CN105679846B - 光电转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电转换装置，即使减小n型半导体层上的电极与p型半导体层上的电极的间隔，pn结也不易短路。光电转换装置具备在半导体基板(101)的背面形成的n型非晶态半导体层(102n)和p型非晶态半导体层(102p)。另外，在n型非晶态半导体层(102n)和p型非晶态半导体层(102p)中的至少一个半导体层上，形成相间隔地配置的多个电极(103)。在多个电极(103)的表面形成导电部(302)，通过导电部(302)将多个电极(103)电连接。

Description

光电转换装置
技术领域
本发明涉及光电转换装置。
背景技术
在下述专利文献1中，公开了在n型的单晶硅基板的背面交替地形成多个n型半导体层与多个p型半导体层并且在它们之上形成有电极的背面电极型太阳能电池。另外，下述专利文献1的背面电极型太阳能电池具有在n型的单晶硅基板上层叠非晶态硅层而得到的异质结型构造。
专利文献1：日本特开2011-155229号公报
由于非晶态硅层的导电率低，因此当在非晶态硅层与形成于其之上的电极之间在水平方向上存在间隙时，载流子无法在非晶态硅层中移动，不能有效地收集载流子。另外，如果在单晶硅基板上设置非晶态硅层，则单晶硅基板与非晶态硅层之间的接触电阻变高。为了解决这些问题，考虑通过缩短电极间的距离来减小水平方向的间隙区域并且增加非晶态硅层与电极的接合面积的方法。
然而，在使用荫罩来形成电极的情况下，电极间的距离越变短，则荫罩中的开口部与开口部的间隔越变小，因此荫罩容易发生挠曲。其结果是，有时p型半导体层之上的电极溢出到n型半导大块域地形成，或者n型半导体层之上的电极溢出到p型半导大块域地形成，pn结短路。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种即使减小n型半导体层上的电极与p型半导体层上的电极的间隔，pn结也不易短路的光电转换装置。
本发明的光电转换装置具备：半导体基板；第1非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的一个面上，具有第1导电类型；第2非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的一个面上，并且在所述半导体基板的面内方向上与所述第1非晶态半导体层相邻地形成，具有与所述第1导电类型相反的第2导电类型；多个电极，相间隔地配置于所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层之上；以及导电部，形成于所述多个电极之上，将所述多个电极电连接。
根据本发明，即使减小n型半导体层上的电极与p型半导体层上的电极的间隔，也能够抑制pn结的短路。
附图说明
图1是示出第1实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。
图2A是示出图1所示的光电转换装置的A-A剖面的示意图。
图2B是示出图1所示的光电转换装置的B-B剖面的示意图。
图3是示出第1实施方式的布线板的平面的示意图。
图4A是示出对图1所示的光电转换装置接合了图3所示的布线板而得到的光电转换装置的剖面的示意图。
图4B是示出对图1所示的光电转换装置接合了图3所示的布线板而得到的光电转换装置的剖面的示意图。
图5A是说明图1所示的光电转换装置的制造工序的图，是在硅基板形成纹理后的状态的剖视图。
图5B是示出在图5A所示的硅基板的受光面形成防反射膜后的状态的剖视图。
图5C是在图5B所示的硅基板的背面形成i型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层后的状态的剖视图。
图5D是在图5C所示的硅基板的背面形成p型非晶态半导体层后的状态的剖视图。
图5E是在图5D所示的p型非晶态半导体层以及n型非晶态半导体层之上形成电极后的状态的剖视图。
图6A是示出使用荫罩形成的p型非晶态半导体层的示意图。
图6B是示出使用荫罩形成的n型非晶态半导体层的示意图。
图6C是示出使用荫罩形成的电极的示意图。
图6D是说明第1实施方式的电极以及比较例的电极的各间隙宽度与成品率的关系的图。
图6E是示出形成图6D的比较例的电极时使用的荫罩的示意图。
图7A是例示了p型非晶态半导体层的剖面构造的示意图。
图7B是例示了p型非晶态半导体层的其他剖面构造的示意图。
图7C是例示了p型非晶态半导体层的其他剖面构造的示意图。
图7D(a)是示出测定从i型非晶态半导体层与硅基板的表面的界面到非晶态半导体层的表面的膜厚的结果的示意图。图7D(b)是示出重新描绘图7D(a)所示的膜厚的结果的示意图。
图8A是说明图3所示的布线板的制造工序的图，是示出在绝缘性基板之上形成导电层后的状态的剖视图。
图8B是示出在图8A所示的导电层之上形成抗蚀图形后的状态的剖视图。
图8C是示出对图8B所示的导电层成图后的状态的剖视图。
图8D是示出除去图8C所示的抗蚀图形后的状态的剖视图。
图9A是示出将图3所示的布线板与图1所示的光电转换装置接合时的剖面的示意图。
图9B是示出将图9A所示的布线板与光电转换装置接合后的状态的剖视图。
图10A是说明将图3所示的布线板与图1所示的光电转换装置接合的工序的图，是示出在光电转换装置的电极上设置焊料树脂后的状态的剖视图。
图10B是说明进行图10A所示的光电转换装置与图3所示的布线板的对位的工序的剖视图。
图10C是示出使图10B所示的光电转换装置与布线板重合后的状态的剖视图。
图10D是示出在图10B所示的状态下进行焊料树脂的固化处理之后的状态的剖视图。
图11A是示出第2实施方式的光电转换装置的平面的示意图。
图11B是示出形成图11A所示的p型非晶态半导体层时使用的荫罩的示意图。
图11C是示出形成图11A所示的n型非晶态半导体层时使用的荫罩的示意图。
图11D是示出形成图11A所示的电极时使用的荫罩的示意图。
图12A是示出第3实施方式的光电转换装置的平面的示意图。
图12B是示出形成图12A所示的电极时使用的荫罩的示意图。
图13A是示出第4实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。
图13B是放大了图13A所示的光电转换装置的一部分的示意图。
图13C是示出图13B所示的光电转换装置的I-I剖面的示意图。
图14A是示出第5实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。
图14B是放大了图14A所示的光电转换装置的一部分的示意图。
图14C是示出图14B所示的光电转换装置的II-II剖面的示意图。
图15是示出第6实施方式的光电转换装置的剖面的示意图。
图16是示出第7实施方式的光电转换模块的结构的概略图。
图17A是示出具备第7实施方式的光电转换装置的太阳能发电系统的结构的概略图。
图17B是示出图17A所示的太阳能发电系统的其他结构例的概略图。
图18是示出图17A所示的光电转换模块阵列的结构的概略图。
图19A是示出具备第8实施方式的光电转换装置的太阳能发电系统的结构的概略图。
图19B是示出图19A所示的太阳能发电系统的其他结构例的概略图。
具体实施方式
本发明的一种实施方式的光电转换装置具备：半导体基板；第1非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的一个面上，具有第1导电类型；第2非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的一个面上，并且在所述半导体基板的面内方向上与所述第1非晶态半导体层相邻地形成，具有与所述第1导电类型相反的第2导电类型；多个电极，相间隔地配置于所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层之上；以及导电部，形成于所述多个电极之上，将所述多个电极电连接(第1结构)。
根据第1结构，光电转换装置具备在形成于半导体基板上的第1导电类型的第1非晶态半导体层和第2导电类型的第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层上相间隔地配置的多个电极。多个电极通过在多个电极之上形成的导电部来电连接。在使用荫罩来形成电极的情况下，与在任一半导体层上都形成连成一列的电极的情况相比，在形成相间隔的多个电极的情况下，荫罩中的开口部与开口部之间的面积更大，荫罩更不易发生挠曲。因此，即使减小在第1非晶态半导体层与第2非晶态半导体层之上设置的电极的间隔，也能够在第1非晶态半导体层与第2非晶态半导体层之上形成所期望的电极，不易发生pn结的短路。另外，相间隔地配置的各电极通过导电部来电连接，因此能够从导电部取出在光电转换装置中产生的电流。
本发明的一种实施方式的光电转换装置具备：半导体基板；第1非晶态半导体层，呈梳齿状地形成于所述半导体基板的一个面上，具有第1导电类型；第2非晶态半导体层，呈梳齿状地形成于所述半导体基板的所述一个面上，并且在所述半导体基板的面内方向上与所述第1非晶态半导体层相邻地形成，具有与所述第1导电类型相反的第2导电类型；多个电极，呈梳齿状地形成于所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层之上；以及导电部，形成于所述多个电极之上，将所述多个电极电连接，所述电极包括大致平行于所述半导体基板的第1方向的第1电极部分和大致平行于与所述第1方向正交的第2方向并且与所述第1电极部分的一边相接的多个第2电极部分，所述多个电极被配置成所述第1电极部分在所述第1方向上相互间隔开(第2结构)。
