太阳能电池及太阳能电池的制造方法与流程

本发明关于太阳能电池技术，更详细而言为关于光电转换效率较先前的太阳能电池高的硅太阳能电池及其制造方法。

背景技术：

于太阳能电池的领域中，已知一种串接式(多接合型)太阳能电池，其层积有多个的光电转换部，由对宽带域的太阳光进行光电转换以图提高光电转换效率(例如，参照专利文献1～3)。为了进一步提高此种串接式太阳能电池的光电转换效率，需要进一步增加光的利用效率来提高输出电流。

作为使用单晶硅晶圆的太阳能电池，目前已实现高光电转换效率的技术为，将非晶硅沉积于单晶硅晶圆的两面的异质接合太阳能电池、及于入射光侧的相反侧的面形成有射极及背面电场区域(BSF区域)的背接触式太阳能电池。

为了进一步提高串接式硅太阳能电池的光电转换效率，对结晶硅层内的奥杰复合的抑制成为重要的课题。作为用以解决该问题的方法之一，具有将结晶硅层的厚度减薄的方法，于研究层级上将结晶硅层减薄至100μm左右能获得较高的光电转换效率的太阳能电池。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开平10-335683号公报

专利文献2：日本特开2001-267598号公报

专利文献3：日本特开平2009-260310号公报

技术实现要素：

[发明要解决的课题]

如上述，为了进一步提高串接式硅太阳能电池的光电转换效率，将结晶硅层的厚度减薄，对抑制结晶硅层内的奥杰复合相当有效。然而，相反若将结晶硅层的厚度减薄，则会因光吸收长度变短，而招致短路电流密度的减少，若对太阳能电池整体进行评价，则有无法达到所希望的光电转换效率的问题。而且，于太阳能电池的制造步骤中，还要求开发用以不使薄结晶硅层破损的方法。

本发明鉴于该种问题而完成，其目的在于，提供一种串接式硅太阳能电池及其制造方法，其中，将上部电池的结晶硅层减薄，抑制结晶硅层内的奥杰复合，且于制造步骤中也不会使薄结晶硅层破损，且光电转换效率高。

[解决课题的手段]

为了解决上述问题，本发明的太阳能电池的特征在于：上部电池设于基体的主面上，该上部电池包括层积构造，该层积构造自光入射侧起依序具有透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、与该第1导电型相反的第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层，于该上部电池的表面设置有受光面电极，于该基体设置有背面电极，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为30μm以下。

较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为3μm～30μm。

此外，较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为4μm～20μm。

较佳构成为，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为5μm～10μm。

一形态中，该上部电池为于该第1导电型非晶硅材料层与第2导电型结晶硅层间具备i型非晶硅材料层。

此外，一形态中，该上部电池为于该第2导电型结晶硅层与第2导电型非晶硅层间具备i型非晶硅层。

并且，一形态中，于该上部电池与该基体间具备绝缘性透明钝化层。

较佳构成为，该绝缘性透明钝化层为由硅氧化物或铝氧化物构成的层。

例如，该基体为由单晶硅构成。

一形态中，该基体由单晶硅构成，于该上部电池与该基体间具备由氧化铟锡(ITO)构成的层。

此外，一形态中，该基体为由单晶硅构成的下部电池，该上部电池侧为第2导电型区域，于其下方形成有第1导电型区域，于该下部电池的背面设置有该背面电极且被串接。

并且，一形态中，该下部电池于该第2导电型区域的该上部电池侧具备供体浓度较该第2导电型区域高的第2导电型层。

一形态中，该上部电池具有设于该第2导电型非晶硅层的下侧的第2透明导电层。

并且，一形态中，自上方观察该上部电池时，该第2透明导电层的表面呈具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状而露出。

一形态中，于该上部电池的表面设置有电连接于该透明导电层的第1梳齿状的受光面电极、及电连接于该第2透明导电层的第2梳齿状的受光面电极。

并且，一形态中，于该下部电池的背面侧形成有该第1导电型区域及次级第2导电型区域，该第1导电型区域形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，该次级第2导电型区域形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，且供体浓度较该第2导电型区域高，该第1导电型区域的手指部与该次级第2导电型区域的手指部以既定间隔交互配置。

