JP2014045187A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は太陽電池の製造方法に関する。
【解決手段】本発明に係る太陽電池の製造方法は、ドライエッチング工程を実施して、複数の微細突出部を含むテクスチャリング表面を半導体基板の第１面に形成するステップと、塩基性ケミカル（chemical）を用いて、複数の微細突出部の表面の損傷部を除去し、前記微細突出部の表面に吸着された不純物を除去する第１洗浄ステップと酸性ケミカルを用いて、前記第１洗浄ステップの後、前記微細突出部の表面に残存し、又は、再吸着された不純物を除去する第２洗浄ステップと、前記半導体基板の第１表面にエミッタ部を形成するステップを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は太陽電池の製造方法に関する。

最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測され、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。

一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)の半導体にそれぞれ形成する基板（substrate）とエミッタ部（emitter layer）、及び基板とエミッタ部にそれぞれ接続された電極を備える。このとき、基板とエミッタ部の界面にはｐ−ｎ接合が形成される。

このような太陽電池に光が入射されると半導体で電荷（電子と正孔）が生成され、生成された電荷はｐ−ｎ接合によりｎ型とｐ型半導体部の方向に各々移動するので、電子はｎ型の半導体部の方向に移動し正孔はｐ型半導体部の方向に移動する。

そのため移動した電子と正孔は各々ｐ型半導体部とｎ型半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集される。

本発明の目的は、太陽電池の製造方法を提供することにある。

本発明の太陽電池の製造方法は、ドライエッチング工程を実施し、複数の微細突出部を含むテクスチャリング表面を半導体基板の第１面に形成するステップと、塩基性ケミカル（chemical）を用いて、複数の微細突出部の表面の損傷部を除去し、前記微細突出部の表面に吸着された不純物を除去する第１洗浄ステップと酸性ケミカルを用いて、前記第１洗浄ステップの後、前記微細突出部の表面に残存または再吸着された不純物を除去する第２洗浄ステップと、前記半導体基板の第１表面にエミッタ部を形成する段階を含む。

ドライエッチング工程は、反応性イオンエッチング（RIE：Reactive Ion Etching）法を含む。

塩基性ケミカルは、超純水と水酸基（−ＯＨ基）を含む塩基性物質を混合して形成したり、過酸化水素をさらに混合して形成することができ、酸性ケミカルは、超純水と塩酸と過酸化水素を混合したり、超純水と塩酸とフッ酸を混合して形成することができ、第１洗浄ステップと、第２洗浄ステップの間、及び/または第２洗浄ステップの後、希釈された酸性ケミカルを用いて、微細突出部の表面をもう一度洗浄することができる。希釈された酸性ケミカルは、超純水とフッ酸を混合して形成することができる。

エミッタ部を形成するステップは、イオン注入法、または熱拡散法による半導体基板の第１面に第１導電性の不純物を注入するステップを含む。

本実施形態の製造方法は、複数の微細突出部を含む第２テクスチャリング表面を半導体基板の第１面の反対方向に位置する第２面に形成するステップと、半導体基板の第２面に後面電界部を局部的に形成する段階をさらに含むことができる。

後面電界部を形成するステップは、第１導電性の反対導電性を有する第２導電性の不純物をイオン注入法または熱拡散法により半導体基板の第２面に注入するステップを含む。

本実施形態の製造方法は、基板の第２面に第１誘電層（first dielectric layer）を形成する段階と、エミッタ部の上、そして基板の第２面に位置する第１誘電層の上に第２誘電層を同時に形成するステップと、エミッタ部の上に位置する第２誘電層上に第３誘電層を形成するステップと、エミッタ部と接続される第１電極部と後面電界部と接続される第２電極部を形成する段階をさらに含むことができる。

第１誘電層と第３誘電層は、水素化された窒化シリコンを７０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで蒸着して、それぞれ形成し、第２誘電層は、酸化アルミニウムを５ｎｍ〜１５ｎｍの厚さに蒸着して形成し、酸化アルミニウムは、原子層蒸着法を使用して蒸着することができる。

後面電界部は、第２電極部の複数のフィンガー電極と同じパターンで形成することができる。

このような特徴によれば、本願発明は、塩基性ケミカルを利用し、微細突出部の表面損傷層を除去すると同時に、微細突出部の表面に吸着された不純物を除去する１次洗浄工程を実施し、微細突出部の表面に再吸着された不純物を酸性ケミカルを使用して除去する２次洗浄工程を行った後、エミッタ部を形成する。

したがって、バス（bath）内の微細凹凸の表面に吸着された不純物を効果的に除去することができる。

そして、２次洗浄工程の後に希釈された酸性ケミカルを用いて、微細突出部の表面をもう一度洗浄する場合には、２次洗浄工程後の表面の酸化膜を除去しながら、微細突出部の表面に残存する不純物をもう一度除去することができるので、洗浄作業をより効果的に実施することができる。

また、１次洗浄工程及び２次洗浄工程を行った後、エミッタ部を形成するので、安定したエミッタ部を形成することができる。

本発明の太陽電池は、電流特性が改善し、微細突出部の表面損傷層と微細突出部の表面に吸着された不純物を効果的に除去することができるので、太陽電池の効率を向上させることができる。

また、半導体基板の第１面と第２面に多層膜から形成される反射防止部と保護部が位置するので、光の反射量が減少し、基板表面での表面パッシベーション効果が発生し太陽電池の効率はさらに向上する。

本発明の一実施形態に係る太陽電池の一部の斜視図である。 図１の要部拡大図である。 第２テクスチャリング表面の表面積/実面積の比率を示すための概念図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法を順次示す図である。 本発明の実施形態に係る洗浄方法を示すブロック図である。 反応性イオンエッチング法により微細突出部を形成した後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。 反応性イオンエッチング法により微細突出部を形成した後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。 酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程及び２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。 酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程及び２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。 塩基性ケミカルを用いた１次洗浄工程と酸性ケミカルを用いてた２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。 塩基性ケミカルを用いた１次洗浄工程と酸性ケミカルを用いてた２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真である。

以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。

そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体をとおして類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。

図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。

反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。

また、いずれの部分が他の部分上に「全体的」に形成されているとする時には他の部分の全体面に形成されていることだけではなく端の一部には形成されないことを意味する。

それでは添付した図面を参照にして本発明の一実施の形態に係る太陽電池及びその製造方法を説明する。

先ず、図１を参照にして、本発明の一実施の形態に係る太陽電池に対して詳細に説明する。

図１を参照すれば、本発明の実施の形態に係る太陽電池は基板１１０、基板１１０の前面(front surface)(第１面) の方向に位置したエミッタ部(emitter region)１２１、エミッタ部１２１上に位置する第１誘電層部１３０、基板１１０の前面の反対の方向に位置する基板１１０の後面(back surface)（第２面）の上に位置する第２誘電層部１９０、基板１１０の前面に位置しエミッタ部１２１に接続されてあると複数の前面電極（複数の第１フィンガー電極）と複数の前面バスバー１４２（複数の第１バスバー）を備えた前面電極部（第１電極部）１４０、基板１１０の後面に位置し複数の後面電極（複数の第２フィンガー電極）と複数の後面バスバー（複数の第２バスバー）を備えた後面電極部（第２電極部）１５０、それと基板１１０の後面の方向に位置し複数の後面電極１５１下部と複数の後面バスバー１５２下部に位置する後面電界部(back surface field)１７２を備える。

本実施形態では、光は、基板１１０の前面と後面の少なくとも一つに入射される。

基板１１０は、第１導電型、例えば、ｎ型導電型のシリコン（silicon）のような半導体から形成される半導体基板である。この時、半導体は、単結晶シリコンから形成される結晶質半導体である。ｎ型の基板１１０には、りん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物がドーピングされる。

基板１１０の前面には、テクスチャリング処理工程が行われ、基板１１０の前面は、周辺より上に飛び出して上がってきた複数の第１突出部１１を備えた凹凸面である第１テクスチャリング表面（textured surface）に形成される。この場合、基板１１０の前面の上に位置するエミッタ部１２１と、第１誘電層部１３０もまた、凹凸面を有する。

このとき、第１突出部１１の形状はピラミッド形状を有している。

本実施形態では、第１突出部１１の大きさ、すなわち最大幅（ａ）と最大高さ（ｂ）は、それぞれ約５μｍ〜１５μｍで有り得、第１突出部１１の縦横比（aspect ratio）（b / a）は、約１．０〜１．５である。