根据第2结构，光电转换装置具备在半导体基板上形成的具有梳齿状的第1导电类型的第1非晶态半导体层以及第2导电类型的第2非晶态半导体层。另外，光电转换装置具备在第1非晶态半导体层和第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层上呈梳齿状地形成的多个电极。电极包括第1电极部分以及与第1电极部分大致正交的多个第2电极部分，多个第2电极部分与第1电极部分的一边相接地形成。多个电极被配置成第1电极部分相互间隔开，通过在多个电极之上形成的导电部来电连接。在使用荫罩来形成电极的情况下，与在任一半导体层上都形成作为一个连接部的电极的情况相比，在形成相间隔的多个电极的情况下，荫罩中的开口部与开口部之间的面积更大，荫罩更不易发生挠曲。因此，即使减小在第1非晶态半导体层与第2非晶态半导体层之上设置的电极的间隔，也能够在第1非晶态半导体层与第2非晶态半导体层之上形成所期望的电极，不易发生pn结的短路。另外，相间隔地配置的各电极通过导电部来电连接，因此能够从导电部取出在光电转换装置中产生的电流。
另外，第3结构的光电转换装置在第1结构中，优选的是，在所述第1非晶态半导体层与所述第2非晶态半导体层之上分别配置的所述多个电极中的一部分电极被配置在与相邻的半导体层上的电极间对应的位置。
在以相邻的半导体层上的电极的位置对齐的方式使用荫罩来形成电极的情况下，用于形成相邻的半导体层的电极的荫罩中的开口部的位置对齐，因此越减小开口部的间隔，则荫罩越容易发生挠曲。根据第3结构，相邻的半导体层上的电极的位置未对齐，因此在使用荫罩的电极的形成中，荫罩不易发生挠曲，能够在各半导体层上形成所期望的电极，不易发生pn结的短路。
另外，第4结构的光电转换装置在第1到第3中的任一种结构中，优选的是，所述导电部包括由金属膏构成的导电层。
根据第4结构，能够从导电层取出在光电转换装置中产生的电流。
另外，第5结构的光电转换装置在第4结构中，优选的是，所述导电层设置在所述多个电极之上以及相邻的所述电极与所述电极之间。
根据第5结构，不仅从相间隔地配置的多个电极，还能够从在电极与电极之间设置的导电层取出在光电转换装置中产生的电流，因此能够提高光电转换装置的曲线因子。
另外，第6结构的光电转换装置在第4结构中，优选的是，所述导电层设置在所述多个电极之上，并且以跨越相邻的所述电极与所述电极之间的方式设置。
根据第6结构，不仅从相间隔地配置的多个电极，还能够从跨越电极与电极间的导电层取出在光电转换装置中产生的电流。另外，与第5结构相比，设置有导电层的面积更大，因此与连接到光电转换装置的布线的接触面积变大，能够实现与第5结构相比更低电阻的布线连接。
另外，第7结构的光电转换装置在第1到第6中的任一种结构中，优选的是，在所述半导体基板的两个面中的至少一个面具有纹理形状。
根据第7结构，能够降低半导体基板中的至少一个面的反射率，增加短路电流。
另外，第8结构的光电转换装置在第1到第7中的任一种结构中，优选的是，在所述导电部与所述多个电极相接的区域以外的区域设置有绝缘层。
根据第8结构，能够更稳定地将光电转换装置中的电极间电连接。
以下，参照附图，详细说明本发明的光电转换装置的实施方式。在本说明书中，光电转换装置包括光电转换元件、使用光电转换元件的光电转换模块、具备光电转换模块的太阳能电池发电系统。对图中相同或者相当的部分，附加相同标号而不重复其说明。此外，为了容易理解说明，在以下参照的附图中，简化或者示意化地示出结构，或者省略一部分的结构部件。另外，各图所示的结构部件间的尺寸比不一定表示实际的尺寸比。
<第1实施方式>
图1是示出本发明的第1实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。光电转换装置1具备硅基板101、n型非晶态半导体层102n、p型非晶态半导体层102p、电极103。
硅基板101例如是n型的单晶硅基板。硅基板101的厚度例如是100～150μm。
p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n具有大致长方形的形状。p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n以覆盖硅基板101的大致整个面的方式，在硅基板101上相互相邻地配置。
分别在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上，沿着p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n的长边方向形成有具有大致长方形的形状的多个电极103。p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上的多个电极103在各半导体层上相间隔地配置。
图2A是示出图1所示的光电转换装置1的A-A剖面的示意图。另外，图2B是示出图1所示的光电转换装置1的B-B剖面的示意图。
如图2A以及图2B所示，在硅基板101的一方(Z轴负方向侧)的面形成有纹理。纹理使硅基板101的表面反射率降低，并使短路电流增加。在以下的说明中，将形成有纹理的面称为硅基板101的受光面，将另一方(Z轴正方向侧)的面称为背面。
另外，以覆盖硅基板101的表面的方式形成有防反射膜104。防反射膜104是例如依次层叠厚度20nm左右的氧化硅膜、厚度60nm左右的氮化硅膜而得到的。防反射膜104使硅基板101的表面反射率降低，并使短路电流增加。
另外，在硅基板101的背面，形成有i型非晶态半导体层102i。i型非晶态半导体层102i是实质上是本征的、含有氢的非晶态半导体的膜。i型非晶态半导体层102i例如由i型非晶硅、i型非晶硅锗、i型非晶锗、i型非晶碳化硅、i型非晶氮化硅、i型非晶氧化硅、i型非晶碳氧化硅等构成。i型非晶态半导体层102i的厚度例如是几
在i型非晶态半导体层102i之上，形成有p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n。
n型非晶态半导体层102n是含有氢的n型的非晶态半导体层。n型非晶态半导体层102n可以是例如含有磷(P)作为杂质的n型非晶硅、n型非晶硅锗、n型非晶锗、n型非晶碳化硅、n型非晶氮化硅、n型非晶氧化硅、n型非晶氮氧化硅、n型非晶碳氧化硅等。n型非晶态半导体层102n的厚度例如是3～50nm。
p型非晶态半导体层102p是含有氢的p型的非晶态半导体层。p型非晶态半导体层102p可以是例如含有硼(B)作为杂质的p型非晶硅、p型非晶硅锗、p型非晶锗、p型非晶碳化硅、p型非晶氮化硅、p型非晶氧化硅、p型非晶氮氧化硅、p型非晶碳氧化硅等。p型非晶态半导体层102p的厚度例如是5～50nm。
此外，在本说明书中，在非晶态半导体中，也可以包含微晶相。微晶相包括平均粒径为1～50nm的晶体。
分别在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上，以与p型非晶态半导体层102p或者n型非晶态半导体层102n相接的方式，形成有多个电极103。以下，将与p型非晶态半导体层102p相接地形成的电极103表示为p型电极103p，将与n型非晶态半导体层102n相接地形成的电极103表示为n型电极103n。
如图2B所示，n型电极103n与p型电极103p隔着距离L地形成。n型电极103n、p型电极103p例如由Ag(银)、Ni(镍)、Al(铝)、Cu(铜)、Sn(锡)、Pt(铂)、Au(金)、Ti(钛)等金属、ITO等氧化物导电体膜、或者这些金属的合金、或者这些金属的层叠膜构成。n型电极103n和p型电极103p优选采用导电率高的金属。n型电极103n和p型电极103p的厚度例如为50nm～1μm左右。
在将光电转换装置1模块化时，将光电转换装置1与外部布线电路(以下，称为布线板)电连接。图3是放大了本实施方式的布线板的一部分的示意图。
布线板300构成为在绝缘性基板301之上形成n型用布线材料302n和p型用布线材料302p。
绝缘性基板301是绝缘性的材料即可，可以采用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚氟乙烯(PVF)、聚酰亚胺等。绝缘性基板301的膜厚没有特别限定，优选为25μm以上且150μm以下左右。另外，绝缘性基板301既可以是1层构造，也可以是2层以上的多层构造。
n型用布线材料302n、p型用布线材料302p具有梳齿形状，隔着预定的间隔地交替配置。在光电转换装置1的背面形成的n型电极103n与n型用布线材料302n接合、p型电极103p与p型用布线材料302p接合。在绝缘性基板301的表面，形成有连接用布线(省略图示)，通过连接用布线，将n型用布线材料302n与p型用布线材料302p电连接，将布线板300上的相邻的光电转换装置1相互电连接。
n型用布线材料302n、p型用布线材料302p只要由导电性的材料构成即可，既可以是例如Cu、Al、Ag等中的任一种金属，或者也可以是以它们当中任一种金属作为主成分的合金等。n型用布线材料302n、p型用布线材料302p的膜厚没有特别限定，例如优选为10μm以上且100μm以下。如果n型用布线材料302n与p型用布线材料302p的膜厚为10μm以下，则有时布线电阻变高。另外，如果为100μm以上，则在将n型用布线材料302n和p型用布线材料302p与光电转换装置1贴合时需要加热。其结果是，如果为100μm以上，则由于n型用布线材料302n及p型用布线材料302p与光电转换装置1的硅基板101的热膨胀系数的差异等，导致布线板300的翘曲变大，因此n型用布线材料302n和p型用布线材料302p的膜厚更优选为100μm以下。另外，也可以在n型用布线材料302n和p型用布线材料302p的表面的一部分，形成镍、金、铂、钯、银、锡、铟、ITO等导电性材料。通过这样构成，n型用布线材料302n和p型用布线材料302p与光电转换装置1的n型和p型电极103n、103p的电连接优良，n型用布线材料302n和p型用布线材料302p的抗老化性提高。n型用布线材料302n和p型用布线材料302p既可以是1层构造，也可以是2层以上的多层构造。