一较佳形态中，于该下部电池的背面设置有电连接于该第1导电型区域的第1梳齿状的背面电极、及电连接于该次级第2导电型区域的第2梳齿状的背面电极。

又，一较佳形态中，当自上方观察该太阳能电池时，该第1梳齿状的受光面电极的总线部与该第2梳齿状的背面电极的总线部于一端侧位于平行的位置，该第2梳齿状的受光面电极的总线部与该第1梳齿状的背面电极的总线部于另一端侧位于平行的位置。

例如，设于该上部电池的透明导电层为氧化铟锡(ITO)。

较佳构成为，设于该上部电池的光入射侧的透明导电层兼作反射防止层。

较佳构成为，该上部电池的该第2导电型结晶硅层设计为下述厚度，该厚度使该上部电池与该下部电池的发电电流相同。

并且，较佳构成为，自上方观察该太阳能电池时，该上部电池具备的具有透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层的层积构造为阵列构造，该阵列构造具有被划分成以既定间隔二维排列的多条纳米线、或壁面对齐于既定的方向且以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙，该纳米线的直径或该纳米墙的厚度，于该第2导电型结晶硅层的部位上为10nm以下。

较佳构成为，相互邻接的该纳米线或该纳米墙由绝缘性物质隔离。

本发明的太阳能电池的制造方法，为于基体上具备上部电池的太阳能电池的制造方法，该制造方法包含：第1步骤，其以400℃以下的温度使初级第2导电型硅结晶基板与该基体的表面彼此贴合，该初级第2导电型硅结晶基板于表面区域形成有第2导电型非晶硅层，且于该第2导电型非晶硅层上设置有透明导电层，该基体于表面形成有透明导电层或绝缘性透明钝化层；第2步骤，其自背面将该初级第2导电型硅结晶基板薄化至厚度30μm以下，作为该上部电池的第2导电型结晶硅层。

较佳构成为，该基体为于表面区域形成有供体浓度较块状体高的第2导电型层，且于该第2导电型层上设置有绝缘性透明钝化层的次级第2导电型硅结晶基板。

较佳构成为，该第1步骤具备对该初级第2导电型硅结晶基板的表面及该基体的表面的至少一者实施表面活化处理的次步骤。

例如，该表面活化处理实行等离子处理或臭氧处理的至少一者。

例如，该透明导电层为氧化铟锡(ITO)，该绝缘性透明钝化层为由硅氧化物或铝氧化物构成的层。

一形态中，具备于该第1步骤前朝该初级第2导电型硅结晶基板的表面区域植入既定配量的氢以形成氢离子植入层的步骤，于该第2步骤中，由对该氢离子植入层施加机械或热冲击，使第2导电型结晶硅层自该初级第2导电型硅结晶基板剥离，以作为该上部电池的第2导电型结晶硅层。

此外，一形态中，于该第2步骤后具备第3步骤，在此第3步骤中，于该第2导电型结晶硅层的上方形成与第2导电型相反的第1导电型非晶硅材料层。

并且，一形态中，该第3步骤具备于该第1导电型非晶硅材料层的形成前，将该第2导电型结晶硅层划分为纳米线或纳米墙的次步骤，其中该纳米线为以既定间隔二维排列的多条纳米线，且于该第2导电型结晶硅层的部位上直径为10nm以下，该纳米墙为壁面对齐于既定方向且以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙，且于该第2导电型结晶硅层的部位上厚度为10nm以下。

[发明的效果]

本发明的太阳能电池为采用较先前技术的构成明显地将上部电池的第2导电型结晶硅层减薄的构造。其结果是，与将第2导电型结晶硅层设定为100μm的构成比较，上部电池的开路电压变得高出0.1V以上，可利用高电压输出电流，因而可提高光电转换效率。

此外，于将本发明设为串接式太阳能电池的情况下，由于可自上部电池及下部电池分别独立地输出，因此，不需要取得串联连接型串接式电池中所需要的发电电流的匹配。

而且，本发明的太阳能电池的制造方法，为应用所谓「贴合」技术，于400℃以下进行上部电池与基体或下部电池的「贴合」，因此无氢自氢化非晶硅层脱离而使膜质降低的情况，也不会对结晶硅层产生新的缺陷。因此，于将本发明设为串接式太阳能电池的情况下，不会产生伴随串接化的异质接合电池的劣化。