基板１１０の前面に複数の第１突出部１１が位置することにより、基板１１０の入射面積が増加し、各突出部１１による複数回の反射動作で光反射度が減少し、基板１１０に入射される光の量が増加するため、太陽電池の効率が向上する。

複数の第１突出部１１は、図１に示すように、基板１１０の後面にも形成することができ、これとは異なり、基板１１０の後面には形成されないことがある。

第１突出部１１の最大幅（ａ）は、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲で形成することができる。第１突出部１１の大きさは、基板１１０を形成する結晶質シリコンの特性によって最大幅（ａ）が大きくなるほど大きくなり、最大幅（ａ）が小さくなるほど小さくなる。

したがって、第１突出部１１の最大幅（ａ）を５μｍ以上１５μｍ以下に形成するとともに、第１突出部１１の縦横比（aspect ratio）（b / a）が約１．０〜１．５になるように、第１突出部１１のサイズを最適化すると、入射する光の最適の光路を確保することができる。

このような第１突出部１１の表面には、図２に示したように、複数の微細突出部１１１、以下、「第２突出部」という。）が位置して第１突出部１１の表面には、第２テクスチャリング表面が形成される。

このとき、第１突出部１１の表面に形成された第２突出部１１１のサイズ（最大幅と最大高さ）は、第１突出部１１のサイズより小さい値を有する。

一例として、第２突出部１１１の大きさは数百ナノメートル、例えば、約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの最大幅と最大高さを有することができる。

第１突出部１１の表面に第２突出部１１１が形成されると、基板１１０の入射面積はさらに増加し、光の反射動作が繰り返しで構成され、基板１１０に入射する光の量はさらに増加することになる。

このように、基板１１０の表面が複数の第１突出部１１を有する第１テクスチャリング表面に形成され、第１突出部１１の表面が複数の第２突出部１１１を有する第２テクスチャリング表面に形成されると、基板１１０の表面が２重のテクスチャリング表面を有することにより約３００ｎｍ乃至１１００ｎｍ範囲の波長帯の光の反射度［例えば、平均加重反射度（average weighted reflectance）]が約１％〜１０％の低反射度で形成される。

以下、第２突出部１１１について詳細に説明する。

前述のように、第１突出部１１の表面には、複数の第２突出部１１１が形成され、第２突出部１１１は、約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの最大幅と最大高さで形成される。

ここで、第２突出部１１１の最大幅は、第１突出部１１の最大幅と同様、バレー（valley）との間の距離をいい、第２突出部１１１の最大高さは、第1突出部１１の最大の高さと同様に、バレー（valley）を接続する仮想線からピーク（peak）までの最短距離をいう。

また、第２突出部１１１の垂直断面において、頂点を接続した仮想線の長さ（ａ１）と前記仮想線の時点（start point、ＳＰ）と終点（finish point、ＦＰ）を接続した直線の長さ（ｂ１）の割合（ａ / ｂ）は、１．１乃至１．３である。

図２は、９つの第２突出部１１１に対し、前記比率（ａ１/ｂ１）を測定することを図示しているが、前記の比率（ａ１/ｂ１）は、３つ以上の第２突出部１１１に対し測定が可能であり、測定の信頼度のためには少なくとも５つ以上の第２突出部１１１に対し、測定することが望ましい。

本発明の実験によれば、前記比率（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合には、第２突出部１１１のサイズ、つまり最大幅と最大高さが約５００ｎｍ乃至１，０００ｎｍに形成され、 第２突出部１１１の大きさが不均一で全体的に均一度が低いことがわかった。

そして、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．１より小さい場合には、第２突出部１１１のサイズが約２００ｎｍ以下のサイズを有し、第２突出部１１１の大きさが均一で全体的に均一度が優れることがわかった。

このように、第２突出部１１１の均一度の観点からは、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．１より小さい場合が１．３より大きい場合に比べて優れる。

しかし、光の反射度を注意深くみると、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合には、光の反射度が７％以下で測定された一方で、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．１より小さい場合には、光の反射度が１０％以上で測定した。

このように、第２テクスチャリング表面での光の反射度は、前記の比率（ａ１/ｂ１）と反比例して増加または減少するが、光の反射度が前記の割合（ａ１/ｂ１）と反比例する理由は、前記の割合（ａ１/ｂ１）が１に近いほど、第２突出部１１１のサイズが少なくなり、これにより光の反射度が増加するためと考えられる。

前述のように、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合、光の反射度が低いため、太陽電池の変換効率を改善することができるものと推測される。しかし、実質的には前記割合（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合は、前記の割合（ａ１/ｂ１）が１．１より小さい場合に比べて、第２突出部１１１のサイズが大きく、均一度が低下して電子と正孔の再結合率が増加する。

また、電流通路（current path）が増加し、デッドスペース（dead area）もまた増加する。したがって、前記の理由により電流損失が大きく発生するので、変換効率を改善させるためには、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．３以下となるように第２テクスチャリング表面を形成することが望ましい。

また、前記比率（ａ１/ｂ１）が１．１より小さい場合には、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合の第２テクスチャリング表面で発生する問題を抑制することができるが、光の反射度が大幅に増加することにより、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．３より大きい場合に比べて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が増加し、これにより変換効率が減少する。

したがって、変換効率を改善するためには、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．１以上になるように、第２テクスチャリング表面を形成することが望ましい。

以上説明したところによると、第２テクスチャリング表面に形成される第２突出部１１１は、前記の比率（ａ１/ｂ１）が１．１乃至１．３に含まれるようにし、第２突出部１２ａのサイズが３００ｎｍ乃至６００ｎｍになるように形成することが望ましいことがわかる。

このように、第２テクスチャリング表面に形成される第２突出部１１１の前記比率（ａ１/ｂ１）が１．１乃至１．３に含まれるようにすると、単位面積、例えば、１０μｍ×１０μｍの面積について第２テクスチャリング表面の表面積/実面積の割合は、２〜２．５に属するようになる。この時、前記単位面積は、変更が可能である。

ここで、表面積は、単位面積内の第２テクスチャリング表面に形成された第２突出部１１１の表面積を含む面積（図３において三角形Ａ+Ｂ+Ｃ+Ｄ+Ｅ+Ｆ+Ｇ+Ｈ+Ｉ+Ｊの合計）であり、実面積は、基板面の垂直方向から見る投影面積（図３においてＳ）である。

基板１１０に位置するエミッタ部１２１は、基板１１０の導電型と反対の第２導電型、例えば、ｐ型の導電型を備えている不純物部である。したがって、第１導電型の基板１１０とｐ-ｎ接合を形成する。

本実施形態では、エミッタ部１２１の面抵抗値は１５０Ω/□以下、好ましくは約７０Ω/□乃至約８０Ω/□で有り得る。

基板１１０とエミッタ部１２１とのｐ-ｎ接合による内部電位差（ｂuilt-in potential difference）により、基板１１０に入射された光によって生成された電荷の電子と正孔の電子は、ｎ型の方向に移動し、正孔はｐ型の方向に移動する。したがって、基板１１０がｎ型であり、エミッタ部１２１がｐ型の場合、電子は基板１１０の後面方向に移動し、正孔はエミッタ部１２１方向に移動する。

エミッタ部１２１が、ｐ型の導電型である場合、エミッタ部１２１は、ボロン（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）のような３族元素の不純物を基板１１０にドーピングして形成することがある。この時、エミッタ部１２１は、イオン注入法（ion-implantation）で形成することができ、他の方法で形成することもある。

第１誘電層部１３０は、エミッタ部１２１上に位置する第２誘電層１３１、第２誘電層１３１上に位置する第３誘電層１３２から形成されている。

本例では、第２誘電層１３１は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成されており、第３誘電層１３２は、水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成されている。

本例では、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成される第２誘電層１３１の厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、屈折率は、１．１乃至１．６であり、水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第３誘電層１３２の厚さは７０ｎｍ〜１００ｎｍであり、屈折率は、２．０乃至２．２である。

このとき、基板１１０と隣接している第２誘電層１３１の屈折率が空気と隣接している第３誘電層１３２の屈折率より小さいので、第２誘電層１３１の屈折率による反射防止効果の減少を防止するために、第２誘電層１３１の厚さは、第３誘電層１３２の厚さよりはるかに小さいのが良い。

酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第２誘電層１３１は、基板１１０の前面上、すなわち、基板１１０の前面に位置するエミッタ部１２１のすぐ上に位置する。

酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）は、一般的に負（−）の固定電荷（fixed charge）を有している。

したがって、ｐ型のエミッタ部１２１の上に位置する負（−）の固定電荷を有する酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の第２誘電層１３１により正電荷である正孔はエミッタ部１２１方向に引っ張られ、電子は基板１１０の後面の方向に押し出される電界パッシベーション効果（passivation effect）が発生する。

このような、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の第２誘電層１３１により、エミッタ部１２１方向に移動する正孔の量はさらに増加するが、エミッタ部１２１方向に移動する電子の量は減少し、エミッタ部１２１から電子と正孔の再結合量が減少する。

また、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）に含まれる酸素（Ｏ）が、第２誘電層１３１と接している基板１１０の表面方向に移動して基板１１０の表面とその近くに存在するダングリングボンド（dangling bond）のような欠陥（defect）を安定結合に変える表面のパッシベーション機能を実行する。

このように、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第２誘電層１３１は、段差被覆（step coverage）の性能が良い原子層堆積（atomic layer deposition、ALD）で形成することが望ましい。

既に説明したように、基板１１０の前面第１テクスチャリング表面だけでなく、第２テクスチャリング表面が形成されることにより、第１誘電層部１３０の第２誘電層１３１と接している基板１１０の前面、すなわち、エミッタ部１２１の表面の粗さは、第１テクスチャリング表面だけ形成された場合よりも増加することになる。

したがって、プラズマ気相蒸着（plasma enhanced chemical vapor deposition、PECVD）法などのような蒸着法を用いて、エミッタ部１２１の上に直接、第２誘電層１３１を形成する場合には、複数の突出部（１１、１１１）の第２誘電層１３１が正常に形成されずに基板１１０の第１テクスチャリング表面および第２テクスチャリング表面に第２誘電層１３１が形成されない部分が増加する。

このような場合には、第２誘電層１３１が形成されない部分での表面パッシベーション効果が発生しないで基板１１０の表面から失われる電荷の量が増加することになる。

しかし、本実施形態のように、被覆性能に優れた原子層堆積でエミッタ部１２１の上に直接位置する第２誘電層１３１を形成すると、複数の突出部（１１、１１１）の上に第２誘電層１３１が正常に形成され、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面に第２誘電層１３１が形成されない部分が減少することになる。

したがって、第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面から第２誘電層１３１が形成された部分が増加するにつれて、第２誘電層１３１を用いた表面パッシベーション効果が向上し、基板１１０の表面とその付近で失われる電荷の損失量が減少するので、太陽電池の効率が向上する。

水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第３誘電層１３２は、基板１１０の前面に位置する第２誘電層１３１のすぐ上に存在する。

このような第３誘電層１３２に含まれる水素（Ｈ）は、第２誘電層１３１を経て、基板１１０の表面方向に移動して基板１１０の表面及びその付近でパッシベーション機能を実行する。

したがって、第２誘電層１３１だけでなく、第３誘電層１３２によるパッシベーション機能により、基板１１０の表面の欠陥によって失われる電荷の量はさらに減少する。

このように、基板１１０の前面に位置する第１誘電層部１３０は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の第２誘電層１３１と水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）の第３誘電層１３２で行われると、前記第１誘電層部１３０は、２重反射防止膜の構造を有するようになる。

したがって、第２誘電層１３１及び第３誘電層１３２の屈折率変化を利用した光の反射防止効果だけでなく、第２誘電層１３１の固定電荷による電界パッシベーション効果は、第２誘電層１３１と第３誘電層１３２によって表面パッシベーション効果が追加で得られる。

アルミニウム酸化膜である第２誘電層１３１の厚さが約５ｎｍ以上の場合、アルミニウム酸化膜がさらに均一に形成され、安定した第２誘電層１３１の固定電荷が発生し、固定電荷による電界パッシベーション効果がさらに安定的に得られ、第２誘電層１３１の厚さが約１５ｎｍ以下である場合には、第２誘電層１３１及び第３誘電層１３２の屈折率による反射防止効果の減少なしに、第２誘電層１３１の製造時間や製造コストが低減する。

また、水素化されたシリコン窒化膜である第３誘電層１３２の厚さが約７０ｎｍ以上である場合には、第３誘電層１３２がさらに均一に形成され、水素（Ｈ）を用いた表面パッシベーション効果がさらに安定的に得され、第３誘電層１３２の厚さが約１００ｎｍ以下である場合には、正（＋）の固定電荷を有する水素化されたシリコン窒化膜による電界パッシベーション効果の減少が発生せず、第３誘電層１３２の製造時間と製造コストが削減される。

基板１１０の後面に位置する後面電界部１７２は、基板１１０の導電型と同じ第１導電型、例えば、ｎ型の導電型の不純物が基板１１０より高濃度で基板１１０にドープされた領域である。

このような後面電界部１７２は、基板１１０の後面に位置する複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２と接して、基板１１０にローカルに位置する。

ここで、後面電界部１７２が基板１１０にローカルに位置するということは、後面電界部１７２が後面電極１５１と後面バスバー１５２の少なくとも一つと対応する位置の基板後面にのみ位置するということを意味する。

これにより、隣接する後面電極１５１の間、隣接する後面電極１５１と後面バスバー１５２の間、それと隣接する後面バスバー１５２との間には、後面電界部１７２が位置しない。

したがって、基板１１０の第１導電性領域と後面電界部１７２の間の不純物濃度の差により、電位障壁が形成され、電子の移動方向の後面電界部１７２方向への正孔の移動は妨害されるが、 後面電界部１７２方向への電子の移動はさらに容易になる。

したがって、後面電界部１７２は、基板１１０の後面とその付近で電子と正孔の再結合で失われる電荷の量を減少させ、所望の電荷（例えば、電子）の移動を加速させ、後面電極部１５０への電荷移動量を増加させる。

また、不純物の濃度が基板１１０よりも高いため、後面電極部１５０と接している後面電界部１７２の導電度は、基板１１０の導電度より大きいので、後面電界部１７２から後面電極部１５０への電荷移動がさらに容易に行われる。

第２誘電層部１９０は、基板１１０の後面の上に直接位置する第１誘電層１９１と、第１誘電層１９１上に直接位置する第２誘電層１３１を備える。

第１誘電層１９１は、水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）で形成されており、第２誘電層１３１は、上述のように酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成されている。

このとき、第１誘電層１９１は、第３誘電層１３２と同じ材料で形成するだけでなく、同じ特性、例えば、同じ厚さ、膜質、成分、組成（または組成比）、屈折率などを有することができる。

したがって、水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第１誘電層１９１及び第３誘電層１３２は、約７０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有し約２．０乃至２．２の屈折率を有することができ、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成されている第２誘電層１３１は、約５ｎｍ〜１５ｎｍの厚さを有し約１．１乃至１．６の屈折率を有することができる。

このように、基板１１０の後面すぐ上の後面電界部１７２の上に水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第１誘電層１９１が位置するため、水素（Ｈ）を用いた表面のパッシベーション機能が実行され、基板１１０の後面とその付近での欠陥によって失われる電荷の量が減少する。

また、水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）とは反対に正（＋）の固定電荷の特性を有している。

これにより、基板１１０がｎ型の導電型を有する場合には、基板１１０の後面のすぐ上に水素化された窒化シリコンから形成される第１誘電層１９１が位置すると、第１誘電層１９１方向に移動する負（−）電荷である電子は、正（＋）電荷の特性を有する第１誘電層１９１と反対の極性を有しているので、第１誘電層１９１の（＋）極性によって第１誘電層１９１方向に引き寄せられる。

そして、第１誘電層１９１と同じ極性を有する正電荷の正孔は、第１誘電層１９１の極性によって、第１誘電層１９１の反対方向の基板１１０の前面方向に押し出されることになる。

これにより、ｎ型基板１１０の後面のすぐ上に水素化されたシリコン窒化物を蒸着して、第１誘電層１９１を形成する場合には、正（＋）の固定電荷の影響で、基板１１０の後面の方向に移動する電子の移動量はさらに増加し、基板１１０の後面から発生する電荷の再結合量が減少する。