此处，在图4A以及图4B中，示出对光电转换装置1接合了布线板300而得到的光电转换装置1A的剖面的示意图。图4A示出了图1中的光电转换装置1的A-A线的剖面以及图3中的布线板300的C-C线的剖面。另外，图4B示出了图1中的光电转换装置1的B-B线的剖面以及图3中的布线板300的D-D线的剖面。
如图4A以及4B所示，在p型非晶态半导体层102p上的长边方向上，配置有相间隔地形成的多个p型电极103p。各p型电极103p通过在布线板300上形成的p型用布线材料302p来电连接。另外，省略图示，但在n型非晶态半导体层102n上的长边方向上，配置有相间隔地形成的多个n型电极103n，各n型电极103n通过在布线板300上形成的n型用布线材料302n来电连接。由此，能够经由p型用布线材料302p以及n型用布线材料302n将由于光入射到光电转换装置1的受光面而产生的电流取出到外部。
接下来，参照图5A～5E，说明光电转换装置1A的制造方法的一例。
首先，从大块的硅中切出100～300μm的厚度的晶圆，进行用于除去晶圆表面的损伤层的蚀刻以及用于调整厚度的蚀刻。在这些蚀刻后的晶圆的单面形成保护膜。保护膜例如采用氧化硅、氮化硅等。使用NaOH、KOH等碱溶液(例如，KOH：1～5wt％，异丙醇：1～10wt％的水溶液)来对形成有保护膜的晶圆进行湿法蚀刻。此时，通过各向异性蚀刻在未形成保护膜的面101a形成纹理构造。通过在蚀刻后除去保护膜，生成图5A所示的硅基板101。
接下来，如图5B所示，在硅基板101的受光面101a形成防反射膜104。以下，关于防反射膜104，对层叠氧化硅膜与氮化硅膜而得到的层叠构造的情况进行说明。
在这种情况下，首先，使硅基板101的表面热氧化，形成受光面101a的氧化膜。其后，通过在受光面101a的氧化膜之上形成氮化硅膜，形成防反射膜104。硅基板101的氧化也可以采用湿法处理和热氧化处理中的任一种。在湿法处理的情况下，例如，将硅基板101浸渍到过氧化氢、硝酸或者臭氧水等中，其后，在干气氛中加热到800～1000℃。另外，在热氧化处理的情况下，例如，在氧或者水蒸气的气氛中将硅基板101加热到900～1000℃。氮化硅膜的形成能够通过溅射法、EB(Electron Beam，电子束)蒸镀法、TEOS(TetraEthOxySilane，正硅酸乙酯)法等来进行。
此外，也可以在硅基板101与氮化硅膜之间，依次形成并夹入i型非晶态半导体层以及n型非晶态半导体层。
i型非晶态半导体层、n型非晶态半导体层以及氮化硅膜的成膜例如采用等离子体CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition，等离子体化学气相沉积)法来进行。在i型非晶态半导体层的情况下，被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气。在这种情况下，例如也可以采用将硅基板101的温度设为130～210℃、将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体(SiH4)流量设为约40sccm、将反应室内的压力设为40～120Pa、高频(13.56MHz)功率密度设为5～15mW/cm2的条件。
另外，在n型非晶态半导体层的情况下，被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气以及用氢稀释了的磷化氢气体(PH3)(磷化氢浓度例如为1％)。在这种情况下，也可以采用将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体流量设为40sccm、将磷化氢气体流量设为40sccm、将硅基板101的温度设为例如130～180℃、将反应室内的压力设为约40Pa、将高频功率密度设为8.33mW/cm2的条件。由此，形成掺杂了磷的n型非晶态半导体层102n。
接下来，在硅基板101的与受光面101a相反的一侧的背面，依次形成i型非晶态半导体层102i和p型非晶态半导体层102p。
具体来说，首先在硅基板101的背面，采用等离子体CVD法来形成i型非晶态半导体层102i。此时，i型非晶态半导体层102i形成于硅基板101的整个背面。在i型非晶态半导体层102i的形成中，被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气。在这种情况下，例如，也可以采用将硅基板101的温度设为130～210℃、将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体(SiH4)流量设为约40sccm、将反应室内的压力设为40～120Pa、将高频(13.56MHz)功率密度设为5～15mW/cm2的条件。
接下来，在i型非晶态半导体层102i之上配置荫罩，形成p型非晶态半导体层102p。此处，说明使用荫罩来形成的p型非晶态半导体层。图6A是例示了在硅基板101形成的p型非晶态半导体层的示意图。如图6A所示，p型非晶态半导体层102p具有长边LA为约10～200mm、短边WA为约200μm～2mm的长度的大致长方形的形状。相邻的p型非晶态半导体层102p与p型非晶态半导体层102p的间隔GA约为2mm以下。在硅基板101中产生的载流子(电子以及空穴)的扩散长度为2mm左右。因此，在载流子(电子以及空穴)的扩散长度为2mm以上的情况下，如果p型非晶态半导体层102p的间隔GA大于2mm，则在p型非晶态半导体层102p与p型非晶态半导体层102p之间载流子湮灭，光电转换效率降低，但在本实施方式中，间隔GA为2mm以下，因此载流子不湮灭，能够提高光电转换效率。
此时使用的荫罩也可以采用由不锈钢、铜、镍、包括镍的合金(例如，SUS430、42合金、或者因瓦合金(invar)等)、钼等金属构成的金属掩模。代替上述金属掩模，也可以采用由玻璃、陶瓷(氧化铝、氧化锆等)、有机薄膜等构成的掩模。另外，也可以采用对硅基板进行刻蚀而成的掩模。另外，荫罩的厚度优选为例如50μm～300μm左右。在这种情况下，荫罩不容易因磁力而弯曲或者浮起。
如果考虑硅基板101的热膨胀系数、原料成本，则荫罩更优选为42合金。关于荫罩的厚度，如果考虑制造成本，则一次性使用荫罩将变成问题。通过多次使用荫罩，能够抑制生产的运行成本，因此优选使荫罩再生而多次使用。在这种情况下，使用氢氟酸、NaOH来除去附着到荫罩的成膜物。
p型非晶态半导体层102p例如采用等离子体CVD法来形成。被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气以及用氢稀释了的乙硼烷气体(乙硼烷浓度例如为约2％)。在这种情况下，也可以采用将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体流量设为40sccm、将乙硼烷气体流量设为40sccm、将硅基板101的温度设为150～210℃、将反应室内的压力设为40～120Pa、将高频功率密度设为5～15mW/cm2的条件。由此，形成掺杂了硼(B)的p型非晶态半导体层102p。
在形成p型非晶态半导体层102p之后，如图5D所示，形成n型非晶态半导体层102n。
配置荫罩，例如采用等离子体CVD法来形成n型非晶态半导体层102n。此处，图6B中示出例示了使用荫罩来形成的n型非晶态半导体层102n的示意图。此外，在该图中，省略了p型非晶态半导体层102p的图示。
如图6B所示，n型非晶态半导体层102n具有长边LB约为10～200mm、短边WB约为500μm～1500μm的长度的大致长方形的形状。相邻的n型非晶态半导体层102n与n型非晶态半导体层102n的间隔GB约为500～1500μm。
n型非晶态半导体层102n例如采用等离子体CVD来形成。被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气以及用氢稀释了的磷化氢气体(磷化氢浓度例如1％)。在这种情况下，也可以采用将硅基板101的温度设为例如约170℃、将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体流量设为约40sccm、将磷化氢气体流量设为约40sccm、将反应室内的压力设为约40Pa、将高频功率密度设为约8.33mW/cm2的条件。由此，形成掺杂了磷的n型非晶态半导体层102n。
既可以是通过荫罩来形成的n型非晶态半导体层102n与图6A所示的p型非晶态半导体102p不重合，也可以是n型非晶态半导体层102n与p型非晶态半导体层102p的一部分重合。在n型非晶态半导体层102n与p型非晶态半导体层102p不重合的情况下，如图5D所示，p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n隔着间隔K地形成。p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之间的区域被i型非晶态半导体层102i钝化，因此在硅基板101中产生的载流子几乎不湮灭。另一方面，在n型非晶态半导体层102n与p型非晶态半导体层102p局部重合的情况下，在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之间，形成这些半导体层局部重合的叠合区域。然而，p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n的导电率低，因此在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之间不流过电流，不发生pn结的短路。