附图说明

图1为用于说明本发明的串接式硅太阳能电池的基本构造的概要的剖面图。

图2为显示光电转换效率的上部电池n型结晶硅层的厚度依赖性的图。

图3为显示上部电池的开路电压的n型结晶硅层的厚度依赖性的模拟结果的图。

图4为用于说明本发明的太阳能电池具备的受光面电极的形态的图。

图5为说明自本发明的太阳能电池的光入射侧(上方)观察时的受光面电极的形态的图(图5(A))、及说明自背面侧(下方)观察时的背面电极的形态的图(图5(B))。

图6为显示设为2端子串接式电池构造时的图5(A)及图5(B)的图中的虚线显示部分的剖面构造的概要的图。

图7为制造本发明的太阳能电池的工序例的流程图。

图8为用于说明上部电池为被划分为以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙的阵列构造的情况的串接式太阳能电池的构成的立体示意图。

图9为观察具有被划分为以既定间隔二维排列的多个壁状的硅的纳米墙的阵列构造的上部电池的一部分的透射式电子显微镜图像。

图10为显示被划分为纳米墙的阵列构造(A)的反射率、及于纳米墙相互间埋入绝缘性物质即SiO₂的阵列构造(B)的反射率的波长依赖性的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的太阳能电池及其制造方法进行说明。再者，之后的说明中，设第1导电型为p型，且设第2导电型为n型进行说明,但也可为相反的关系，即设第1导电型为n型，且设第2导电型为p型。此外，之后的说明中，将「非晶硅材料层」作为非晶硅层进行说明，除此以外，也可作为非结晶SiO层或非结晶SiN层等。

之后，对本发明的太阳能电池为串接式太阳能电池的情况进行说明,但不一定为串接式。本发明的太阳能电池也可为不具备下部电池，于基体上设置有上部电池的太阳能电池。即，「下部电池」不一定要作为太阳能电池发挥作用。

〔本发明的串接式太阳能电池的基本构造的概要〕

图1为用于说明本发明的串接式硅太阳能电池的基本构的概要的剖面图。太阳能电池300为将设于光入射侧(图的上侧)的上部电池100、及设于该上部电池100的下方的下部电池200层积而成的串接式太阳能电池。

上部电池100使用第1的n型硅结晶基板10，且由后述的工序例而制造。该上部电池100为自光入射侧起依序具备透明导电层110、作为p型非结晶材料层的p型非晶硅层120、n型结晶硅层130、n型非晶硅层140。图1所示的例子中，于n型非晶硅层140的下侧设置有第2透明导电层150，由将透明导电层110及第2透明导电层150作为2个电极层，可与下部电池200独立地取出上部电池100的输出。透明导电层110例如由氧化铟锡(ITO)构成，也能使其兼作反射防止层。再者，关于设在上部电池100的表面的受光面电极(未图示)，待后述。

再者，p型非结晶材料层也可设为p型非结晶SiO层及p型非结晶SiN层以取代该p型非晶硅层120。此外，也可于p型非晶硅层120与n型结晶硅层130间设置作为i型非结晶材料层的i型非晶硅层，也可取代i型非晶硅层而设置i型非结晶SiO层或i型非结晶SiN层。

再者，该p型非晶硅层120、i型非晶硅层、n型非晶硅层140于多数情况下皆被设为被氢化的非结晶层。这点于p型非晶硅层120及i型非晶硅层为上述其它非晶硅材料层的情况时也同样。

下部电池200为使用第2的n型硅结晶基板20，且由后述的工序例而制造。该下部电池200由单晶硅构成，上部电池侧为n型区域210，于其下方(即太阳能电池的背面侧)设置有作为发射极层的p型区域220。

此外，于该图所示的例子中，于下部电池200的n型区域210的上部电池侧设置有供体浓度较作为块状体的n型区域高的n型层230，而作为表面电场层(FSF)。并且，与作为发射极层的p型区域220邻接形成有供体浓度较作为块状体的n型区域高的第2的n型层240，以作为背面电场层(BSF)。

