼成されたアルミニウムは、除去せずにそのまま集電電極５ｂとして利用することもできる。
また、上記方法に限定されず、例えば薄膜技術を用いて水素化アモルファスシリコン膜や微結晶Ｓｉ相を含む結晶質シリコン膜などを形成しても良い。特にｐｎ接合部を、薄膜技術を用いて形成した場合は、高濃度ドープ層９の形成も薄膜技術を用いて行う。このとき膜厚は１０〜２００ｎｍ程度とする。このとき、半導体基板１と高濃度ドープ層９との間にｉ型シリコン領域（不図示）を厚さ２０ｎｍ以下で形成すると特性向上に有効である。
なお、本工程の変形例として、上述のように、高濃度ドープ層９の形成予定位置に存在する絶縁材料層７、８を予め除去することなく、ファイヤースルー法を用いることができる。すなわち、図９（ａ）に示すように、絶縁材料層７、８の上にアルミニウムペーストを直接塗布した後、図９（ｂ）に示すように、焼き付けることにより集電電極５ｂおよび高濃度ドープ層９を形成することができる。
＜第一電極および第二電極の形成方法＞
次に、半導体基板１に、一主面側電極４ａと貫通孔電極４ｂを形成する（図６（ｈ））。
これらの電極は、半導体基板１の受光面に従来周知の塗布法を用いて導電性ペーストを塗布すればよく、例えば銀等からなる金属粉末、有機ビヒクル及びガラスフリットを、該金属１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にしてなる導電性ペーストを、図２（ａ）及び（ｂ）に示すような所定の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより形成される。なお、塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させたほうが好ましい。また、予め貫通孔電極４ｂの部分のみに導電性ペーストを塗布・乾燥し、再度一主面側電極４ａの部分に導電性ペーストを塗布した後に焼成する等、一主面側電極４ａと貫通孔電極４ｂとを別々に塗布・焼成して形成しても構わない。
なお、後述のように他主面側電極４ｃを形成する際、導電性ペーストを貫通孔３に充填して貫通孔電極４ｂを形成することができるため、一主面側電極４ａを形成する際に貫通孔３に十分な導電性ペーストが充填できなくても構わない。
次に、半導体基板１の他主面上に、集電電極５ｂを形成する（図６（ｉ））。
上述の塗布法を用いて、半導体基板１の裏面に導電性ペーストを塗布すればよく、例えばアルミニウムまたは銀等からなる金属粉末、有機ビヒクル及びガラスフリットを、該金属１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にしてなる導電性ペーストを、図３に示すような所定の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより集電電極５ｂを形成する。なお、前述したように、アルミニウムペーストを用いる場合は、高濃度ドープ層９と集電電極５ｂとを同時に形成することができ、特に半導体基板１の他主面側の全領域の７０％以上９０％以下の範囲で形成することが好ましい。
次に、半導体基板１の他主面に、他主面側電極４ｃと出力取出電極５ａとを形成する（図６（ｊ））。
上述の塗布法を用いて、半導体基板１の裏面に導電性ペーストを塗布すれば良く、例えば銀等からなる金属粉末、有機ビヒクル及びガラスフリットを、該金属１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にしてなる導電性ペーストを、例えば、図３に示すような所定の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより他主面側電極４ｃと出力取出電極５ａとを形成する。
なお、他主面側電極４ｃと出力取出電極５ａとを別々に形成したり、別の導電性ペーストを用いて形成しても構わない。この場合、出力取出電極５ａの形成位置に絶縁材料層が存在していても、出力取出電極５ａはファイヤースルー法を用いることにより半導体基板１と接触させるとともに、他主面側電極４ｃについてはファイヤースルー法を用いることなく、絶縁材料層７の上に積層形成することが可能である。
なお、集電電極５ｂを形成する場合には、出力取出電極５ａの一部が集電電極５ｂの一部と重なるように構成されることが好ましい。この場合、出力取出電極５ａは、半導体基板１と直接接している必要はなく、図１０に示されるように、集電電極５ｂとのコンタクトが取れていれば、第四絶縁材料層１１上に形成しても構わない。
なお、本工程の変形例として、上述のように、絶縁材料層の上からアルミニウムペーストを塗布・焼成して、絶縁材料層をファイヤースルーさせ、高濃度ドープ層９と集電電極５ｂを形成した後（図９）、ファイヤースルーすることのできない導電性ペーストまたは焼成条件を用いて、絶縁材料層上に第一電極４（他主面側電極４ｃ）と第二電極５（出力取出電極５ａ）を形成しても構わない。このように、第二電極５の下部に絶縁材料層を設けることによって、パッシベーション効果を得ることができる。さらに、これらの絶縁材料層に水素を含有させればパッシベーション効果をさらに向上させることが可能になる。水素含有の絶縁材料層として、例えば、ノンドープ型（i型）の水素化アモルファスシリコン膜を設けても構わない。
また、絶縁材料層の上に第一電極４（他主面側電極４ｃ）が形成されることにより、半導体基板上に電極を形成する場合に比べて、電極中にガラスフリットを有することから電極強度を向上させることができる。