接下来，在形成n型非晶态半导体层102n后，如图5E所示，在p型非晶态半导体层102p之上形成p型电极103p，在n型非晶态半导体层102n之上形成n型电极103n。
在硅基板101之上配置荫罩，通过例如蒸镀法、溅射法来形成n型电极103n与p型电极103p。n型电极103n和p型电极103p的膜厚优选为50nm～1μm，进一步优选为50nm～500nm。这是由于如果电极103变厚，则对硅基板101施加的应力变强，成为硅基板101的翘曲的原因。
图6C是例示了使用荫罩来形成的电极103的示意图。此外，在该图中，省略了p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n的图示。如图6C所示，电极103具有长边LC约为8～100mm、短边WC约为500μm～1500μm的长度的大致长方形的形状。在短边WC方向上相邻的电极103与电极103的间隔GC1、即p型电极103p与n型电极103n的间隙宽度L约为100～300μm。在长边LC方向上相邻的电极103与电极103的间隔GC2约为100～1000μm。
使用荫罩而在n型非晶态半导体层102n、p型非晶态半导体层102p之上分别形成的n型电极103n和p型电极103p与在长边方向上相邻的相同导电类型的电极隔着间隔GC2地配置，未进行电连接。
接下来，在图6D中，示出制作p型电极103p与n型电极103n分别在p型非晶态半导体层102p以及n型非晶态半导体层102n之上未间隔开的情况下的光电转换装置(比较例)、以及分别在p型非晶态半导体层102p以及n型非晶态半导体层102n之上间隔开的情况下的光电转换装置1(本实施方式)，并评价其成品率的结果。
在比较例的光电转换装置中，关于在形成p型电极103p与n型电极103n时使用的荫罩，如图6E所示，p型电极103p与n型电极103n的各开口部500a在短边方向上间隔开了间隙宽度L，在长边方向上未间隔开。在这种情况下，如图6D所示，如果p型电极103p与n型电极103n的间隙宽度L为400μm以下，则成品率急剧降低。如果间隙宽度L为400μm以下，则荫罩500容易由于自重而挠曲。其结果是，被设计成在p型非晶态半导体层102p上形成的p型电极103p跨越n型非晶态半导体层102n地形成，或者相反地，被设计为形成在n型非晶态半导体层102n上的n型电极103n跨越p型非晶态半导体层102p地形成。由此，发生pn结的短路，被认为是成品率降低的原因。
另一方面，本实施方式的光电转换装置1在间隙宽度L为400μm以下的情况下，与比较例相比，成品率几乎未降低。在本实施方式中，使用荫罩来形成的电极103在长边方向上间隔开，因此由于在长边方向上相邻的电极103与电极103之间的区域的存在，荫罩不易发生挠曲。其结果，p型电极103p与n型电极103n分别在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上形成，没有跨越不同的导电类型的非晶态半导体层地形成。
这样，本实施方式的光电转换装置1使用荫罩来形成p型电极103p与n型电极103n，因此与比较例相比，p型电极103p与n型电极103n的位置精度提高，能够减轻成品率的降低。特别是，如果将成品率为90％设为所期望的性能，则p型电极103p与n型电极103n的间隙宽度L特别优选为400μm以下。
通过采用上述方法，能够同时一并地形成p型电极103p与n型电极103n，能够以低成本来制作光电转换装置1。另外，p型电极103p与n型电极103n在长边方向上相间隔地形成，因此能够提高成品率。
此外，电极103的图案不限于图6C所示的图案，只要是在长边方向上至少2个以上的电极103隔着预定的间隔地形成即可。这是由于，如果电极103连成一列，则对电极103施加较强的应力，光电转换装置1的硅基板101的翘曲变大。如果电极103在长边方向上相间隔地形成，则电极103具有的应力被缓和。
另外，电极103的长边方向的长度也可以相互不同。电极103具有应力，因此如果使硅基板101的端部的电极103的长度比硅基板101的中心部的电极103长，则能够缓和中心部的电极103的应力，因此能够降低硅基板101的翘曲。另外，如果使硅基板101的中心部的电极103的长度比硅基板101的端部的电极103长，则光的束缚效率变高，能够提高光电转换装置1的性能。
此外，在本实施方式中，例如，p型非晶态半导体层102p也可以具有图7A所示的剖面构造。参照图7A，p型非晶态半导体层102p在p型非晶态半导体层102p的面内方向上，具有平坦区域FT和膜厚减少区域TD。平坦区域FT由p型非晶态半导体层102p中的、具有最厚的膜厚并且膜厚大致固定的部分构成。在图7A中，例示了p型非晶态半导体层102p，但在本发明的实施方式中，p型非晶态半导体层102p和n型非晶态半导体层中的至少一方具有膜厚减少区域即可。
在将平坦区域FT的两端的点设为A点，将膜厚的减少率从第1减少率变化到大于第1减少率的第2减少率的点设为B点时，膜厚减少区域TD是在p型非晶态半导体层102p的面内方向上从A点到B点的区域。
然后，膜厚减少区域TD在p型非晶态半导体层102p的面内方向上配置在平坦区域FT的两侧。
p型非晶态半导体层102p具有膜厚减少区域TD是因为使用荫罩通过等离子体CVD法来形成p型非晶态半导体层102p。膜厚减少区域TD具有比平坦区域FT薄的膜厚，因此膜厚减少区域TD的掺杂物浓度比平坦区域FT的掺杂物浓度高。
然后，电极103p与p型非晶态半导体层102p的平坦区域FT的整体和膜厚减少区域TD的一部分相接地配置。
此外，n型非晶态半导体层102n也可以具有与p型非晶态半导体层102p相同的构造。在这种情况下，n型电极103n与n型非晶态半导体层102n的平坦区域FT的整体和膜厚减少区域TD的一部分相接地配置。
其结果，载流子(电子)经由p型非晶态半导体层102p而到达p型电极103p时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的p型非晶态半导体层102p的情况相比，电阻变低。另外，载流子(空穴)经由n型非晶态半导体层102n而到达n型电极103n时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的n型非晶态半导体层102n的情况下相比，电阻变低。因此，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极103p也可以与p型非晶态半导体层102p的膜厚减少区域TD的整体相接，n型电极103n也可以与n型非晶态半导体层102n的膜厚减少区域TD的整体相接。
另外，p型非晶态半导体层102p也可以具有例如图7B所示的剖面构造来代替图7A所示的剖面构造。参照图7B，光电转换装置1也可以具备p型非晶态半导体层1021p来代替p型非晶态半导体层102p，具备p型电极1031p来代替p型电极103p。
在p型非晶态半导体层1021p中，将膜厚最大的点设为C点，将膜厚的减少率从第1减少率变化到大于第1减少率的第2减少率的点设为D点。在这种情况下，膜厚减少区域TD是在p型非晶态半导体层1021p的面内方向上从C点到D点的区域。
然后，p型非晶态半导体层1021p在p型非晶态半导体层1021p的面内方向上具有2个膜厚减少区域TD。2个膜厚减少区域TD在p型非晶态半导体层1021p的面内方向上相互相接地配置。
p型电极1031p与2个膜厚减少区域TD中的一个膜厚减少区域TD的一部分和另一方的膜厚减少区域TD的一部分相接地配置。
另外，光电转换装置1也可以具备由与图7B所示的p型非晶态半导体层1021p相同的构造构成的n型非晶态半导体层来代替n型非晶态半导体层102n。
通过这样构成，载流子(电子)经由p型非晶态半导体层1021p而到达p型电极1031p时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的p型非晶态半导体层的情况下相比，电阻变低。另外，载流子(空穴)经由具有与p型非晶态半导体层1021p相同的构造的n型非晶态半导体层而到达n型电极时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的n型非晶态半导体层的情况相比，电阻变低。因此，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极1031p也可以在p型非晶态半导体层1021p、以及具有与p型非晶态半导体层1021p相同的构造的n型非晶态半导体层中，与2个膜厚减少区域TD的整体相接地配置。
另外，p型非晶态半导体层102p也可以具有例如图7C所示的剖面构造来代替图7A所示的剖面构造。参照图7C，光电转换装置1也可以具备p型非晶态半导体层1022p来代替p型非晶态半导体层102p，具备p型电极1032p来代替p型电极103p。