第1背面电极260及第2背面电极270经由绝缘性膜250电连接于发射极层即p型区域220及第2的n型层240的每个，由将发射极层即p型区域220及第2的n型层240作为2个电极层，可与上部电池100独立地取出下部电池200的输出。

再者，后述的形态中，将p型区域220形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，并且第2的n型区域240也同样形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，且使p型区域220的手指部与第2的n型区域240的手指部以既定间隔交互地配置。

在此，该p型区域220中的总线部不一定要为p型的导电型，但为方便起见，将该总线部也包含在内称为「p型区域」。同样，该第2的n型区域240中的总线部，也不一定要为n型的导电型，但为方便起见，将该总线部也包含在内称为「n型区域」。换言之，p型区域220的手指部及第2的n型区域240的手指部分别为「p型」及「n型」」，也可使这些手指部以既定间隔呈条纹状交互配置。

设于上部电池100与下部电池200间的以符号160所示的层，为绝缘性透明钝化层，且是于后述的制造工序中用于贴合的层。绝缘性透明钝化层160例如为由硅氧化物、铝氧化物构成的层。

上部电池100的各层的组成及厚度等，例如按下述方式进行设计。透明导电层110为0.1μm左右的ITO、p型非晶硅层120与i型非晶硅层的总厚为0.01μm左右，n型结晶硅层130的厚度为30μm以下，i型非晶硅层与n型非晶硅层140的总厚为0.01μm左右，第2透明导电层150为0.1μm左右的ITO。再者，上部电池的n型结晶硅层的厚度较佳为3μm～30μm，更佳为4μm～20μm，最佳为5μm～10μm。关于其理由待后述。

由单晶硅构成的下部电池200的各层的厚度等，例如可按下述方式进行设计。作为块状体的n型区域210，其厚度为200～500μm左右且比电阻为1Ωcm左右，作为发射极层的p型区域220，其受体浓度为5×10¹⁹cm^-3左右，且厚度为2～3μm左右，作为表面电场层(FSF)的n型层230，其供体浓度为1×10¹⁹cm^-3左右，且厚度为0.1～1μm左右，作为背面电场层(BSF)的第2的n型层240，其供体浓度为5×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3左右，且厚度为1～2μm左右。

再者，作为绝缘性膜250可适宜使用SiO₂。此外，SiO₂也能适宜地使用于设于上部电池100与下部电池200间的绝缘性透明钝化层160，其厚度例如为0.1μm左右。

此外，后述的受光面电极或该背面电极260、270为利用溅镀及蒸镀对形成于全面的金属(例如Al或Ag等)进行图案处理而形成，或使用Al、Ag等的糊膏进行网版印刷后烧结形成。

〔上部电池的n型结晶硅层的厚度〕

图2为显示光电转换效率的上部电池n型结晶硅层的厚度依赖性的模拟结果的图。于该模拟中，设下部电池的厚度为300μm，且将上部电池的n型结晶硅层的厚度作为参数求取光电转换效率。根据该结果，上部电池的n型结晶硅层的厚度为100μm的情况时的光电转换效率、与n型结晶硅层的厚度为1μm的情况大致相等(23.5％)，若厚度超过100μm，则该值下降。

n型结晶硅层的厚度为30μm以下，可获得24％以上的光电转换效率，若n型结晶硅层的厚度在3～30μm的范围，则可获得24％以上的光电转换效率。此外，于n型结晶硅层的厚度为4μm～20μm的范围内可获得超过24.1％的光电转换效率，于5μm～10μm的范围内可获得超过24.2％的光电转换效率。

图3为显示上部电池的开路电压V_oc的n型结晶硅层的厚度依赖性的模拟结果的图，图中以圆符号显示假定为块状体的硅而获得的开路电压V_oc的值。图3(A)显示n型结晶硅层的厚度在1～100μm的范围内的开路电压，图3(B)显示n型结晶硅层的厚度在1～10μm的范围内的开路电压。

根据这些图所示的结果，于n型结晶硅层的厚度为10～20μm附近，开路电压确有提高，特别是在n型结晶硅层的厚度为10μm以下，开路电压明显提高，能获得0.8V以上的值。这表示将n型结晶硅层的厚度减薄，由此结晶硅层内的载体的奥杰复合明显被抑制。

