JP2005038991A

JP2005038991A - 光電変換装置

Info

Publication number: JP2005038991A
Application number: JP2003199020A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Tanabe; 英義田辺; Nobuyuki Kitahara; 暢之北原; Hisao Arimune; 久雄有宗
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】光電変換装置において、量産性や低コスト性に優れた高品質な結晶シリコン粒子を用いて形成された、変換効率特性に優れた光電変換装置を提供する。
【解決手段】導電性基板１０７の一主面に、ｐ型の結晶シリコン粒子１０６を多数個、下部を導電性基板１０７に接合し、隣接するもの同士の間に絶縁物質１０９を介在させるとともに上部を絶縁物質１０９から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子１０６および絶縁物質１０９を覆うようにｎ型の半導体層１１０および透光性導体層１１１を順次形成した光電変換装置であって、結晶シリコン粒子１０６は、表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結晶シリコン粒子を用いて形成された光電変換装置に関し、特に、変換効率特性に優れた結晶シリコン粒子を有する光電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光電変換装置は、性能面での効率の良さ、資源の有限性への配慮、あるいは製造コストの低さ等といった市場ニーズを捉えて開発が進められている。今後の市場において有望な光電変換装置の一つとして、太陽電池として使用される、結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置がある。
【０００３】
結晶シリコン粒子を作製するための原料としては、例えば単結晶シリコンを粉砕した結果として発生するシリコンの微小粒子や、流動床法で気相合成された高純度シリコン等が用いられている。これらの原料から結晶シリコン粒子を作製するには、それら原料をサイズあるいは重量によって分別した後に、赤外線や高周波を用いて容器内で溶融し、その後に自由落下させる方法（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）や、同じく高周波プラズマを用いる方法（例えば、特許文献３参照。）によって球状化する。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第９９／２２０４８号パンフレット
【０００５】
【特許文献２】
米国特許第４１８８１７７号明細書
【０００６】
【特許文献３】
特開平５−７８１１５号公報
【０００７】
【特許文献４】
米国特許第４４３０１５０号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法で製造された結晶シリコン粒子は、そのほとんどが多結晶体である。多結晶体は、微結晶の集合体であるため、それら微結晶間に粒界が存在する。この粒界は、多結晶体を用いた半導体装置の電気特性を劣化させる。その理由は、粒界の境界にはキャリヤの再結合中心が集まっており、それによって再結合が生ずることで少数キャリヤのライフタイムが大幅に低減するためである。
【０００９】
光電変換装置のように電気特性が少数キャリヤの寿命の増大とともに大幅に向上する半導体装置の場合には、それに用いられる結晶シリコン粒子中の粒界の存在は、電気特性を悪化させてしまい、特に大きな問題となる。逆に言えば、結晶シリコン粒子を多結晶体から単結晶体にできれば、光電変換装置の電気特性を著しく改善することができる。
【００１０】
また、多結晶体中の粒界は多結晶体からなる結晶シリコン粒子の機械的強度を低下させることから、光電変換装置を製造する各工程の熱履歴や熱歪み、あるいは機械的な圧力等によって結晶シリコン粒子が破壊されやすいという問題もあった。
【００１１】
従って、結晶シリコン粒子を用いて光電変換装置を製造する場合には、粒界等が存在しない、結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる結晶シリコン粒子を製造することが必要不可欠となる。