在p型非晶态半导体层1022p中，将膜厚最大的点设为E点，将膜厚的减少率从第1减少率变化到大于第1减少率的第2减少率的点设为F点，将膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为G点。在这种情况下，膜厚减少区域TD1是在p型非晶态半导体层1022p的面内方向上从E点到F点的区域，膜厚减少区域TD2是在p型非晶态半导体层1022p的面内方向上从E点到G点的区域。
因此，p型非晶态半导体层1022p在p型非晶态半导体层1022p的面内方向上具有2个膜厚减少区域TD1与2个膜厚减少区域TD2。
2个膜厚减少区域TD2被配置成p型非晶态半导体层1022p的面内方向上的膜厚分布相对于通过G点的线而对称。2个膜厚减少区域TD1在p型非晶态半导体层1022p的面内方向上配置在2个膜厚减少区域TD2的两侧。
p型电极1032p与2个膜厚减少区域TD2的整体、一个膜厚减少区域TD1的一部分以及另一个膜厚减少区域TD1的一部分相接地配置。
另外，光电转换装置1也可以具备由与图7C所示的p型非晶态半导体层1022p相同的构造构成的n型非晶态半导体层来代替n型非晶态半导体层102n。
通过这样构成，载流子(电子)经由n型非晶态半导体层而到达n型电极时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的n型非晶态半导体层的情况下相比，电阻变低。另外，载流子(空穴)经由p型非晶态半导体层1022p而到达p型电极1032p时的电阻与形成在i型非晶态半导体层102i的面内方向上具有固定的膜厚的n型非晶态半导体层的情况下相比，电阻变低。因此，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极1032p也可以在p型非晶态半导体层1022p以及具有与p型非晶态半导体层1022p相同的构造的n型非晶态半导体层中，与2个膜厚减少区域TD1的整体和2个膜厚减少区域TD2的整体相接地配置。
这样，光电转换装置1具备具有膜厚减少区域TD(TD1、TD2)的p型非晶态半导体层和n型非晶态半导体层。而且，在本发明的实施方式中，膜厚减少区域由膜厚减少区域TD、TD1、TD2中的任一个构成。
因此，在将p型非晶态半导体层或者n型非晶态半导体层的膜厚最大的点设为第1点、并且将在p型非晶态半导体层或者n型非晶态半导体层的面内方向上膜厚的减少率从第1减少率变化到大于第1减少率的第2减少率的点、或者膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第2点时，膜厚减少区域是在p型非晶态半导体层或者n型非晶态半导体层的面内方向上从第1点到第2点的区域。
在上述例子中，说明了硅基板101的表面是平坦的情况，但实际上，在硅基板101，由于为了除去损伤层而进行的蚀刻的影响等，有时在未形成有纹理的面也存在1μm左右的凹凸。此处，说明在硅基板101的表面存在凹凸的情况下的非晶态半导体层的膜厚的测定方法。
在表面形成有凹凸的硅基板101上形成i型非晶态半导体层102i，在i型非晶态半导体层102i之上形成具有膜厚减少区域的n型非晶态半导体层102n或者p型非晶态半导体层102p。然后，使用扫描电子显微镜(SEM)或者透射电子显微镜(TEM)来对该硅基板101的剖面照片进行摄影。根据摄影结果，能够容易地确认i型非晶态半导体层102i与硅基板101的界面。图7D(a)是示出测定从i型非晶态半导体层102i与硅基板101的表面的界面S到n型非晶态半导体层102n或者p型非晶态半导体层102p的表面为止的膜厚h而得到的结果的示意图。通过重新描绘图7D(a)所示的各膜厚h，能够如图7D(b)所示地表示图7D(a)所示的各膜厚h。即，将硅基板101的表面设为大致平坦的表面，能够确定非晶态半导体层(n型非晶态半导体层、p型非晶态半导体层)的膜厚。
另外，在使用在硅基板101的两面形成有纹理的基板的情况下，也通过与上述相同的方法来测定纹理上的膜厚并重新描绘，从而能够判断膜厚减少区域。
此外，硅晶圆的未形成有纹理构造的面具有最大2μm左右的高低差，但如果与形成有纹理构造的面(最大几十μm的高低差)相比，则高低差非常小，基本是平坦的。
因此，如果考虑与布线板300等外部布线接触的容易程度以及发生电极103间的短路的难度，则i型非晶态半导体层102i、n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p等本来优选形成在比较平坦的背面(未形成有纹理构造面)上。但是，为了将入射光高效地束缚于硅基板101，优选在硅基板101的背面也形成纹理，进而，通过在硅基板101的背面具有纹理构造，硅基板101的表面积增加(1.7倍左右)，能够降低接触电阻。另外，在仅在硅基板101的单面具有纹理构造的情况下，在进行各向异性蚀刻时，需要保护不形成纹理的面的工序。另一方面，当在硅基板101的两面形成纹理构造的情况下，不需要保护硅基板101的两面，因此能够降低工艺工时。
接下来，参照图8A～8D，说明布线板300的制造方法的一例。如图8A所示，在绝缘性基板301的表面形成导电层701。绝缘性基板301例如也可以采用由聚酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺等树脂构成的基板。绝缘性基板301的厚度例如优选为10μm以上且200μm以下，特别优选为25μm左右。导电层701例如也可以采用铜等金属，但不限定于此。
接下来，如图8B所示，在绝缘性基板301上的导电层701之上形成抗蚀图形702。此处，抗蚀图形702在形成n型用布线材料302n、p型用布线材料302p以及将n型用布线材料302n与p型用布线材料302p连接的连接用布线的部位以外具有开口部702a。抗蚀图形702例如采用公知的材料，通过丝网印刷、分配器涂敷或者喷墨涂敷等方法来形成。
接下来，如图8C所示，例如通过湿法蚀刻来除去从抗蚀图形702露出的部位的导电层701，对导电层701成图，从而形成开口部703。然后，通过除去导电层701上的抗蚀剂702，如图8D所示，形成n型用布线材料302n、p型用布线材料302p以及连接用布线303，并形成图3所示的布线板300。
将图1所示的光电转换装置1的n型电极103n与p型电极103p分别接合到布线板300的n型用布线材料302n与p型用布线材料302p。
此处，图9A示出将布线板300与光电转换装置1接合时的剖面的示意图。n型用布线材料302n和p型用布线材料302p与n型电极103n和p型电极103p通过焊料树脂801来粘接。另外，如图9B所示，通过使用焊料树脂801与绝缘性树脂802来粘接布线板300上的p型用布线材料302p和n型用布线材料302n与p型电极103p和n型电极103n，绝缘性提高，能够提高光电转换装置1的可靠性。
具体来说，如图10A所示，在光电转换装置1的n型电极103n和p型电极103p各自的表面设置焊料树脂801。焊料树脂801是在绝缘性粘接材料803中分散导电性粘接材料804而构成的。焊料树脂801例如也可以采用タムラ化研(株)生产的TCAP-5401-27等。
绝缘性粘接材料803例如既可以采用环氧树脂、丙烯酸树脂以及聚氨酯树脂等中的任一种，也可以采用包括它们当中的任一种作为树脂成分的热固型以及/或者光固型的绝缘性树脂。
导电性粘接材料804例如也可以采用包括锡以及铋中的至少一方的焊料粒子等。更优选的是锡与铋、铟、银等中的任一种的合金。通过这样构成，能够抑制焊接熔点，能够降低在后述的导电性粘接剂804熔化后进行固化的工序的加热温度，能够抑制光电转换装置1的翘曲。
焊料树脂801例如采用丝网印刷、分配器涂敷或者喷墨涂敷等方法而被配置于n型电极103n和p型电极103p各自的表面。特别是，丝网印刷由于能够简易、低成本且短时间地配置焊料树脂801，因此是优选的。此外，在本实施方式中，说明在光电转换装置1的n型电极103n和p型电极103p之上设置焊料树脂801的情况，但也可以如以下所述那样。例如，既可以在将布线板300中的n型用布线材料302n与p型用布线材料302p连接的连接用布线(省略图示)之上设置焊料树脂801，也可以在n型电极103n、p型电极103p和连接用布线双方设置焊料树脂801。另外，在本实施方式中，说明使用焊料树脂801的情况，但除焊料树脂801之外还能够使用焊接膏(在焊剂中分散焊料粒子而得到的结构)等。在这种情况下，也如上所述地优选采用低熔点的焊接。
另外，在光电转换装置1具备对准标记的情况下，优选在对准标记处不设置导电性粘接材料804。其结果是，能够使得导电性粘接材料804从对准标记溢出而对准标记的识别精度降低这样的问题不易产生。另外，在使光电转换装置1与布线板300重合的工序中，能够更准确地进行光电转换装置1与布线板300的对位。
接下来，如图10B所示，以光电转换装置1的n型电极103n和p型电极103p与布线板300中的n型用布线材料302n和p型用布线材料302p分别对置的方式进行对位。此时，在光电转换装置1中的n型电极103n和p型电极103p以外的区域与布线板300中的n型用布线材料302n和p型用布线材料302p以外的区域之间，设置绝缘性树脂。由此，焊料树脂801经由绝缘性树脂流出到光电转换装置1中的电极103之间、或者布线板300中的n型用布线材料302n和p型用布线材料302p之间，能够防止电极103之间或者n型用布线材料302n和p型用布线材料302p之间发生短路。
在光电转换装置1具备对准标记的情况下，优选以使对准标记与布线板300的预定区域对置的方式，使光电转换装置1与布线板300重合。在该阶段中，绝缘性树脂未被固化，因此能够容易地进行光电转换装置1与布线板300的对位。其结果是，能够提高n型电极103n和p型电极103p与布线板300的n型用布线材料302n和p型用布线材料302p之间的电连接以及机械连接的稳定性。