第１誘電層１９１上に位置する酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第２誘電層１３１は、太陽電池を製造する際に加えられる熱などにより、第１誘電層１９１に含まれる水素（Ｈ）が基板１１０方向に移動せず、その反対方向である後面電極部１５０方向に移動することを防止する。これにより、第１誘電層１９１に含まれる水素（Ｈ）を用いた基板１１０の後面の表面パッシベーション効果が向上する。

このように、基板１１０の前面に位置する２重反射防止膜の構造のように、基板１１０の後面で水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第１誘電層１９１と酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第２誘電層１３１を備えた２重保護膜構造が形成され、基板１１０の後面から形成されるパッシベーション効果が向上する。

このとき、強い負（−）の固定電荷を有する第２誘電層１３１の影響が正（＋）の固定電荷を有する第１誘電層１９１に悪影響を及ぼすことを防止するために、第１誘電層１９１の厚さは、第１誘電層１９１上に位置する第２誘電層１３１よりも厚いのがよく、また、基板１１０の前面に位置する第３誘電層１３２の厚さよりさらに厚いことがある。

したがって、必要に応じて、基板１１０の前面に位置する第３誘電層１３２と基板１１０の後面に位置する第１誘電層１９１の厚さは互いに異なることもできる。この場合、基板１１０の前面に位置する第３誘電層１３２は、約９０ｎｍの厚さを有することができ、基板１１０の後面に位置する第１誘電層１９１は、約１００ｎｍの厚さを有することができる。

また、基板１１０の後面に光が入射される時、空気から基板１１０方向に屈折率が増加するので、基板１１０の後面に入射される光の反射量が減少し、基板１１０の内部に入射される光の量が減る。このように、基板１１０の後面に光が入射した場合、第２誘電層部１９０は、反射防止部として機能する。

前面電極部１４０の複数の前面電極１４１は、エミッタ部１２１と接続され、複数の前面バスバー１４２は、エミッタ部１２１だけでなく、複数の前面電極１４１とも接続されている。

したがって、複数の前面電極１４１は、エミッタ部１２１と電気的および物理的に接続され、互いに離隔して定められた方向に並んで伸びている。複数の前面電極１４１は、エミッタ部１２１方向に移動した電荷、例えば、正孔を収集する。

複数の前面バスバー１４２は、エミッタ部１２１と電気的及び物理的に接続され、複数の前面電極１４１と交差する方向に並んで伸びている。

各前面バスバー１４２は、エミッタ部１２１から移動する電荷、すなわち、キャリア（carrier）（例えば、正孔）だけでなく、交差する複数の前面電極１４１によって収集された電荷を集めて所望の方向に移動させなければならないので、各前面バスバー１４２の幅は、各前面電極１４１の幅よりも大きい。

本例では、複数の前面バスバー１４２は、複数の前面電極１４１と同じ層に位置し、各前面電極１４１と交差する地点から、その前面電極１４１と電気的及び物理的に接続されている。

したがって、図１に示したように、複数の前面電極１４１は、横または縦方向に伸びているストライプ（stripe）形状を有し、複数の前面バスバー１４２は、縦または横方向に伸びてストライプ形状を有しており、前面電極部１４０は、基板１１０の前面に格子の形で位置する。

複数の前面バスバー１４２は、外部装置と接続され、収集された電荷を外部装置に出力する。

複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２を備えた前面電極部１４０は、銀（Ａｇ）のような少なくとも１つの導電物質で構成されている。

後面電極部１５０の複数の後面電極１５１は、後面電界部１７２の上に位置して後面電界部１７２と直接接しており、複数の前面電極１４１と同様に互いに離隔して定められた方向に伸びている。

このとき、複数の後面電極１５１は、複数の前面電極１４１と同じ方向に伸びている。このような複数の後面電極１５１は、後面電界部１７２方向に移動した電荷、例えば、電子を収集する。

後面電極部１５０の複数の後面バスバー１５２は、後面電界部１７２の上に位置して後面電界部１７２と接しており、複数の後面電極１５１と交差する方向に並んで伸びている。

この時、各後面バスバー１５２の延長方向は、各前面バスバー１４２の延長方向と同じであり、基板１１０を中心に、各後面バスバー１５２は、各前面バスバー１４２と向かい合うように配置することができる。

各後面バスバー１５２もまた、交差する複数の後面電極１５１によって収集された電荷（例、電子）を集めて所望の方向に移動させ、これにより、各後面バスバー１５２の幅は、それぞれの後面電極１５１の幅よりも大きい。

これにより、複数の後面バスバー１５２は、複数の後面電極１５１と同じ層に位置し、各後面電極１５１と交差する地点から、該当後面電極１５１と電気的及び物理的に接続されている。

したがって、後面電極部１５０もまた、前面電極部１４０と同様に、基板１１０の後面で格子の形で位置する。

このような複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２は、複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２それぞれと同一の導電性物質、例えば、銀（Ａｇ）を含有することができる。しかし、後面電極部１５０は、前面電極部１４０と他の材料で形成することができ、複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２もまた、互い異なる材料で形成することができる。

このように、本例において後面電界部１７２は、複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２下部に位置し、複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２に沿って延びている。

これにより、後面電界部１７２は、基板１１０の後面にローカルに位置し、後面電極部１５０のように格子形状を有している。したがって、既に説明したように、基板１１０の後面には、後面電界部１７２が位置していない部分が存在する。

本例において、光が主に入射される基板１１０の前面に位置する複数の前面電極１４１の数が基板１１０の前面より少ない量の光が入射される基板１１０の後面に位置する複数の後面電極１５１の数より少ない。したがって、隣接した２つの前面電極１４１間の間隔は隣接する２つの後面電極１５１の間の間隔よりも大きい。

前述したように、前面電極部１４０と後面電極部１５０は、銀（Ａｇ）のような金属物質を含有しているので、前面電極部１４０と後面電極部１５０が位置の部分は光が透過されない。

したがって、基板１１０の後面より多くの光を入射受ける基板１１０の前面に位置する前面電極１４１の間の間隔が後面電極１５１の間の間隔より増加するので、基板１１０の前面で複数の前面電極１４１により、光の入射面が減少するサイズを減らして、基板１１０の前面に入射する光の量を増加させる。

代案的な例で、複数の前面バスバー１４２と複数の後面バスバー１５２の内少なくとも一つは省略可能である。

本例において、このような前面電極部１４０と後面電極部１５０の内の少なくとも一つは、めっき法で形成することができる。

したがって、前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つがめっき法で製造されるとき、めっき法で製造された前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つは、本例のように、単一膜で形成することがあるが、２重膜または３重膜のような多重膜から形成することができる。単一膜で形成する場合、前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つは、銀（Ａｇ）で形成することができる。

めっき法で製造された前面電極部１４０と後面電極部１５０のうち少なくとも一つが２重膜構造を有する場合、エミッタ部１２１、すなわち、基板１１０の第２導電型の一部と接しているか、後面電界部１７２、すなわち、第１導電型の不純物が高濃度でドーピングされている基板１１０の部分と接している下部膜（第１膜）は、ニッケル（Ｎｉ）から形成でき、下部膜の上に位置した上部膜（第２膜）は、銀（Ａｇ）から形成できる。

また、めっき法で製造された前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つが３重膜構造を持っている場合、エミッタ部１２１または後面電界部１７２と接している下部膜（第１膜）は、ニッケル（Ｎｉ）から成り得、下部膜の上に位置する中間膜（第２膜）は、銅（Ｃｕ）から形成され、中間膜の上に位置する上部膜（第３膜）は、銀（Ａｇ）やスズ(Ｓｎ)から成り得る。

この時、めっき法で製造された前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つが２重膜の場合、下部膜の厚さは約０．５μｍ〜約１μｍで有り得、上部膜は約５μｍ〜約１０μｍで有り得る。

そして、めっき法で製造された前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つが３重膜の場合、下部膜と上部膜のそれぞれの厚さは約０．５μｍ〜約１μｍで有り得、中間膜は、約５μｍ〜約１０μｍで有り得る。

このとき、下部膜は接しているエミッタ部１２１または後面電界部１７２との接触抵抗を減少させ、接触特性を向上させるためのものであり、中間膜は、コストを削減するためのもので銅（Ｃｕ）のように低コストで良好な伝導度を有する材料で形成することができる。