【００１２】
そのような結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる結晶シリコン粒子を得る方法として、多結晶シリコンまたは無定形シリコンの表面上にシリコンの酸化膜等の珪素化合物被膜を形成し、その珪素化合物被膜の内側のシリコンを溶融した後に冷却して固化させて、結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる結晶シリコン粒子を製造する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１３】
ところで、光電変換装置に用いられている多結晶または単結晶シリコンの導電型はｐ型が主流であり、そのｐ型ドーパントとしてはホウ素が一般的であるが、ホウ素を始めとするｐ型ドーパントの添加不純物は、この添加不純物を含むシリコン融液が凝固する際のその融液中における偏析係数が１より小さい。そのために、表面に珪素化合物被膜を形成し、その内側でシリコンを溶融し凝固させた場合においては、ｐ型ドーパントの分布にばらつきを生じやすいという問題があった。特に、偏析現象が原因となって凝固過程における融液中の添加不純物が固溶度を超えるような高濃度になると、その部分が組成的過冷却状態となり、添加不純物がシリコンと混ざり合わない第２相を発生して結晶性を乱してしまうという問題があった。
【００１４】
すなわち、電気特性に優れた光電変換装置を形成するためには多数の高品質な結晶シリコン粒子を必要とするのに対し、従来の結晶シリコン粒子では、所望の高品質な結晶シリコン粒子を得ることが困難であるという問題があった。
【００１５】
本発明は、以上のような従来の技術における問題に鑑み、これらを解決すべくなされたものであり、その目的は、安定して高効率に結晶化すると同時に高い結晶性を持った多結晶シリコンからなる結晶シリコン粒子を用いた、電気特性に優れた良好な光電変換装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電変換装置は、導電性基板の一主面に、ｐ型の結晶シリコン粒子を多数個、下部を前記導電性基板に接合し、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子および絶縁物質を覆うようにｎ型の半導体層および透光性導体層を順次形成した光電変換装置であって、前記結晶シリコン粒子は、表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光電変換装置においては、前記ｐ型ドーパントの濃度勾配は、最高濃度が最低濃度の１．５乃至３．０倍であることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の光電変換装置においては、前記結晶シリコン粒子の大きさが３０μｍ乃至１５００μｍであることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の光電変換装置においては、前記珪素化合物被膜がシリコンの酸窒化膜であることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の光電変換装置においては、前記珪素化合物被膜の厚みが１μｍ乃至５０μｍであることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光電変換装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１０６は結晶シリコン粒子、１０７は導電性基板、１０８は結晶シリコン粒子１０６と導電性基板１０７との接合層、１０９は絶縁物質、１１０は半導体層、１１１は透光性導体層、１１２は電極である。
【００２３】
図１に示すように、本発明の結晶シリコン粒子１０６を用いた光電変換装置においては、導電性基板１０７の一主面、この例では上面に、ｐ型の結晶シリコン粒子１０６を多数個、その下部を例えば接合層１０８によって導電性基板１０７に接合し、結晶シリコン粒子１０６の隣接するもの同士の間に絶縁物質１０９を介在させるとともにそれら結晶シリコン粒子１０６の上部を絶縁物質１０９から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子１０６および絶縁物質１０９を覆うようにｎ型の半導体層１１０および透光性導体層１１１を順次形成した構成となっている。なお、電極１１２は、この光電変換装置を太陽電池として使用する際に、透光性導体層１１１の上に所定のパターン形状に被着形成される。