如图10C所示，在使光电转换装置1与布线板300重合之后，进行使绝缘性树脂固化的处理。由此，绝缘性树脂被固化。绝缘性树脂的固化处理例如既可以加热绝缘性树脂，也可以照射紫外线等光，也可以进行加热与紫外线等的照射。此外，该阶段下的绝缘性树脂也可以不是完全固化的状态，只要是固化到在后述的熔化导电性粘接材料804之后的固化处理中，不与熔化的导电性粘接材料804混合的程度即可。
接下来，熔化导电性粘接材料804，其后，使导电性粘接材料804固化。此处，熔化导电性粘接材料804之后的固化处理例如通过在对光电转换装置1与布线板300进行加压的同时对焊料树脂801进行加热，熔化焊料树脂801中的导电性粘接材料804，其后，冷却导电性粘接材料804来进行。
熔化的导电性粘接材料804凝聚在n型电极103n的表面的至少一部分与布线板300的n型用布线材料302n的表面的至少一部分之间，并且凝聚在p型电极103p的表面的至少一部分与布线板300的p型用布线材料302p的表面的至少一部分之间。其后，熔化的导电性粘接材料804被冷却，从而在凝聚的状态固化。另外，通过焊料树脂801的加热，绝缘性粘接材料803的粘度降低，移动到电极103之间以及布线板300的n型用布线材料302n与p型用布线材料302p之间。其后，绝缘性粘接材料803进一步被加热，从而在其移动后的位置处固化。另外，通过焊料树脂801的加热，绝缘性树脂也被加热而完全固化。由此，如图10D所示，能够制作对光电转换装置1接合了布线板300而得到的光电转换装置1A。
上述第1实施方式的光电转换装置1在n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p之上分别相间隔地形成有多个电极103(n型电极103n、p型电极103p)。电极103使用荫罩来形成。该荫罩构成为分别相间隔地形成各电极103(103n、103p)，因此与使用不间隔地形成电极103的荫罩的情况相比，荫罩不易发生挠曲。因此，即使减小n型电极103n与p型电极103p之间的间隙宽度，n型电极103n与p型电极103p也不易在不同的导电类型的半导体层上溢出地形成。其结果是，在n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p之上，分别形成所期望的形状的n型电极103n与p型电极103p，pn结电短路的现象被抑制，能够减轻成品率的降低。
另外，在上述第1实施方式中，相间隔地配置的n型电极103n与n型电极103n通过布线板300的n型用布线材料302n来连接，并且相间隔地配置的p型电极103p与p型电极103p通过布线板300的p型用布线材料302p来连接。因此，能够将由于光入射到光电转换装置1的受光面而产生的电流经由布线板300而取出到外部。
另外，上述光电转换装置1是硅基板101的受光面与背面为非对称的构造，因此在对p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n成膜后的阶段中，对硅基板101施加的应力变大。进一步，通过在p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上形成电极103，对硅基板101施加的应力进一步变大。电极103的膜厚越厚，则该应力也越大，因此通过对光电转换装置1接合布线板300，能够在一定程度上使p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n之上的电极103的膜厚变薄，但在本实施方式中，进一步地使用荫罩，相间隔地形成电极103。因此，与形成长宽比大的长方形的形状的电极103的情况相比，荫罩不易发生挠曲，能够缓和对硅基板101施加的应力。
<第2实施方式>
在上述第1实施方式中，说明了当在硅基板101的整个背面形成i型非晶态半导体层102i之后，在i型非晶态半导体层102i之上形成p型非晶态半导体层102p，其后，形成n型非晶态半导体层102n的例子，但p型非晶态半导体层102p与n型非晶态半导体层102n的形成顺序不限定于此。
例如，在图5C中，也可以在形成i型非晶态半导体层102i之后，使用荫罩来在i型非晶态半导体层102i之上形成图6B所示的n型非晶态半导体层102n，其后，使用荫罩来在i型非晶态半导体层102i之上形成图6A所示的p型非晶态半导体层102p。
<第3实施方式>
图11A是示出本实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。在图11A中，对与第1实施方式相同的结构，附加与第1实施方式相同的标号。
如图11A所示，光电转换装置1B具备具有梳齿形状的n型非晶态半导体层1002n与p型非晶态半导体层1002p。分别在n型非晶态半导体层1002n与p型非晶态半导体层1002p之上，配置有多个电极113。
电极113包括具有大致矩形形状的栅状电极113a与指状电极113b。栅状电极113a与硅基板101的Y轴方向大致平行，指状电极113b与硅基板101的X轴方向大致平行。栅状电极113a在n型非晶态半导体层1002n或者p型非晶态半导体层1002p之上，与其他栅状电极113a相间隔地配置。指状电极113b被形成为与栅状电极113a的一边相接。n型非晶态半导体层1002n上的指状电极113b和p型非晶态半导体层1002p上的指状电极113b在硅基板101的面内方向上交替地相邻配置。
本实施方式的光电转换装置1B例如在上述图5C的工序中，使用图11B所示的荫罩410A来形成p型非晶态半导体层1002p。图11B所示的荫罩410A在形成p型非晶态半导体层1002p的位置具有开口部4100a。接下来，在形成p型非晶态半导体层1002p后，使用图11C所示的荫罩420A来形成n型非晶态半导体层1002n。图11C所示的荫罩420A在形成n型非晶态半导体层1002n的位置具有开口部4200a。
然后，在形成p型非晶态半导体层1002p以及n型非晶态半导体层1002n后，例如，使用图11D所示的荫罩430A来形成电极113。图11D所示的荫罩430A在形成电极113(栅状电极113a以及指状电极113b)的位置，具有开口部4300(4300a、4300b)。在荫罩430A中，相邻的开口部4300a与开口部4300a之间的区域430r由构成荫罩430A的金属来形成。当在荫罩中未设置区域430r的情况下，即在栅状电极113a不间隔地连续的情况下，由于荫罩的自重，荫罩容易发生挠曲。另外，通过重复使用这样的荫罩，荫罩的机械强度降低，进而容易发生挠曲。在本实施方式中，通过荫罩430A中的开口部4300a与开口部4300a之间的区域430r，能够提高荫罩430A的机械强度，因此在重复使用荫罩430A的情况下，也能够减轻荫罩430A的挠曲。
此外，在这种情况下，使用与电极113的形状相应的布线板，与光电转换装置1B进行接合。由此，n型非晶态半导体层1002n上的各栅状电极113a通过布线板来电连接，并且p型非晶态半导体层1002p上的各栅状电极113a通过布线板来电连接，能够将在光电转换装置1B中产生的电流经由布线板而取出到外部。
在上述例子中，栅状电极113a的下侧的非晶态半导体层(1002n、1002p)也可以与栅状电极113a同样地间隔开。通过这样构成，如图11B、11C所示，相比于与栅状电极113a重合的非晶态半导体层(1002n、1002p)的开口部分连成一列的情况，荫罩不易发生挠曲，因此能够将非晶态半导体层形成在适当的位置。
<第4实施方式>
图12A是示出本实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。在图12A中，对与第1实施方式相同的结构附加与第1实施方式相同的标号。
如图12A所示，光电转换装置1C在n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p之上分别配置多个n型电极103n与多个p型电极103p。多个n型电极103n与多个p型电极103p分别与相邻的相同导电类型的电极相间隔地配置。
在图12A中，在p型非晶态半导体层102p上，配置有具有大致同等大小的3个p型电极103p。在n型非晶态半导体层102n上，配置有4个n型电极103n。除两端的n型电极103n之外的其他n型电极103n的长边的长度与p型电极103p大致等同，但两端的n型电极103n的长边比p型电极103短。即，n型非晶态半导体层102n上的n型电极103n的长边的长度不均匀。另外，n型非晶态半导体层102n上的除两端的n型电极103n之外的n型电极103n配置在与相邻的p型电极103p和p型电极103p之间对应的位置，与相邻的p型电极103p在X轴方向上的位置偏移。
在这种情况下，例如，使用图12B所示的荫罩430B来形成电极103n、103p。荫罩430B在形成n型电极103n、p型电极103p的位置具有开口部430a。在第1实施方式中，在形成电极103时使用的荫罩由于n型电极103n与p型电极103p的短边的位置对齐，因此n型电极103n与p型电极103p的间隔越小，荫罩越容易发生挠曲。另一方面，本实施方式的荫罩430B如图12B所示，开口部430a的位置未对齐。因此，与第1实施方式的情况相比，荫罩430B的机械强度提高。其结果是，与荫罩430相比，能够增加荫罩430B的使用次数，能够减轻光电转换装置的制造成本。
另外，如图12A所示，例如，当在硅基板101的C点处产生载流子的情况下，在以C点为中心的360°的方向上配置有电极103(103n、103p)，因此容易将载流子引入到电极103，能够提高光电转换效率。