根据图3所示的结果，于n型结晶硅层的厚度为10μm以下，开路电压确有明显提高，另一方面，根据图2所示的结果，考虑到若n型结晶硅层的厚度变得较5μm更薄则光电转换效率逐渐下降的事实，可认为最佳的n型结晶硅层的厚度范围为5μm～10μm。

〔取出来自上部电池及下部电池的输出〕

图4为用于说明本发明的太阳能电池具备的受光面电极的形态的图。该形态中，于上部电池100的表面设置有电连接于该透明导电层110的第1受光面电极170、及电连接于第2透明导电层150的第2受光面电极180，将透明导电层110及第2透明导电层150作为2个电极层，由此可与下部电池200独立地取出上部电池100的输出。

再者，如已说明那样，下部电池200的输出也可由将发射极层即p型区域220与第2的n型层240作为2个电极层，而可与上部电池100独立地取出下部电池200的输出。

图5(A)及图5(B)分别为说明自太阳能电池300的光入射侧(上方)观察时的受光面电极的形态的图(图5(A))、及说明自太阳能电池300的背面侧(下方)观察时的背面电极的形态的图(图5(B))。

如图5(A)所示，自上方观察时，于上部电池100设置有第1梳齿状的受光面电极170及第2梳齿状的受光面电极180。并且，上部电池100的第2透明导电层150的表面呈具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状而露出，第1梳齿状的受光面电极170电连接于透明导电层110，第2梳齿状的受光面电极180电连接于第2透明导电层150。

即，上部电池100于自上方观察时，第2透明导电层150的表面呈具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状而露出，且设置有电连接于透明导电层110的第1梳齿状的受光面电极170、及电连接于第2透明导电层150的第2梳齿状的受光面电极180，由此，可与下部电池200独立地取出上部电池100的输出。

此外，本形态中，于下部电池200的背面侧形成有p型区域220及第2的n型区域240，该p型区域220形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，该第2的n型区域240形成为具有总线部及自该总线部延伸的多个手指部的梳齿状，且供体浓度较作为块状体的n型区域210高，p型区域220的手指部及第2的n型区域240的手指部以既定间隔交互地配置。

并且，于下部电池200的背面设置有电连接于p型区域220的第1梳齿状的背面电极260、及电连接于第2的n型区域240的第2梳齿状的背面电极270，由此，可与上部电池100独立地取出下部电池200的输出。

此种形态的受光面电极的构造，对无法忽视因上部电池100的透明导电层(110、150)的膜电阻高而造成的损失的情况尤其有效。并且，由于能独立地取出上部电池100的输出及下部电池200的输出，因此，不需要像电性串联连接的2端子串接式电池那样取得两者的发电电流的匹配，从而可减少电池设计的限制。

此外，于该形态中，由于上部电池100的输出端子位于入射光面侧，下部电池200的输出端子位于背面侧，因此于由组入几片电池来制作模块的情况下，将上部电池彼此或下部电池彼此串联连接，且模块的端子设为4端子。

再者，也可由调整上部电池100的结晶硅层130的厚度，以使上部电池100及下部电池200的发电电流变得相同。该情况下还能实现2端子化。例如，可串联连接上部电池及下部电池的输出而组入模块中，也可于模块的端子箱内串联连接来自上部电池的输出及来自下部电池的输出而设为2端子。

为了设为2端子串接式电池构造，例如可采用如下的电极间连接关系。

图6为显示图5(A)及图5(B)的图中的虚线显示部分的剖面构造的概要的图。首先，调整上部电池100的结晶硅130层的厚度，以使上部电池100及下部电池200的最适动作电流大致相等。然后，以于电池的厚度方向上横切下部电池200的端部的形式，由导电性材料280连接下述母线，即，用以取出来自下部电池200的发射极的输出的梳齿电极260的母线、及电连接于设在上部电池100的n型非晶硅层侧的第2透明导电层150的梳齿电极180的母线。

该情况下，以成为电池的相同端部边缘的方式预先配置欲连接的梳齿电极的母线彼此。即，于自上方观察太阳能电池100时，使第2梳齿状的受光面电极即第2透明导电层150的总线部与第1梳齿状的背面电极即第1背面电极260的总线部于另一端侧位于平行的位置。另一方面，第1梳齿状的受光面电极即第1透明导电层110的总线部与第2梳齿状的背面电极即第2背面电极270的总线部为于另一端侧位于平行的位置。