以上のようにして、本発明の太陽電池素子が完成する。
なお、必要に応じて、半田ディップ処理によって裏面側に形成された第一電極４，第二電極５に半田領域を形成してもよい。
≪太陽電池素子の製造方法（第二実施形態）≫
本発明の太陽電池素子の製造方法の第二実施形態について、図１１を用いて説明する。なお、上記第一実施形態と同様の工程について説明を省略するものとし、主として本実施形態の特徴部分について図１１を用いて詳細に説明する。
本実施形態の特徴は、概略、貫通孔の形成工程、逆導電型層の形成工程及び絶縁材料層の形成工程を、順次行う事にある。このように、逆導電型層の形成工程の後に絶縁材料層の形成工程を設けることにより、絶縁材料層の熱による劣化、並びに、拡散防止膜として要求特性を満たす必要がなく、絶縁材料層の制約条件を緩めることができ、電極と半導体基板を絶縁できる程度の厚みを形成することが可能となる。
具体的には以下の通りである。
＜貫通孔の形成工程＞
まず、第一実施形態における半導体基板の準備工程及び凹凸構造の形成工程を順に行って形成された半導体基板１に対して、その一主面から他主面に至るような貫通孔３を形成する（図１１（ａ））。貫通孔の形成工程についても、上記第一実施形態と同様に行えば良い。
＜一主面への逆導電型層の形成工程＞
次に、一主面上（受光面上）に第一逆導電型層（拡散層）２を形成する（図１１（ｂ））。
この際、貫通孔３の内壁および他主面上にも逆導電型層が形成された場合には、エッチングして貫通孔３の内壁および他主面上の逆導電型層を除去する。例えば、半導体基板１の受光面側にレジスト膜を塗布し、フッ酸又はフッ酸と硝酸の混合液を用いてエッチング除去した後、レジスト膜を除去することにより行う。
＜他主面及び貫通孔内壁への絶縁材料層の形成工程＞
次に、貫通孔３の内壁に第一絶縁材料層６を形成し、半導体基板１の他主面に第二絶縁材料層７及び第三絶縁材料層８を含む絶縁材料層を形成する（図１１（ｃ））。
具体的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などを、厚さ１０ｎｍ〜５０μｍ程度で形成する。また、あらかじめ受光面側にレジスト膜を塗布し、絶縁材料層形成後レジスト膜を除去することによって、半導体基板の一主面上への絶縁材料層の形成しないようにすることができる。
また、貫通孔３の内壁に形成される第一絶縁材料層６と、半導体基板１の他主面に形成される、第二絶縁材料層７および第三絶縁材料層８を含む絶縁材料層とは、それぞれ別工程によって形成されても構わないが、同時に形成することにより工程を単純化することができる。
≪太陽電池モジュールの製造方法≫
次に、上述したような太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールを形成する製造工程について説明する。
図４（ａ）に示すように、透明部材２２の上に、透明のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる表側充填材２４と、配線材２１によって隣接太陽電池素子のマイナス電極とプラス電極とを交互に接続された複数の太陽電池素子２０、または隣接太陽電池素子のマイナス電極とマイナス電極、プラス電極とプラス電極とを接続された複数の太陽電池素子２０と、ＥＶＡなどからなる裏側充填材２５と、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ裏面保護材２３とを順次積層して、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって一体化させる。
なお、これらの太陽電池素子同士を接続する配線材２１としては、通常、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子の電極上に半田付けして用いる。
また、本発明の太陽電池素子を用いることによって、他主面側に第一電極４と第二電極５を設けているため、太陽電池素子の一主面側を下方に向けて載置し、上方から配線材２１を接触させて、接続すればよく、配線材２１を接続するために、太陽電池素子を引っくり返す等の作業を必要としないため、生産性を向上することができる。
次に、直列接続された複数の素子の最初の素子と最後の素子の電極の一端を、出力取出部である端子ボックス２７に、出力取出配線２６によって接続する。また、図４（ｂ）に示すように、必要に応じてアルミニウムなどの枠２８を周囲にはめ込む。以上によって太陽電池モジュールを完成させる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。
たとえば、第一電極４（一主面側電極４ａ、貫通孔電極４ｂ及び他主面側電極４ｃ）、第二電極５（出力取出電極５ａ及び集電電極５ｂ）の各種電極における塗布・焼成は、上述の実施形態で述べた順序で形成する必要はなく、これに代えて、例えば、各電極となる導電性ペーストを塗布した後に一括焼成を行ってすべての電極を形成したり、或いは、集電電極５ｂ、出力取出電極５ａ、他主面側電極４ｃ及び貫通孔電極４ｂを塗布・焼成して形成した後に、一主面側電極４ａを塗布・焼成して形成してもよく、適宜、組み合わせて電極を形成すればよい。