中間膜が銅（Ｃｕ）から形成される場合には、この中間膜の下部に位置する下部膜はシリコン（Ｓｉ）との結合力が良好な銅がシリコン（Ｓｉ）から形成されるエミッタ部１２１または後面電界部１７２の中に浸透（吸収）して電荷の移動を妨害する不純物として作用することを防止する。

また、上部膜は、その下部に位置する膜（例えば、下部膜または中間膜）の酸化を防止し、上部膜の上に位置するリボン（ribbon）のような導電性フィルムとの接着力を向上させることができる。

このように、めっき法により２重膜または３重膜で前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つが形成され、下部膜にニッケル（Ｎｉ）を利用する場合、ニッケル（Ｎｉ）とエミッタ部１２１のシリコン（Ｓｉ）、つまり、基板１１０の第２導電型の部分のシリコンとの結合またはニッケル（Ｎｉ）と後面電界部１７２のシリコン、つまり、第１導電型の不純物が高濃度でドーピングされている基板１１０の部分のシリコンとの結合によって下部膜とエミッタ部１２１の間、または下部膜と後面電界部１７２との間には、ニッケルケイ素化合物（nickel silicide）が存在する。

一方、前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つがガラスフリット（glass frit）を含有した銀ペースト（Ag paste）やアルミニウムペースト（Al paste）などを利用したスクリーン印刷法を用いて形成する場合、ガラスフリットが第１誘電層部１３０や第２誘電層部１９０を貫通してエミッタ部１２１または後面電界部１７２と接するようになる。

したがって、前面電極部１４０とエミッタ部１２１が接する部分や後面電極部１５０と後面電界部１７２が接する部分には、ガラスフリットの成分の内少なくとも１つ、例えば、ＰｂＯのような鉛（Ｐｂ）系物質、Ｂｉ₂Ｏ₃のようなビスマス（Ｂｉ）系物質、Ａｌ₂Ｏ₃のようなアルミニウム（Ａｌ）系物質、Ｂ₂Ｏ₃のようなホウ素（Ｂ）系物質、スズ(Ｓｎ)系物質、ＺｎＯのような亜鉛（Ｚｎ）系物質、ＴｉＯのようなチタン（Ｔｉ）系の物質とＰ₂Ｏ₅のようなリン（Ｐ）系物質などの少なくとも１つが検出される。

しかし、前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つがめっき法で形成される場合には、前面電極１４１と前面バスバー１４２と基板１１０（つまり、エミッタ部１２１）の間、そして後面電極１５１と後面バスバー１５２と基板１１０（つまり、後面電界部１７２）には、ガラスフリットの成分が検出されない。

このように、前面電極部１４０と後面電極部１５０の内少なくとも一つが多層膜から形成される場合、下部膜から上部膜までめっき法を用いて、順に所望の厚さを有する多層膜を形成することができる。

図１において、基板１１０に位置する前面電極１４１の数と前面バスバー１４２の数は、後面電極１５１の数と後面バスバー１５２の数は一例に過ぎず、場合に応じて変更可能である。

前面バスバー１４２と後面バスバー１５２は、それぞれエミッタ部１２１と後面電界部１７２で電荷を収集する機能だけでなく、複数の前面電極１４１によって収集された電荷と複数の後面電極１５１によって収集された電荷を集めて外部装置に出力することである。

したがって、代案的な例で、前面バスバー１４２と後面バスバー１５２の内少なくとも１つの第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の少なくとも一つの上に直接位置して、第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の内少なくとも一つと接していることがある。

既に説明したように、基板１１０の前面と後面が第１及び第２テクスチャリング表面を有しており、これにより、基板１１０の表面積が増加する。

したがって、各前面電極１４１と接触するエミッタ部１２１の面積とそれぞれの後面電極１５１と接する後面電界部１７２の面積が増加するため、各前面電極１４１と、後面電極１５１の幅（Ｗ１１、Ｗ１２）が減少しても、エミッタ部１２１と前面電極１４１との接触面積と後面電界部１７２と後面電極１５１との接触面積は減少しない。

したがって、前面電極１４１と後面電極１５１の幅が減少しても、エミッタ部１２１で各前面電極１４１に移動する電荷の量と後面電界部１７２から各後面電極１５１に移動する電荷の量は減らない。

本実施形態において、各前面電極１４１の幅（Ｗ１１）と各後面電極１５１の幅（Ｗ１２）は、それぞれ約４０μｍ〜５０μｍで有り得る。

これにより、基板１１０の前面と後面で光の入射を妨害する前面電極１４１と後面電極１５１の形成面積が減少するので、基板１１０の前面と後面で基板１１０に入射する光の量は増加する。

しかし、基板１１０の前面と後面の第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面のために、エミッタ部１２１に沿った前面電極１４１に移動する電荷の移動距離と後面電界部１７２に沿った後面電極１５１へ移動する電荷の移動距離が増加する。

したがって、本実施形態の場合、エミッタ部１２１の表面積の増加と後面電界部１７２の表面積の増加で増えた電荷の移動距離を補償するために、隣接する２前面電極１４１の間の間隔（Ｄ１１）と隣接する２後面電極１５１の間の間隔（Ｄ１２）を低減することが望ましい。

したがって、一例として、２つの隣接前面電極１４１の間の間隔（Ｄ１１）と隣接する２後面電極１５１の間の間隔（Ｄ１２）は、それぞれ約１.５ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で有り得る。

既に説明したように、各前面電極１４１と、各後面電極１５１の幅（Ｗ１１、Ｗ１２）が減少したことにより、隣接する電極間の間隔（Ｄ１１、Ｄ１２）が増加しても、基板１１０の前面と後面からの光の入射面積が減少しない。

このような構造を有する本実施形態に係る太陽電池の動作は次のとおりである。

太陽電池に光が照射され、第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の内少なくとも一つを介して基板１１０に入射すると、光のエネルギーによって基板１１０で電子−正孔対が発生する。

このとき、基板１１０の第１テクスチャリング表面及び第２テクスチャリング表面と第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０によって基板１１０に入射される光の反射損失が減少し、基板１１０に入射される光の量が増加する。

これらの電子と正孔は、基板１１０とエミッタ部１２１のｐ−ｎ接合により、ｎ型の導電型を有する半導体部、例えば、基板１１０とｐ型の導電型を有する半導体部と、例えば、エミッタ部１２１方向に向それぞれ移動する。

エミッタ部１２１方向に移動した正孔は、隣接する複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２に沿ってそれぞれ移動し、基板１１０方向に移動した電子は、後面電界部１７２を通過し隣接する複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２によって収集され、複数の後面バスバー１５２に沿って移動する。

これに、いずれか１つの太陽電池の前面バスバー１４２と、隣接する太陽電池の後面バスバー１５２を導電性フィルムのような導線に接続すると、電流が流れるようになり、これを外部からの電力に利用することになる。

このように、光が入射される基板１１０の前面と後面の表面が２重テクスチャリング構造を有しているので、入射面積が増加し複数の第１突出部１１及び第２突出部１１１に起因する反射動作により光の反射量が減少し、基板１１０の内部に入射される光の量が増加する。

また、基板１１０の前面と後面に位置する第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の屈折率による反射防止効果以外にも、固定電荷を利用した電界パッシベーション効果及び水素（Ｈ）や酸素（Ｏ）を用いた表面パッシベーション効果によって太陽電池の効率が向上する。

以下、図４Ａ〜図４Ｆを参考にして、本発明の実施形態に係る太陽電池の製造方法について説明する。

まず、基板１１０は、シリコンブロック（block）やインゴット（ingot）をブレード（blade）またはマルチワイヤーソー（multi wire saw）でスライス（slice）して製造するが、この時、基板１１０には、機械的損傷層（mechanical damage layer）が形成される。

したがって機械的損傷層に起因する太陽電池の特性の低下を防止するために、ウェットエッチングを行い機械的損傷層を除去するが、このとき、図４Ａに示すように、基板１１０の少なくとも一方の面に複数の第１突出部１１を含む第１のテクスチャリング表面を形成する。

第１テクスチャリング表面はウェットエッチングにより形成され、ウェットエッチングは酸性ケミカル及び塩基性ケミカルの内少なくとも一つのケミカルを使用して実施することができる。

第１テクスチャリング表面を形成する工程の一例について説明すると、次の通りである。

まず、塩基性ケミカルを利用した湿式エッチングを行い、基板１１０の少なくとも一方の面をエッチングする。塩基性ケミカルでは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）やイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol、ＩＰＡ）、または他の有機添加剤を使用することができる。