当进行此种的电极间的连接时，以发电电流引起的电压下降变得充分小的方式进行。于电池背面的绝缘性膜250为由热氧化或等离子CVD形成的氧化膜的情况下，若考虑到电池的端面也由该种绝缘性膜250覆盖，而且如考虑电池的厚度为数百μm的情况，则以使用厚度为数μm以上的Ag糊膏等的导电性糊膏为较佳。若使用该种导电性糊膏，只要以接触于上述两母线的方式涂布于电池的端部且进行烧结，即可使发电电流产生的该连接部位的电压下降较发电电压充分地小。

[实施例]

以下，由例示对该构造的本发明的太阳能电池的制造方法的概要进行说明。再者，下述实施例中设第1导电型为p型，且设第2导电型为n型，但也可为相反的关系，即设第1导电型为n型，且设第2导电型为p型，这点如已述的那样。此外，「非晶硅材料层」还可不作为非晶硅层，而是作为非结晶SiO层或非结晶SiN层等，这点也如已述的那样。

图7为制造本发明的太阳能电池的工序例的流程图。首先，准备该2片的n型单晶硅基板(10、20)。对硅基板的厚度无特别的限制,一般为200～500μm。第1的n型硅结晶基板10为上部电池制作用，第2的n型硅结晶基板20为下部电池制作用。下述的实施例中，第1的n型硅结晶基板10可使用单面镜面加工也无妨,但第2的n型硅结晶基板20为使用双面镜面加工。此外，硅基板的比电阻值为太阳能电池的设计事项,在此采用1Ωcm左右。

于第1的n型硅结晶基板10的表面形成n型氢化非晶硅层140(S101)，并且于该n型氢化非晶硅层140上形成由ITO构成的透明导电层150(S102)。

另一方面，于第2的n型硅结晶基板20的背面，呈条纹状(或梳子状)形成n⁺区域(磷浓度10¹⁹～10²⁰cm^-3左右)及p⁺区域(硼浓度10¹⁹～10²⁰cm^-3左右的p⁺层)，且将这些设为作为背面电场层(BSF)的第2的n型层240及作为发射极层的p型区域220(S201)。这些n⁺区域及p⁺区域为由离子植入法、热扩散法或激光掺杂法等形成。

接着，于第2的n型硅结晶基板20的表面形成作为表面电场层(FSF)的n型层230(磷浓度10¹⁹cm^-3左右的n⁺层)(S202)。该FSF层为由热扩散法及离子植入法形成。

接着，于作为表面电场层(FSF)的n型层230的上面形成绝缘性透明钝化层160(S203)。该保护膜为热氧化膜、CVD的沉积氧化膜、等离子CVD或热丝CVD形成的氢化非结晶SiO膜等。

接着，对第1的n型硅结晶基板10的表面(即，由ITO构成的透明导电层150)及第2的n型硅结晶基板20的表面(即，绝缘性透明钝化层160)的至少一者实施表面活化处理(S301)。该表面活化处理例如为等离子处理或臭氧处理。

该表面活化处理后，应用已公知的半导体基板间的贴合技术，使第1的n型硅结晶基板的表面(即，由ITO构成的透明导电层150)与第2的n型硅结晶基板的表面(即，由硅氧化物或铝氧化物等构成的绝缘性透明钝化层160)彼此贴合(S302)。再者，该贴合为于400℃以下的温度下进行。这是为了抑制膜质降低及朝上部电池的结晶硅层的缺陷导入，该膜质降低因自上部电池氢化非晶硅层的氢脱离而引起，据此，不使串接化时的太阳能电池特性产生劣化。