<第5实施方式>
图13A是示出本实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。图13B是放大了图13A所示的光电转换装置1D的一部分的示意图，图13C是用I-I线切断了图13B所示的光电转换装置1D的一部分而得到的剖视图。在图13B以及13C中，例示出形成有p型非晶态半导体层102p上的p型电极103p的一部分，但形成有n型非晶态半导体层102n上的n型电极103n的部分也相同。在图13A～13C中，对与第1实施方式相同的结构附加与第1实施方式相同的标号。
如图13A～13C所示，光电转换装置1D在n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p之上分别配置n型电极103n与p型电极103p。n型电极103n和p型电极103p与第1实施方式同样地，与相邻的相同导电类型的电极相间隔地配置。
如图13B以及图13C所示，在p型电极103p之上，设置了金属膏105。另外，在相邻的p型电极103p与p型电极103p之间，也设置了金属膏105。金属膏105既可以例如由银构成，也可以是焊料树脂。此外，在图13B以及图13C中省略图示，但在n型非晶态半导体层102n上的n型电极103n之上以及相邻的n型电极103n与n型电极103n之间，也与上述同样地设置金属膏105。
通过将光电转换装置1D与布线板300接合，能够将在光电转换装置1D中产生的电流经由n型电极103n和p型电极103p之上的金属膏105而取出，并且经由在n型电极103n与n型电极103n之间和p型电极103p与p型电极103p之间设置的金属膏105而取出。其结果是，能够提高光电转换装置1D的曲线因子(FF)。
<第6实施方式>
图14A是示出本实施方式的光电转换装置的俯视图的示意图。图14B是放大了图14A所示的光电转换装置1E的一部分的示意图，图14C是用II-II线切断了图14B所示的光电转换装置1D的一部分而得到的剖视图。在图14B以及14C中，例示出形成有p型非晶态半导体层102p上的p型电极103p的一部分，但形成有n型非晶态半导体层102n上的n型电极103n的部分也相同。在图14A～14C中，对与第1实施方式相同的结构附加与第1实施方式相同的标号。
如图14A～14C所示，本实施方式的光电转换装置1E的在n型电极103n和p型电极103p之上设置了金属膏105这一点与第4实施方式相同，但在以下方面与第4实施方式不同。即，在光电转换装置1E中，相邻的n型电极103n与n型电极103n用金属膏105来连接，并且相邻的p型电极103p与p型电极103p之间用金属膏105来连接。
在光电转换装置1E的情况下，与第4实施方式的光电转换装置1D相比，设置金属膏105的面积大，因此在与布线板300进行接合时，与布线板300的接触面积变大。因此，在对光电转换装置1E接合了布线板300的情况下，能够实现与第4实施方式相比更低电阻的布线连接。另外，光电转换装置1E与布线板300的接触面积大，因此与第4实施方式相比能够提高布线板300与光电转换装置1E的密合性。
<第7实施方式>
在上述第1实施方式中，说明了在硅基板101的受光面形成有纹理的例，但也可以在硅基板101的背面形成有纹理。
图15是示出本实施方式的光电转换装置的剖面的示意图。如图15所示，光电转换装置1F不仅在硅基板101的受光面，还在背面形成有纹理。另外，沿着在硅基板101的背面形成的纹理的凹凸，形成i型非晶态半导体层102i、n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p。
当在硅基板101的背面形成有纹理的情况下，如果使用光掩模来形成n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p以及电极103(103n、103p)，则抗蚀剂的膜厚、曝光量变得不均匀，难以得到所期望的形状。在本实施方式中，当在硅基板101的背面形成有纹理的情况下，例如也能够通过使用与第1实施方式相同的荫罩，形成所期望的形状的n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p以及电极103(103n、103p)。
此外，在本实施方式中，也可以应用上述第2和第3实施方式中的各种电极的图案。另外，既可以与上述第4或者第5实施方式同样地，在电极之上设置金属膏105，并且在电极与电极之间设置金属膏105，也可以以跨越电极与电极之间的方式设置对电极间进行连接的金属膏105。
在硅基板101的背面具有纹理构造的情况下，n型非晶态半导体层102n和p型非晶态半导体层102p与电极103(103n、103p)的接触面积增加，因此能够降低非晶态半导体层102n、102p与电极103的接触电阻。另外，当在电极103之上使用金属膏105的情况下，接触面积增加，因此能够提高电极103与金属膏105之间的粘接强度。由于粘接强度变高，能够制作可靠性高的光电转换装置1。另外，如果在硅基板101的受光面与背面形成有纹理，则硅基板101的表面与背面成为对称构造，因此对硅基板101施加的应力变小。在该硅基板101上形成相互间隔开的电极103，因此能够进一步降低硅基板101的翘曲。
<第8实施方式>
在本实施方式中，说明具备上述第1实施方式到第7实施方式中的至少1个光电转换装置的光电转换模块。图16是示出本实施方式的光电转换模块的结构的概略图。光电转换模块1000具备多个光电转换装置1001、罩1002及输出端子1003、1004。
多个光电转换装置1001也可以应用例如对第1～第7实施方式的光电转换装置1、1B～1F中的任一个接合了布线板而得到的光电转换装置。另外，既可以在布线板上阵列状地配置任一种光电转换装置并串联连接，代替串联连接，也可以并联连接或者组合串联与并联地连接。
罩1002由抗老化性的罩构成，覆盖多个光电转换装置1001。罩1002例如包括在光电转换装置1001的受光面侧设置的透明基体材料(例如玻璃等)、在光电转换装置1001的背面设置的背面基体材料(例如，玻璃、树脂板等)、以及填充所述透明基体材料与所述树脂基体材料之间的间隙的密封材料(例如EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)等)。
输出端子1003与配置于串联连接的多个光电转换装置1001的一端的光电转换装置1001连接。
输出端子1004与配置于串联连接的多个光电转换装置1001的另一端的光电转换装置1001连接。
此外，光电转换模块1000只要是多个光电转换装置1001中的至少一个由第1～第7实施方式的光电转换装置中的任一个构成，则不限定于上述结构，能够采取任意的结构。
<第9实施方式>
图17A是示出本实施方式的太阳能发电系统的结构的概略图。太阳能发电系统1100具备光电转换模块阵列1101、连接箱1102、电力调节器(Power Conditioner)1103、配电板1104和电力计1105。在太阳能发电系统1100中，能够附加“家庭能源管理系统(HEMS：Home Energy Management System)”，“建筑能源管理系统(BEMS：Building EnergyManagement System)”等功能。由此，能够进行太阳能发电系统1100的发电量的监控、与太阳能发电系统1100连接的各电气设备类的耗电量的监控/控制等，能够削减能量消耗量。
连接箱1102与光电转换模块阵列1101连接。电力调节器1103与连接箱1102连接。配电板1104与电力调节器1103以及电气设备1110连接。电力计1105与配电板1104以及商用电力系统连接。
光电转换模块阵列1101将太阳能转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力供给到连接箱1102。
连接箱1102接收光电转换模块阵列1101所产生的直流电力，将该接收到的直流电力供给到电力调节器1103。
电力调节器1103将从连接箱1102接收到的直流电力转换成交流电力，将该转换成的交流电力供给到配电板1104。
配电板1104将从电力调节器1103接收到的交流电力和/或经由电力计1105接收到的商用电力供给到电气设备1110。另外，配电板1104在从电力调节器1103接收到的交流电力多于电气设备1110的消耗电力时，将多余的交流电力经由电力计1105供给到商用电力系统。
电力计1105计测从商用电力系统流向配电板1104的方向的电力，并且计测从配电板1104流向商用电力系统的方向的电力。
图18是示出图17A所示的光电转换模块阵列1101的结构的概略图。参照图18，光电转换模块阵列1101包括多个光电转换模块1120和输出端子1121、1122。
多个光电转换模块1120阵列状地排列，并串联连接。多个光电转换模块1120分别由图16所示的光电转换模块1000构成。
输出端子1121与位于串联连接的多个光电转换模块1120的一端的光电转换模块1120连接。
输出端子1122与位于串联连接的多个光电转换模块1120的另一端的光电转换模块1120连接。
说明太阳能发电系统1100的动作。光电转换模块阵列1101将太阳能转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力经由连接箱1102而供给到电力调节器1103。
电力调节器1103将从光电转换模块阵列1101接收到的直流电力转换成交流电力，并将该转换成的交流电力供给到配电板1104。
配电板1104在从电力调节器1103接收到的交流电力为电气设备1110的消耗电力以上时，将从电力调节器1103接收到的交流电力供给到电气设备1110。然后，配电板1104将多余的交流电力经由电力计1105而供给到商用电力系统。