このように塩基性ケミカルを利用し基板１１１の面をエッチングすると、基板１１０の表面がテクスチャリング処理され、複数の第１突出部１１を含む第１テクスチャリング表面が形成される。

以上で説明した方法によって第１突出部１１を形成した後、反応性イオンエッチング法（reaction ion etching、ＲＩＥ）などのようなドライエッチング法を用いて第１突出部１１の表面に複数の第２突出部１１１を有する第２テクスチャリング表面を形成する。

図４Ｂは、第１突出部１１の表面に形成された複数の第２突出部１１１を示している。

このとき、第２突出部１１１は２００ｎｍ〜約６００ｎｍの大きさにそれぞれ形成され、第２突出部１１１の垂直断面において頂点を接続した仮想線の長さ（ａ）と、前記仮想線始点と終点を結んだ直線の長さ（ｂ）の比（ａ / ｂ）が１．１乃至１．３になるように、第１突出部１１の表面に分布する。

本例において、反応性イオンエッチング法のために使用されるエッチングガスはＳＦ₆とＣｌ₂の混合ガスで有り得る。

第２テクスチャリング表面を形成した後は、基板１１０の表面上に残っている残留物を除去する工程を実施する。

反応性イオンエッチング法を用いて、第２突出部１１を形成すると、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、半導体基板１１０の表面に非常に多くの不純物が吸着されている。

ここで、図６Ａは、第２突出部１１１が形成された第１突出部１１を２５，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真であり、図６Ｂは、第１突出部１１を９０，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真である。

そして、反応性イオンエッチング法によって形成された第２突出部１１１の表面には、プラズマによる損傷層が形成されている。

このような不純物を除去するために、比較例では酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程及び２次洗浄工程を順次実施した。

このとき、１次洗浄工程で使用する酸性ケミカルは、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素をそれぞれ１:１乃至４:１の割合で混合したものを使用し、２次洗浄工程で使用する酸性ケミカルは、超純水と塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素がそれぞれ５:１:１の割合で混合したものを用いた。

図７Ａ及び図７Ｂは、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素をそれぞれ１:１乃至４:１の割合で混合された酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程と超純水と塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素がそれぞれ５：１:１の割合で混合された２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真で、図７Ａは、第２突出部１１１が形成された第１突出部１１を２５，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真であり、図７Ｂは、第１突出部１１を９０，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真である。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第２突出部１１１を形成した後、酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程と２次洗浄工程を実施すると、図６Ａ及び図６Ｂと比較して、不純物が多く除去されたことがわかる。

しかし、酸性ケミカルを用いた１次洗浄工程及び２次洗浄によると、第２突出部１１１の表面損傷層が効果的に除去されず、不純物が完全に除去されない問題がある。

このような問題を解決するために、本発明の実施形態では、１次洗浄工程で酸性ケミカルの代わりに塩基性ケミカルを使用した。

これに対して、図５を参考し、さらに具体的に説明すると、次の通りである。

本発明の一実施形態に係る洗浄方法は、塩基性ケミカル（chemical）を用いて、複数の微細突出部の表面損傷部を除去するとともに、前記微細突出部の表面に吸着された不純物を除去する第１洗浄ステップ、希釈された酸性ケミカルを用いて、微細突出部の表面を洗浄するステップと、酸性ケミカルを用いて、前記第１洗浄ステップの後、前記微細突出部の表面に残存するか、再吸着された不純物を除去する第２洗浄ステップ、及び希釈された酸性ケミカルを用いて、微細突出部の表面をもう一度洗浄するステップを含むことができる。

ここで、希釈された酸性ケミカルを用いて、微細突出部の表面を洗浄するステップ、すなわち、第１洗浄ステップと、第２洗浄ステップの間に実施する洗浄工程と、第２洗浄ステップ後に行う洗浄工程の内少なくとも一つは、省略することもできる。

第１洗浄ステップに使用される塩基性ケミカルは、超純水（ＤＩ）と水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）がそれぞれ５:１:１の割合で混合されたもので有り得、塩基性ケミカルを用いた第１洗浄ステップは、７０℃以下の温度で５分〜１０分間実施することができる。

ここで、水酸化アンモニウムよりもエッチング能力が優れた水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用することも可能である。そして水酸化アンモニウムと水酸化カリウムのほか、水酸基（−ＯＨ基）を含む他の種類の塩基性物質を使用することも可能である。

塩基性ケミカルを用いた第１洗浄ステップを行うと、第２突出部の表面が薄い厚さにエッチングされて除去され、第２突出部の表面に吸着された不純物が１次的に除去される。

第２洗浄ステップに使用される酸性ケミカルは、超純水と塩酸（ＨＣｌ）及び過酸化水素がそれぞれ５:１:１の割合で混合されたもので有り得、酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップは、７０℃以下の温度で５分〜１０分間実施することができる。

酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップによれば、第１洗浄ステップの後、第２突出部の表面に再吸着された不純物が効果的に除去される。

そして、希釈された酸性ケミカルは、超純水とフッ酸（ＨＦ）がそれぞれ１０:１乃至７:１の割合で混合されたもので有り得、希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄工程は、常温で５分〜１０分間実施することができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、塩基性ケミカルを用いた１次洗浄工程と酸性ケミカルを用いた２次洗浄工程を行った後に撮影した微細突出部の顕微鏡写真で、図８Ａは、第２突出部１１１が形成された第１突出部１１を２５，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真であり、図８Ｂは、第１突出部１１を９０，０００倍の倍率で拡大した顕微鏡写真である。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第２突出部１１１を形成した後、塩基ケミカルを用いた１次洗浄工程と酸性ケミカルを用いた２次洗浄工程を実施すると、図７Ａ及び図７Ｂと比較して、不純物がさらに効果的に除去されたことが分かる。

下の表１は、比較例と本発明の実施形態を用いた洗浄作業後に測定した太陽電池の特性を示したもので、表１で、比較例は、１次洗浄作業と２次洗浄作業すべてに酸性ケミカルを使用した場合であり、実施形態１は、塩基性ケミカルに水酸化アンモニウムを使用した場合で、実施形態２は、塩基性ケミカルに水酸化カリウムを使用した場合である。

前記の実験結果から分かるように、酸性ケミカルを用いて、１次洗浄工程及び２次洗浄工程を実施した比較例の場合に比べ、本発明の実施形態１及び２の場合、太陽電池の特性が改善されたことが分かる。

以上では、塩基性ケミカル（超純水と水酸化カリウムと過酸化水素の混合液）を用いた第１洗浄ステップ、希釈された酸性ケミカル（超純水とフッ酸の混合液）を用いた洗浄ステップ、酸性ケミカル（超純水と塩酸及び過酸化水素の混合液）を用いた第２洗浄ステップ、及び希釈された酸性ケミカル（超純水とフッ酸の混合液）を用いた洗浄ステップを含む洗浄方法について説明した。

しかし、第１洗浄ステップで使用する塩基性ケミカルは、過酸化水素を含まない場合もある。つまり、第１洗浄ステップで使用する塩基性ケミカルは水酸基（-ＯＨ基）を含む塩基性物質、例えば、水酸化カリウムまたは水酸化アンモニウムと超純水を混合して形成することもできる。

洗浄方法の他の例として、酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップと希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップを統合して１回だけ行うこともできる。つまり、２つの洗浄ステップを１つの洗浄ステップで統合することができる。

酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップと希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップを統合して実施する場合には、酸性ケミカルは、超純水と塩酸とフッ酸を混合して形成することができる。

したがって、この場合には、洗浄方法が塩基性ケミカル（超純水と水酸化カリウム及び過酸化水素の混合液）を用いた第１洗浄ステップ、希釈された酸性ケミカル（超純水とフッ酸の混合液）を用いた洗浄ステップ、及び酸性ケミカル（超純水と塩酸及びフッ酸の混合液）を用いた第２洗浄ステップの３段階で行うことができる。

洗浄方法の別の例として、希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップ、酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップ、及び希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップを統合して１回だけ行うことも可能である。つまり、第１洗浄ステップを除いた残りの３つの洗浄ステップを１つの洗浄ステップで統合することができる。