再者，为了提高该贴合的强度的目的，也可于上部电池侧的由ITO构成的透明导电层150上面再预先沉积氢化非结晶SiO膜。

于该贴合之后，除去第1的n型硅结晶基板的背面侧的结晶部分，薄化至厚度30μm以下(一般为10μm以下)，形成上部电池的n型结晶硅层130(S303)。

该薄化步骤除机械研磨第1的n型硅结晶基板的背面侧以外，也可由所谓「智能切割法」等的手法进行。

于智能切割法的情况下，于步骤S101的前，在第1的n型硅结晶基板的表面区域植入既定配量的氢而预先形成氢离子植入层，于步骤S303中，由对该氢离子植入层施加机械或热冲击以使n型结晶硅层自第1的n型硅结晶基板剥离而作为上部电池的n型结晶硅层。

于该种薄化步骤之后，根据需要进行研磨损伤层的蚀刻去除，将结晶硅层的厚度调整至希望的值。

其后，于光入射面侧依序沉积氢化i型非晶硅层、氢化p型非晶硅层120、由ITO构成的透明导电层110(S304～S306)。

接着，如图4所示，由光微影技术使第2透明导电层150的一部分露出(S307)，形成受光面电极170、180(S308)。由此，第1受光面电极170电连接于透明导电层110，第2受光面电极180电连接于第2透明导电层150，进而完成上部电池。

最后，于第2的n型硅结晶基板的背面侧形成接触孔，形成如图4所示的背面电极260、270(S309)，完成上部电池并完成太阳能电池。

如已说明那样，由像本发明的太阳能电池那样将上部电池的结晶硅层的厚度减薄，可提高开路电压。另一方面，若上部电池的结晶硅层的厚度变薄，则上部电池的光吸收长度(光路长)变短，其结果，短路电流密度变小，输出功率与结晶硅层厚的电池比较而下降。然而，由于本发明的太阳能电池为串接式构造，因此在上部电池不能吸收的光可由下部电池吸收，从而能提供发电。其结果，与以下部电池单体进行发电的情况比较，可改善相当于能以高电压能输出上部电池的发电电流的部分的转换效率。

如此，本发明的太阳能电池为采用较先前的构成明显将上部电池的第2导电型结晶硅层减薄的构造。其结果，与将第2导电型结晶硅层设为100μm的构成比较，由于上部电池的开路电压增高0.1V以上，可以高电压输出电流，因此可提高光电转换效率。

此外，由于可自上部电池及下部电池分别独立地取出输出，因此不需要取得串联连接型串接式电池所需要的发电电流的匹配。

并且，由于本发明的太阳能电池的制造方法为应用所谓「贴合」技术，且于400℃以下进行上部电池与下部电池的「贴合」，因此不会发生氢从氢化非晶硅层脱离而使膜质降低的情况，也不会对结晶硅层产生新的缺陷，因此，不会产生伴随串接化的异质接合电池的劣化。

至此，对本发明的太阳能电池为串接式太阳能电池的情况进行了说明。然而，本发明的太阳能电池不一定要为串接式，也可为不具备下部电池，于基体上设置有该上部电池的太阳能电池。即，上述「下部电池」不一定要作为太阳能电池发挥作用。

于不将该「下部电池」作为太阳能电池而为所谓基体的情况，本发明的太阳能电池的特征在于：上部电池设于基体的主面上，该上部电池为具有自光入射侧起依序具有透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、与该第1导电型相反的第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层的层积构造，且于该上部电池的表面设置有受光面电极，于该基体设置有背面电极，该上部电池的第2导电型结晶硅层的厚度为30μm以下。

作为该情况下的基体，例如可使用单晶硅。此外，于基体由单晶硅构成的情况，也可为于上部电池与基体间具有由氧化铟锡(ITO)构成的层的形态。

并且，该基体也可为于表面区域形成有供体浓度较块状体高的第2导电型层，且于该第2导电型层上设置有绝缘性透明钝化层的次级第2导电型硅结晶基板的形态。

该情况下，于太阳能电池的制造时，也可于该步骤S303(贴合之后，除去第1的n型硅结晶基板的背面侧的结晶部分，减薄至厚度30μm以下，形成上部电池的n型结晶硅层130的步骤)之后，具备于第2导电型结晶硅层的上方形成与第2导电型相反的第1导电型非晶硅材料层的步骤。