【００２４】
そして、本発明の光電変換装置においては、このような構成において、結晶シリコン粒子１０６は、その表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに、その結晶シリコン粒子１０６の表面近傍のある一部からほぼ対向する表面近傍の他の一部に向かうような、一方向に向かって濃度勾配が形成されていることを特徴とするものである。本発明の光電変換装置によれば、このように結晶シリコン粒子１０６がその表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されていることにより、シリコンの凝固過程における双晶やサブグレインの発生、またシリコンとｐ型ドーパントとの格子定数差から生ずるミスフィット転位の増加等を抑制することができ、結晶シリコン粒子１０６の内部の結晶シリコンの結晶性が向上するとともに、熱歪み等によるクラックを生じにくくなることから機械的な強度も向上する。また同様に、シリコンの凝固過程における成長界面上での偏析現象による融液中のｐ型ドーパント濃度増加に起因する組成的過冷却状態も抑制することができるため、ｐ型ドーパント分布に不均一なばらつきを生ずることもなく、シリコンと混ざり合わない第２相の発生により結晶性を乱してしまうという問題も起こらないものとなっている。
【００２５】
本発明の光電変換装置において、結晶シリコン粒子１０６は、所望の抵抗値にｐ型ドーパントがドーピングされている。ｐ型ドーパントとしては、ホウ素，アルミニウム，ガリウム，インジウムがあるが、シリコンに対する偏析係数が大きい点やシリコン溶融時の蒸発係数が小さい点からは、ホウ素を用いることが望ましい。
【００２６】
結晶シリコン粒子１０６の大きさ、通常はほぼ球状であることからその粒径は、１５００μｍ以下が望ましく、その形状が球に近いことが望ましい。ただし、形状は球状に限られるものではなく、立方体状や直方体状等、その他の形状であってもよい。大きさが１５００μｍを超えて大きくなる場合には、その表面に形成された所定の珪素化合物被膜によって内部のシリコン溶融時における形状を安定に保つことが難しくなり、また内部のシリコンを完全に溶融させることも困難となって、溶融が不完全な場合にはサブグレインが生じ易いので望ましくない。他方、大きさが３０μｍ未満と小さい場合には、表面の珪素化合物被膜の厚みも薄くなり、内部のシリコン溶融時に隣接して配置され互いに接触している結晶シリコン粒子１０６同士が合体しやすくなるので望ましくない。従って、結晶シリコン粒子１０６の大きさは３０μｍ乃至１５００μｍであることが望ましく、これによって結晶シリコン粒子１０６同士の合体を抑制して、サブグレインの発生がない球形状で良質な結晶シリコン粒子１０６を作製することができる。
【００２７】
この結晶シリコン粒子１０６を作製するには、まず、結晶シリコン粒子１０６を板状のサヤ上に一層で充填する。サヤの材質は、結晶シリコン粒子１０６との反応を抑えるために、石英ガラス，酸化アルミニウム，炭化珪素，単結晶サファイヤ等が適するが、コストが低いという面や扱い易いという面からは、石英ガラスが好適である。
【００２８】
次に、これら結晶シリコン粒子１０６を加熱する。加熱装置としては、セラミックスの焼成等に用いられる雰囲気焼成炉あるいは半導体素子の製造工程で一般的に用いられる横型酸化炉等が適しており、加熱源としては誘導加熱または抵抗加熱ヒータが望ましい。
【００２９】
炉による加熱を行なう前には、結晶シリコン粒子１０６の表面への有機物等の付着汚染を防止するために、炉内は真空処理を行なうか不活性ガス雰囲気で充分にガス置換されていることが望ましい。不活性ガスとしてはアルゴン，窒素，ヘリウム，水素が適するが、コストが低いという面や扱い易いという面からは、アルゴンあるいは窒素が好適である。
【００３０】
次に、炉内で誘導加熱または抵抗加熱ヒータによって結晶シリコン粒子１０６全体を加熱する。炉内の温度は、酸素ガスと窒素ガスとから成る反応性ガスを導入しながら、シリコンの融点より高い温度へ昇温していく。この過程で、結晶シリコン粒子１０６の表面には珪素化合物被膜が形成される。
【００３１】