希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップ、酸性ケミカルを用いた第２洗浄ステップ、及び希釈された酸性ケミカルを用いた洗浄ステップを統合して実施する場合には、酸性ケミカルは、超純水と塩酸及びフッ酸を混合して形成することができる。

したがって、この場合には、洗浄方法が塩基性ケミカル（超純水と水酸化カリウム及び過酸化水素の混合液）を用いた第１洗浄ステップ、酸性ケミカル（超純水と塩酸及びフッ酸の混合液）を用いた第２洗浄ステップの２段階で行うことができる。前記の様々な洗浄方法に応じて、半導体基板の表面を洗浄した後、図４Ｃに示すように、基板１１０の前面にエミッタ部１２１を形成する。

エミッタ部１２１は、イオン注入法を用いて、該当する導電型（つまり、第２導電型）（例えば、ｐ型）を有する第１不純物を基板の第１面に注入した後、活性化工程を実施することにより形成することができる。

この時、導電性タイプは、基板１１０のものと反対の第２導電型で有り得、本例で使用される第１不純物は、ホウ素（Ｂ）で有り得る。

したがって、露出された基板１１０の前面に第２導電型を有する第１不純物が注入され、基板１１０の前面に第２導電型（例えば、ｐ型）の不純物部である第１不純物部１２０が形成される。

次に、基板１１０の後面に再度イオン注入法を用いて、該当する導電型（つまり、第１導電型 ）（例えば、ｎ型）を有する第２不純物を注入し、基いた１１０の後面に第２不純物部１７０を形成する。本例で使用される第２不純物は、リン（Ｐ）で有り得る。

このとき、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０を形成するためのイオン注入工程時に基板１１０の前面と後面で、所望の部分のみにイオン注入を実施するためのマスクが使用できる。

例えば、基板１１０の前面に配置されるマスクは、基板１１０の前面の端の部分だけを遮断し、基板１１０の前面の残りの部分を露出し、基板１１０の後面に配置されるマスクは、基板１１０の後面の端の部分と後面電極及び後面バスバー領域を露出し、基板１１０の後面の残りの部分を遮断することができる。

基板１１０の中に第１不純物イオンと第２不純物イオンを注入するためのイオン注入エネルギーは約１ｋｅＶ乃至２０ｋｅＶで有り得、イオン注入エネルギーの大きさに応じてイオン注入深さが決められる。

したがって、第１不純物部１２０のためのイオン注入エネルギーの大きさと第２不純物部１７０のイオン注入エネルギーの大きさは互いに異なることがある。

一例として、ｐ型不純物イオンを基板１１０の中に注入するイオン注入エネルギーの大きさがｎ型不純物イオンを基板１１０の中に注入するイオン注入エネルギーの大きさより大きくなることがある。

このとき、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０の形成順序は変更可能であり、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０は、同じチャンバー（chamber）でそれぞれ形成し、又は、別のチャンバーでそれぞれ形成することができる。

このように、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０が形成された後、窒素（Ｎ₂）雰囲気や酸素雰囲気（Ｏ₂）で基板１１０が熱処理される。

これにより、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０が完全に活性化される。したがって、第１不純物部１２０は、基板１１０の前面に位置するエミッタ部１２１に形成され、基板１１０と ｐ−ｎ接合を形成し、第２不純物部１７０は、基板１１０の後面に位置した後面電界部１７２に形成される。

つまり、基板１１０の中にそれぞれ注入されたｐ型不純物とｎ型不純物は侵入型の状態（interstitial state）で第１不純物部１２０と第２不純物部１７０を形成しているが、熱処理による活性化工程が実施されると、侵入型の状態の不純物が置換型の状態（substitutional state）に変わるようになり、これにより、シリコンとｐ型とｎ型不純物イオンの再配置が行われ、第１不純物部１２０及び第２不純物部１７０は、それぞれ、ｐ型のエミッタ部１２１とｎ型の後面電界部１７２で機能することになる。

この時、エミッタ部１２１を形成するために注入されるホウ素（Ｂ）は後面電界部１７２を形成するために注入されるリン（Ｐ）より溶解度（solubility）が小さいため、第１不純物部１２０を安定的に活性化させるためには、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０の活性化温度を第１不純物部１２０を基に定めることが望ましい。

したがって、本例で、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０のための活性化温度は、第１不純物部１２０が安定的に活性化される温度、例えば約１０００℃〜２０００℃であり得、熱処理時間は約２０分〜６０分で有り得る。

このように、ホウ素（Ｂ）の活性化が安定的に行われる約１０００℃以上の高温で活性化工程が行われるので、第２不純物部１７０たけでなく、第１不純物部１２０の活性化が安定的になされてエミッタ部１２１と後面電界部１７２が効果的に形成される。

さらに、約１０００℃以上の熱処理工程を行うと、第１不純物部１２０と第２不純物部１７０のためのイオン注入工程時に発生した損傷部分が再結晶化してウエットエッチング法などを利用した別の損傷部分除去工程がなくてもイオン注入時に発生した損傷部分が回復する。

以上では、エミッタ部１２１と後面電界部１７２がイオン注入法によって形成されることを例に挙げて説明したが、エミッタ部１２１と後面電界部１７２は、通常の熱拡散法によって形成することもできる。

次に、図４Ｅに示すように、基板１１０の後面に水素化された窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第１誘電層１９１を形成する。

このとき、第１誘電層１９１は、プラズマ気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ、plasma enhanced chemical vapor deposition）などのような膜堆積工程によって形成することができる。本例では、第１誘電層１９１の厚さは７０ｎｍ〜１００ｎｍで有り得る。

次に、図４Ｆに示すように、基板１１０の前面のエミッタ部１２１上と基板１１０の後面に位置する第１夕伝送１９１上に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成される第２誘電層１３１を形成する。

このとき、第２誘電層１３１は、プラズマ気相蒸着法、特に原子層堆積（atomic layer deposition、ＡＬＤ）法などを用いて形成することができる。

プラズマ気相蒸着法で、第２誘電層１３１を形成する場合には、工程ガスによって露出された部分にのみ膜の堆積が行われるので、酸化アルミニウムから形成される第２誘電層１３１は、別々のプラズマ気相蒸着工程を介して基板１１０の前面と後面にそれぞれ形成することができる。

この場合、基板１１０の前面と後面にそれぞれ位置する第２誘電層１３１は、同じ工程条件で形成されて、同じ膜特性を有するか、または互いに異なる工程条件で形成され、 互いに異なる膜特性を有することができる。

ところが、原子層堆積法を利用して第２誘電層１３１を形成する場合には、一度の堆積工程で、基板１１０の前面だけでなく後面や側面まで第２誘電層を形成することができる。

したがって、一度の原子層堆積法により基板１１０の前面と後面に同時に第２誘電層１３１を形成することができる。この場合、基板１１０の前面と後面にそれぞれ位置する第２誘電層１３１は、同じ工程条件で形成されるので、同じ膜特性を有する。

本例において、第２誘電層１３１の厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍで有り得る。

第２誘電層１３１を形成すると、基板１１０の後面には、第１誘電層１９１と第２誘電層１３１から形成される第２誘電層部１９０が形成される。

次、図４Ｇに示すように、プラズマ気相蒸着法などを利用し、基板の前面の第２誘電層１３１上に窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第３誘電層１３２を約７０ｎｍ乃至１００ｎｍの厚さで形成する。

これにより、基板の前面には、第２誘電層１３１及び第３誘電層１３２から形成される第１誘電層部１３０が形成される。

このように、基板１１０の前面に第１誘電層部１３０を形成し、基板１１０の後面に第２誘電層部１９０を形成した後、第１誘電層部１３０を貫通してその下に位置するエミッタ部１２１と接する複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２から形成される前面電極部１４０を形成し、第２誘電層部１９０を貫通して、その下部に位置する後面電界部１７２と接する複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２から形成される後面電極部１５０を形成する。

前面電極部１４０と後面電極部１５０を形成するための一例は、図４Ｈに示したものと同様である

例えば、基板１１０の前面と後面にそれぞれレーザービームを選択的に照射して前面電極部１４０と後面電極部１５０が形成される位置に、複数の第１開口部１８１と第２開口部１８２を形成する。

このとき、複数の第１開口部１８１は、第１誘電層部１３０を貫通して第１誘電層部１３０の下部に位置するエミッタ部１２１を露出し、複数の第２開口部１８２は、第２誘電層部１９０を貫通して第２誘電層部１９０の下部に位置する後面電界部１７２を露出する。