此外，也可将上部电池的构造作为阵列排列有纳米线及纳米墙的形态。由设为该种纳米构造，可提高量子效应，提高太阳能电池的光电转换效率。

具备该种构造的上部电池的太阳能电池，为具有以下的构造的太阳能电池，即，具有该上部电池具备的透明导电层、第1导电型非晶硅材料层、第2导电型结晶硅层、第2导电型非晶硅层的层积构造，在自上方观察该太阳能电池时，具有以既定间隔二维排列的多条纳米线或壁面对齐于既定方向且被划分为以既定间隔二维排列的多个壁状的纳米墙的阵列构造，该纳米线的直径或该纳米墙的厚度，为于该第2导电型结晶硅层的部位上为10nm以下。

于采用该形态的情况下，以相互邻接的该纳米线或该纳米墙，为由绝缘性物质隔离为较佳。

此外，于作为纳米构造的上部电池时，于在第2导电型结晶硅层的上方形成与第2导电型相反的第1导电型非晶硅材料层的步骤中，较佳为具备于第1导电型非晶硅材料层的形成前，将第2导电型结晶硅层划分为纳米线或纳米墙的次步骤，其中该纳米线为以既定间隔进行二维排列的多条纳米线，且于该第2导电型结晶硅层的部位上直径为10nm以下，该纳米墙为壁面对齐于既定方向且以既定间隔进行二维排列的多个壁状的纳米墙且于该第2导电型结晶硅层的部位上厚度为10nm以下。

图8为用于说明上部电池为被划分为以既定间隔进行二维排列的多个壁状的纳米墙的阵列构造的情况的串接式太阳能电池的构成的立体示意图。

已知硅的带隙于块状体中为1.1eV左右,但于作为纳米级的墙及线的情况下，若其大小较10nm小则会变大。并且，由改变纳米墙及纳米线的尺寸(宽度)，可由量子封闭效应进行带隙控制。即，由将上部电池设为使该种大小的纳米墙或纳米线进行二维排列的构造，积极地利用量子封闭效应，能提高作为太阳能电池的性能。

假定为纳米墙，理论上若将墙的厚度缩小至2nm，则实效的带隙约为1.6eV，较块状体的硅的带隙(约1.1eV)扩大了45％左右的带隙，从而能期待高效率化。

图9为观察具有被划分为以既定间隔进行二维排列的多个壁状的硅的纳米墙的阵列构造的上部电池的一部分的透射式电子显微镜图像。纳米墙的尺寸为10nm以下，于该图所示的例子中约为2nm。此外，于纳米墙相互间埋入绝缘性物质(SiO₂或Al₂O₃)。

图10为显示被划分为纳米墙的阵列构造(A)的反射率、及于纳米墙相互间埋入绝缘性物质即SiO₂的阵列构造(B)的反射率的波长依赖性的图。

由该图可知，由于纳米墙相互间埋入绝缘性物质，将反射率抑制地较低，可提高太阳光的利用效率。

该种纳米墙例如可由下述的工序进行制作。首先，由使用浸液平版印刷的图案处理形成数十nm宽度的墙。由此，例如能形成宽度75nm左右、高度1μm左右的墙。再者，若设作为基材的硅的主面为(1,1,0)面，例如(1,-1,1)面直接移至(1,1,0)面，因而可将壁面为(1,-1,1)面的墙垂直地形成于主面。接着，由反复地进行氧化处理及蚀刻处理，形成宽度为数nm的纳米墙。

再者，当然不必说，即使取代上述墙而设为被划分为以既定间隔二维排列的多条纳米线的阵列构造，且将纳米线的直径设为10nm以下的尺寸，也可获得同样的量子效果。

产业上的可利用性

根据本发明，提供一种硅太阳能电池及其制造方法，其中，将上部电池的结晶硅层减薄，抑制结晶硅层内的奥杰复合，且于制造步骤中也不会使薄结晶硅层破损，且光电转换效率高。

符号说明

10 第1的n型硅结晶基板

20 第2的n型硅结晶基板

100 上部电池

110 透明导电层

120 p型非晶硅层

130 n型结晶硅层

140 n型非晶硅层

150 第2透明导电层

160 绝缘性透明钝化层

200 下部电池

210 n型区域

220 作为发射极层的p型区域

230 供体浓度高的n型层

240 供体浓度高的第2的n型层

250 绝缘性膜

260 第1背面电极

270 第2背面电极

280 导电性材料

300 太阳能电池。