また、他主面側電極４ｃの電極形状は、図３に示されるような帯状に限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１２（ａ）に示されるように、他主面側電極４ｃは、貫通孔電極４ｂ上に形成されたポイント状に形成されてもよい。この場合には、図１２（ｂ）に示されるように、各ポイント状他主面側電極４ｃの間には第五絶縁材料層１２が形成されることが好ましく、パッシベーション効果を得て太陽電池素子の出力特性を向上させることができる。
さらに、絶縁材料層を形成した後に水素添加処理を行っても構わない。水素添加処理により、シリコン基板の粒界に水素を拡散させて、基板の粒界においてパッシベーションを発揮させることができる。水素添加処理としては、水素雰囲気内においてプラズマ処理すればよい。また、水素雰囲気中にヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを混合してもよい。水素プラズマを発生させるための電源の周波数は、ラジオ周波数（ＲＦ）やマイクロ波を使用すればよい。
またさらに、上述の第二実施形態において、貫通孔３を形成した後、一主面上（受光面上）に第一逆導電型層（拡散層）２を形成したが、これに代えて、第一逆導電型層２を形成した後に、貫通孔３を形成しても良く、これによって貫通孔３の内壁に拡散層が形成されるのを抑制することができる。
さらにまた、上述の第二実施形態において、第一逆導電型層２を形成した後で絶縁材料層を形成するようにしたが、これに代えて、図１３に示すように、第一逆導電型層２の形成に先立って、貫通孔３の内壁に第一絶縁材料層６および他主面上の少なくとも一部に第二絶縁材料層及び前記第三絶縁材料層の少なくともいずれか一方となる絶縁材料層を被覆するようにしても良い（図１３（ｂ））このようにすることで、後工程である逆導電型層（拡散層）の形成に際して、半導体基板１の貫通孔３の内壁３および裏面側に逆導電型層が形成されるのを防止することができる。特に、ＣＶＤ法や塗布法等を用いれば、絶縁材料層のみを、貫通孔３の内壁および半導体基板１の他主面側表面のみに形成することができるため好ましい。
さらにまた、他主面側には逆導電型領域を設けないことが望ましいが、図１４に示されるように、貫通孔３の近傍に逆導電型領域（第３逆導電型領域）が形成されていてもよく、この場合、１つの貫通孔３の周囲に形成された第３逆導電型領域１３の占める領域は第一電極４（他主面側電極４ｃ）の占める領域よりも小さくなるよう形成すればよい。例えば、塗布法等用いて、一主面側および貫通孔３の内壁に、第一、第二逆導電型領域を形成した際に、他主面側の貫通孔３周囲にも第三逆導電型層１３が形成された場合において、特に有効な構造形態となる。さらには、第二絶縁材料層７がガラスペースト等を塗布・焼成して形成することにより、第三逆導電型層のｐｎ分離を同時に行ってもよく、そのままガラスから成る第二絶縁材料層７を残して、その上に第一電極４を形成すれば、工程を簡略化して形成することが可能となる。さらには、高濃度ドープ層９を第三逆導電型層１３の近傍まで設けた後に、ガラスペーストを高濃度ドープ層９と第三逆導電型層１３との境界部分に塗布・焼成してｐｎ分離を行ってもよい。
本発明の太陽電池素子の一実施形態を示す断面図である。 本発明の太陽電池素子の一実施形態を示す正面図である。 本発明の太陽電池素子の一実施形態を示す背面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を示す背面図であり、特に隣接する太陽電池素子同士の接続構造を示すものである。 本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態を示す断面図である。 本発明の太陽電池素子の製造方法の変形例を示す断面図であり、特に絶縁材料層を形成した後で貫通孔を形成する工程を説明するものである。 本発明の太陽電池素子の製造方法の変形例を示す断面図である。 本発明の太陽電池素子の製造方法の第一実施形態を示す断面図であり、特にファイアースルー法による高濃度ドープ層の形成工程を説明するものである。 本発明の太陽電池素子の第一実施形態を示す断面図であり、特に出力取出電極を説明するものである。 本発明の太陽電池素子の製造方法の第二実施形態を示す断面図であり、特に（ｂ）は、貫通孔が形成された（ａ）の半導体基板に第一逆導電型層を形成する工程を、（ｃ）は、さらに少なくとも第二絶縁材料層となる絶縁材料層を形成する工程を説明するものである。 本発明の太陽電池素子の他の実施形態、特に第一電極の形状を説明する図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の太陽電池素子の製造方法の第二実施形態を示す断面図であり、特に貫通孔の内壁に第一絶縁材料層を形成する工程を説明するものである。 本発明の太陽電池素子のさらに他の実施形態を示す断面図である。 従来のスルーホール型太陽電池素子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。
符号の説明
１ ：半導体基板
１ａ ：凹凸構造
２ ：第一逆導電型層（拡散層）
３ ：貫通孔
４ ：第一電極
４ａ ：一主面側電極
４ｂ ：貫通孔電極
４ｃ ：他主面側電極
５ ：第二電極
５ａ ：出力取出電極
５ｂ ：集電電極
６ ：第一絶縁材料層（第二逆導電型層）
７ ：第二絶縁材料層
８ ：第三絶縁材料層
９ ：高濃度ドープ層