複数の第１開口部１８１は、複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２のための開口部であり、この際、各前面電極１４１のための第１開口部１８１の幅は、各前面バスバー１４２のための第１開口部１８１の幅よりも小さい。

また、複数の第２開口部１８２は、複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２のための開口部であり、この際、各後面電極１５１のための第２開口部１８２の幅は、各後面バスバー１５２のための第２開口部１８２の幅より小さい。

このとき、複数の前面電極１４１のための複数の第１開口部１８１の数は、複数の後面電極１５１のための複数の第２開口部１８２の数よりも小さくすることができ、これにより、隣接する２つの第１開口部１８１の間隔が隣接する２つの第２開口部１８２の間隔より大きくすることができる。

また、前面バスバー１４２のための第１開口部１８１の形成位置と後面バスバー１５２のための第２開口部１８２の形成位置は、基板１１０を中心に向き合うことができる。

次に、複数の第１開口部１８１を介して露出されたエミッタ部１２１に電気めっき法または無電解メッキ法などのようなメッキ法を利用して、複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２から形成される前面電極部１４０を形成し、これと同様に、複数の第２開口部１８２を介して露出された後面電界部１７２に複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２でから形成される後面電極部１５０を形成する。

代案的な例で、複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２と、それと複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２は、銀（Ａｇ）などのような金属物質を含有した金属ペースト（metal paste）を第１開口部１８１と第２開口部１８２にスクリーン印刷（screen printing）法などで塗布した後、所望の温度で熱処理して形成することができる。

又他の代案的な例で、複数の前面電極１４１と複数の前面バスバー１４２と、それと複数の後面電極１５１と複数の後面バスバー１５２は、銀（Ａｇ）、または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）を含む金属物質を含有した金属ペーストを第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０上にそれぞれ塗布し、乾燥させた後、熱処理することにより形成することができる。

このとき、複数の前面電極部１４０は、第１誘電層部１３０を貫通すべきであり、複数の後面電極部１５０は、第２誘電層部１９０を貫通しなければならない。

したがって、金属ペーストは、第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０をエッチングする物質（例えば、ＰｂＯ）を含有することができる。この時、金属ペーストに含有されるエッチング物質の量と種類は、第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の厚さや材料などに応じて決めることができる。

したがって、 第１誘電層部１３０の上に塗布され乾燥された金属ペーストパターンを熱処理すると、金属ペーストが第１誘電層部１３０を貫通し、これによりエミッタ部１２１と化学的結合が行われる。したがって、エミッタ部１２１と電気的及び物理的に接続された前面電極部１４０が形成される。そして、 第２誘電層部１９０の上に塗布されて乾燥された金属ペーストパターンを熱処理すると、金属ペーストが、 第２誘電層部１９０を貫通し、これに応じて後面電界部１７２と化学的結合が行われる。したがって、 後面電界部１７２と電気的及び物理的に接続された後面電極部１５０が形成される。

第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の内少なくとも一つが省略されるとき、第１誘電層部１３０と第２誘電層部１９０の貫通動作が不要な電極部を形成する金属ペーストは、エッチング物質を含有しないか、誘電体層部（１３０、１９０）の貫通に影響を与えない程度のエッチング物質のみを含有することができる。

一方、第１誘電体層部１３０ａは、第３誘電層１３２上に直接位置して水素化された酸化シリコン（ＳｉＯｘ：Ｈ）から形成される水素化されたシリコン酸化膜をさらに備えることができ、基板１１０の後面に位置する第２誘電層部１９０ａは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ：Ｈ）から形成される第１誘電層１９１と酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第２誘電層１３２の間に、水素化された酸化シリコン（ＳｉＯｘ：Ｈ）から形成される水素化されたシリコン酸化膜をさらに備えることができる。

前記水素化されたシリコン酸化膜は、その下部に位置する第３誘電層１３２と、第１誘電層１９１に存在して表面パッシベーション機能を実行する水素（Ｈ）が基板１１０の反対の方向に移動することを防止する役割をするので、基板表面のパッシベーション効果と反射防止効果がさらに向上する。

そしてエミッタ部１２１と、第１誘電体層部（１３０、１３０ａ）の間に、それと基板１１０の後面と第１誘電層１９１との間に酸化シリコン（ＳｉＯｘ）から形成されるシリコン酸化膜を追加でさらに備えることができる。

前記シリコン酸化膜は、自然酸化膜の上に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）膜などのような膜が形成されるときに発生するブリスタリング（blistering）現象を抑制することができ、パッシベーション効果をさらに向上させることができる。

Claims (17)

1. ドライエッチング工程を実施し、複数の微細突出部を含むテクスチャリング表面を半導体基板の第１面に形成するステップと、
   塩基性ケミカル（chemical）を用いて、前記複数の微細突出部の表面の損傷部を除去し、前記微細突出部の表面に吸着された不純物を除去する第１洗浄ステップと、
   酸性ケミカルを用いて、前記第１洗浄ステップの後、前記微細突出部の表面に残存し、又は、再吸着された不純物を除去する第２洗浄ステップと、
   前記半導体基板の第１表面にエミッタ部を形成するステップと
   を含む太陽電池の製造方法。
2. 前記ドライエッチング工程は、反応性イオンエッチングを含む、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
3. 前記塩基性ケミカルは、超純水と水酸基（-ＯＨ基）を含む塩基性物質を混合して形成された、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
4. 前記塩基性ケミカルは、過酸化水素を加えて形成された、請求項３記載の太陽電池の製造方法。
5. 前記水酸基を含む塩基性物質として水酸化カリウム溶液または水酸化アンモニウム溶液を使用する、請求項３記載の太陽電池の製造方法。
6. 前記酸性ケミカルは、超純水と塩酸及び過酸化水素を混合して形成された、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
7. 前記第１洗浄ステップと、前記第２洗浄ステップの間に、希釈された酸性ケミカルを用いて前記微細突出部の表面を再度洗浄するステップを更に含む、請求項６記載の太陽電池の製造方法。
8. 前記の希釈された酸性ケミカルは、超純水とフッ酸を混合して形成された、請求項７記載の太陽電池の製造方法。
9. 前記第２洗浄ステップの後、希釈された酸性ケミカルを用いて前記微細突出部の表面をもう再度洗浄するステップを含む、請求項６記載の太陽電池の製造方法。
10. 前記の希釈された酸性ケミカルは、超純水とフッ酸を混合して形成された、請求項９記載の太陽電池の製造方法。
11. 前記酸性ケミカルは、超純水と塩酸とフッ酸を混合して形成された、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
12. 前記エミッタ部を形成するステップは、イオン注入法、または熱拡散法によって前記半導体基板の第１面に第１導電性の不純物を注入するステップを含む、請求項１記載の太陽電池の製造方法。
13. 前記複数の微細突出部を含む第２テクスチャリング表面を前記半導体基板の第１面の反対方向に位置する第２面に形成するステップと、
    前記半導体基板の前記第２面に後面電界部を局部的に形成するステップと
    をさらに含む、請求項１２記載の太陽電池の製造方法。
14. 前記後面電界部を形成するステップは、前記第１導電性の反対導電性を有する第２導電性の不純物をイオン注入法や熱拡散法によって前記半導体基板の第２面に注入するステップを含む、請求項１３記載の太陽電池の製造方法。
15. 前記基板の第２面に第１誘電層を形成するステップと、
    前記エミッタ部の上、そして前記基板の第２面に位置する第１誘電層の上に第２誘電層を同時に形成するステップと、
    前記エミッタ部上に位置する前記第２誘電層上に第３誘電層を形成するステップと、
    前記エミッタ部と接続される第１電極部と、前記後面電界部と接続される第２電極部を形成するステップと
    をさらに含む、請求項１４記載の太陽電池の製造方法。
16. 前記第１誘電層と前記第３誘電層は、水素化された窒化シリコンを７０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで蒸着してそれぞれ形成し、前記第２誘電層は、酸化アルミニウムを５ｎｍ〜１５ｎｍの厚さに蒸着して形成し、前記酸化アルミニウムは、原子層堆積を使用して蒸着する、請求項１５記載の太陽電池の製造方法。
17. 前記後面電界部は、前記第２電極部の複数のフィンガー電極と同じパターンで形成する、請求項１５記載の太陽電池の製造方法。