另外，配电板1104在从电力调节器1103接收到的交流电力少于电气设备1110的消耗电力时，将从商用电力系统接收到的交流电力和从电力调节器1103接收到的交流电力供给到电气设备1110。
此外，本实施方式的太阳能发电系统不限于图17A、图18所示的结构，只要使用第1实施方式到第7实施方式的光电转换装置中的任一个，则也可以是任意的结构。另外，如图17B所示，也可以对电力调节器1103连接蓄电池1106。在这种情况下，能够抑制由日照量的变动导致的输出变动，并且即使是没有日照的时间段，也能够供给在蓄电池1106中蓄电的电力。蓄电池1106也可以内置在电力调节器1103中。
<第10实施方式>
图19A是示出本实施方式的太阳能发电系统的结构的概略图。太阳能发电系统1200具备子系统1201～120n(n为2以上的整数)、电力调节器1211～121n及变压器1221。太阳能发电系统1200是规模比图17A、17B所示的太阳能发电系统1100大的太阳能发电系统。
电力调节器1211～121n分别与子系统1201～120n连接。
变压器1221与电力调节器1211～121n及商用电力系统连接。
子系统1201～120n分别由模块系统1231～123j(j为2以上的整数)构成。
模块系统1231～123j分别包括光电转换模块阵列1301～130i(i为2以上的整数)、连接箱1311～131i及集电箱1321。
光电转换模块阵列1301～130i分别由与图18所示的光电转换模块阵列1101相同的结构构成。
连接箱1311～131i分别与光电转换模块阵列1301～130i连接。
集电箱1321与连接箱1311～131i连接。另外，子系统1201的j个集电箱1321与电力调节器1211连接。子系统1202的j个集电箱1321与电力调节器1212连接。以下，同样地，子系统120n的j个集电箱1321与电力调节器121n连接。
模块系统1231的i个光电转换模块阵列1301～130i将太阳能转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经由连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。模块系统1232的i个光电转换模块阵列1301～130i将太阳能转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经由连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。以下，同样地，模块系统123j的i个光电转换模块阵列1301～130i将太阳能转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经由连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。
然后，子系统1201的j个集电箱1321将直流电力供给到电力调节器1211。
子系统1202的j个集电箱1321同样地将直流电力供给到电力调节器1212。
以下，同样地，子系统120n的j个集电箱1321将直流电力供给到电力调节器121n。
电力调节器1211～121n分别将从子系统1201～120n接收到的直流电力转换成交流电力，并将该转换成的交流电力供给到变压器1221。
变压器1221从电力调节器1211～121n接收交流电力，对该接收到的交流电力的电压电平进行变换并供给到商用电力系统。
此外，本实施方式的太阳能发电系统不限于图19A所示的结构，只要使用第1实施方式到第7实施方式的光电转换装置中的任一个，则也可以任意的结构。
另外，如图19B所示，既可以在电力调节器1211～121n连接蓄电池1213，也可以在电力调节器1211～121n中内置蓄电池1213。在这种情况下，电力调节器1211～121n能够对从集电箱1321接收到的直流电力的一部分或者全部适当地进行电力转换，并在蓄电池1213中进行蓄电。在蓄电池1213中蓄电的电力根据子系统1201～120n的发电量而适当地被供给到电力调节器1211～121n侧，并且适当地被进行电力转换而供给到变压器1221。
<变形例>
以上，说明了本发明的第1～第10实施方式的光电转换装置。本发明的光电转换装置不仅限定于上述各实施方式，在发明的范围内能够进行各种变更。另外，各实施方式能够适当组合来实施。
(1)在上述第1实施方式中，说明了硅基板101的导电类型为n型的情况，但硅基板101也可以是p型。
(2)在上述第1实施方式中，说明了在硅基板101的受光面形成防反射膜104的情况，但也可以不形成防反射膜104。另外，也可以形成扩散了高浓度的n型掺杂物而得到的n+层来代替防反射膜104。或者也可以在硅基板101的受光面与防反射膜104之间，形成扩散了高浓度的n型掺杂物而得到的n+层。
(3)在上述第1实施方式以及第2实施方式中，说明了在n型非晶态半导体层102n、1002n与p型非晶态半导体层102p、1002p上配置多个电极103(103n、103p)、113(113n、113p)，通过布线板来对n型非晶态半导体层102n、1002n和p型非晶态半导体层102p、1002p上的多个电极103、113进行连接的例子，但也可以如下所述地构成。即，例如，也可以在n型非晶态半导体层与p型非晶态半导体层中的任一个半导体层上相间隔地配置多个电极，在另一个半导体层上配置连成一列的连续的电极。
(4)在上述第2以及第3实施方式的光电转换装置中，也可以构成为与第4以及第5实施方式同样地设置金属膏105。即，在第2实施方式中，例如既可以在电极113之上设置金属膏105，并且在相邻的电极113的栅状电极113a与栅状电极113a之间设置金属膏105，也可以以跨越相邻的电极113的栅状电极113a与栅状电极113a的方式设置金属膏105。另外，在第3实施方式中，也可以分别在n型电极103n与p型电极103p之上设置金属膏105，并且在相邻的n型电极103n与n型电极103n之间、以及相邻的p型电极103p与p型电极103p之间设置金属膏105。或者，也可以分别在n型电极103n与p型电极103p之上设置金属膏105，并且跨越相邻的n型电极103n与n型电极103n地设置金属膏105，跨越相邻的p型电极103p与p型电极103p地设置金属膏105。
标号说明
1、1A～1F…光电转换装置；101…硅基板；102i…i型非晶态半导体层；102n、1002n…n型非晶态半导体层；102p、1002p…p型非晶态半导体层；103、113…电极；103n…n型电极；103p…p型电极；105…金属膏；113a…栅状电极；113b…指状电极；300…布线板；301…绝缘性基板；302…导电部；302n…n型用布线材料；302p…p型用布线材料；430A、430B、500…荫罩；701…导电层；801…焊料树脂；802…绝缘性树脂；803…绝缘性粘接材料；804…导电性粘接材料；1000、1120…光电转换模块。

Claims (6)

1.一种光电转换装置，其特征在于，具备：
半导体基板；
第1非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的一个面上，具有第1导电类型；
第2非晶态半导体层，形成于所述半导体基板的所述一个面上，并且在所述半导体基板的面内方向上与所述第1非晶态半导体层相邻地形成，具有与所述第1导电类型相反的第2导电类型；
多个电极，相间隔地配置于所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层中的至少一个半导体层之上；以及
导电部，形成于所述多个电极之上，将所述多个电极电连接，
在所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层之上，在比所述第1非晶态半导体层和所述第2非晶态半导体层的周缘靠内侧的位置设置所述多个电极，
在所述导电部与所述多个电极相接的区域以外的区域设置有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
在所述第1非晶态半导体层与所述第2非晶态半导体层之上分别配置的所述多个电极中的一部分电极被配置在与相邻的半导体层上的电极间对应的位置。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述导电部包括由金属膏构成的导电层。
4.根据权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，
所述导电层设置在所述多个电极之上以及相邻的所述电极与所述电极之间，
所述导电层与相邻的所述电极和所述电极之间的所述第1非晶态半导体层或者所述第2非晶态半导体层相接地设置。
5.根据权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，
所述导电层设置在所述多个电极之上，并且以跨越相邻的所述电极与所述电极之间的方式设置，
所述导电层以相邻的所述电极与所述电极之间通过所述导电层连接的方式，与所述电极上以及所述电极之间的所述第1非晶态半导体层或者所述第2非晶态半导体层相接地设置。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
在所述半导体基板的两个面中的至少一个面具有纹理形状。
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