１０ ：反射防止膜
１１ ：第四絶縁材料層
１２ ：第五絶縁材料層
１３ ：第三逆導電型層
２０ ：太陽電池素子
２１ ：配線材
２２ ：透明部材
２３ ：裏面保護材
２４ ：表側充填材
２５ ：裏側充填材
２６ ：出力取出配線
２７ ：端子ボックス
２８ ：枠
３０ ：太陽電池モジュール
３１ ：半導体基板
３１ａ：凹凸構造
３２ ：逆導電型層
３４ ：第一電極（一主面側電極）
３４ａ：出力取出電極
３４ｂ：集電電極
３５ ：第二電極（他主面側電極）
３５ａ：出力取出電極
３５ｂ：集電電極
３６ ：高濃度ドープ層
３７ ：反射防止膜
４１ ：半導体基板
４２ ：逆導電型層（拡散層）
４２ａ：一主面側逆導電型層
４２ｂ：貫通孔逆導電型層
４２ｃ：他主面側逆導電型層
４３ ：貫通孔
４４ ：第一電極
４４ａ：一主面側電極（集電電極）
４４ｂ：貫通孔電極
４４ｃ：他主面側電極
４５ ：第二電極

Claims (13)

  1. 一導電型を示す半導体基板と、
    前記半導体基板の一主面に形成され、前記一導電型と逆の導電型を示す第一逆導電型層と、
    前記半導体基板の一主面から他主面に至り、内壁が第二逆導電型層或いは第一絶縁材料層で覆われた複数の貫通孔と、
    前記一主面側から前記貫通孔内を介して前記他主面側に至るように形成され、前記第一逆導電型層と接続された第一電極と、
    前記他主面上に形成され、前記第一電極と極性を異にする第二電極と、
    前記他主面と前記第一電極との間に介在された第二絶縁材料層と、を有してなる太陽電池素子。
  2. 前記第二絶縁材料層は、酸素化合物或いは窒素化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
  3. 前記第二絶縁材料層は、水素を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池素子。
  4. 前記他主面上で、前記第一電極と前記第二電極との間に介在された第三絶縁材料層、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池素子。
  5. 前記他主面と前記第二電極との間に、前記一導電型を示す高濃度ドープ層が存在することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池素子。
  6. 前記第二電極はアルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項５に載の太陽電池素子。
  7. 前記第一電極は、前記一主面上に廻り込むように存在することを特徴とする請求項１乃至６に記載の太陽電池素子。
  8. 前記一主面は、幅及び高さが２μｍ以下であり、且つ、アスペクト比が０．１〜２を満たす多数の凸部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の太陽電池素子。
  9. 前記一主面のシート抵抗は６０〜３００Ω／□であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の太陽電池素子。
  10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の太陽電池素子を複数接続して成る太陽電池モジュールであって、
    一の太陽電池素子及び他の太陽電池素子は、それらの他主面に接合された配線材を用いて互いに接続されることを特徴とする太陽電池モジュール。
  11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
    前記他主面に、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層を形成する工程と、
    前記絶縁材料層が形成された前記半導体基板に、前記複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、前記絶縁材料層が被覆されていない領域の少なくとも一部を他の導電型に反転させる工程と、を有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
  12. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
    前記半導体基板に前記複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記貫通孔が形成された前記半導体基板のうち、所定領域を他の導電型に反転させる工程と、
    前記所定領域を除く領域の少なくとも一部を、少なくとも前記第二絶縁材料層となる絶縁材料層で被覆する工程と、と有することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
  13. 請求項１０に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記太陽電池素子の一主面側を下方に向けて所定の基体上に載置し、上方から配線材を接触させる工程、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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