結晶シリコン粒子１０６の表面に形成される珪素化合物被膜については、シリコンの酸化膜もしくは酸窒化膜が適するが、被膜の密度や単位膜厚あたりの強度が高く、汚染物や不純物等の内部のシリコン中への拡散阻止力が大きいという点からは、シリコンの酸窒化膜が好適である。
【００３２】
また、この酸窒化膜を形成する際の反応性ガスの雰囲気は、酸素分圧もしくは窒素分圧がそれぞれ１％以上であることが望ましい。雰囲気ガス中の酸素分圧あるいは窒素分圧が１％未満の場合は、内部を結晶化するシリコン粒子の表面に形成された酸窒化膜に亀裂が発生しやすくなる傾向がある。
【００３３】
なお、炉内の雰囲気ガス中の各ガス分圧は、全ガス流量に対する各ガス流量で調整できる。加熱装置としては、ガス圧力とガス濃度とが調整可能な機構を持つものであればよい。
【００３４】
引き続き、シリコンの融点（１４１４℃）以上で、好ましくは１４８０℃以下の温度まで更に昇温する。この間に内部のシリコンが溶融する。このとき、結晶シリコン粒子１０６の表面に形成された珪素化合物被膜（酸窒化膜）によって、内部のシリコンが溶融するときにそれを内部に保持するとともに粒子の形状を維持することが可能である。ただし、１４８０℃を超える温度まで昇温させた場合には、内部のシリコン溶融時に粒子の形状を安定に保つことが難しくなり、サヤと融着反応しやすくなるので望ましくない。
【００３５】
結晶シリコン粒子１０６の表面に形成される珪素化合物被膜の厚みは１μｍ以上であることが望ましい。厚みが１μｍ未満と薄い場合には内部のシリコンの溶融時に被膜が破れやすいので望ましくない。また、厚みが１μｍ以上で必要な強度を有する珪素化合物被膜であれば、内部のシリコンが溶融時には表面張力で球形化しようとするのに対し、上記の温度領域であれば珪素化合物被膜は充分に変形可能であるため、内部を結晶化して得られる結晶シリコン粒子１０６を真球に近い形状とすることができる。一方、珪素化合物被膜の厚みが５０μｍを超えて厚くなる場合には、珪素化合物被膜が上記の温度領域で変形しにくくなり、得られる結晶シリコン粒子１０６が真球になりにくいので望ましくない。従って、珪素化合物被膜の厚みは１μｍ乃至５０μｍであることが好ましく、これによって、真球に近い良好な形状の結晶シリコン粒子１０６を安定して得ることができ、変換効率に優れた光電変換装置を得ることができるようになる。
【００３６】
次に、溶融した内部のシリコンを凝固させるために約１４００℃以下の温度まで降温させる。その後、更に降温させて１０００℃以上の一定温度にて６０分間以上の熱アニールを行なうことが望ましい。この熱アニール処理を行なうことによって、凝固時に発生した結晶シリコン粒子１０６の結晶中の歪み等を除去することができる。
【００３７】
そして、このようにして得られた結晶シリコン粒子１０６は、凝固する際に板状のサヤ上での接触部分を凝固起点として一方向に凝固が進行するので、表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されているものとなる。
【００３８】
なお、この濃度勾配の大きさを調節するには、珪素化合物被膜の内側で内部の溶融したシリコンを融点以下の温度まで降温させて凝固させる際に、降温速度を調整して過冷却度を変化させればよく、それによって最高濃度が最低濃度の５倍程度までの範囲で調整された濃度勾配とすることができる。
【００３９】
そして、このように内部の結晶シリコンにｐ型ドーパントの濃度勾配が形成されていることにより、双晶やサブグレインの発生、またシリコンとｐ型ドーパントとの格子定数差から生ずるミスフィット転位の増加等を抑制することができ、結晶シリコンの結晶性が向上するとともに、熱歪み等によるクラックを生じにくくなることから機械的な強度も向上させることができる。また同様に、シリコンの凝固過程における成長界面上での偏析現象による融液中のｐ型ドーパント濃度増加に起因する組成的過冷却状態も抑制することができるため、ｐ型ドーパント分布に不均一なばらつきを生ずることもなく、シリコンと混ざり合わない第２相の発生により結晶性を乱してしまうという問題も起こらないものとなる。
【００４０】
ここで、結晶シリコン粒子１０６の内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントの濃度勾配は、最高濃度が最低濃度の１．５倍乃至３．０倍となっていることが好ましい。これは、最高濃度が最低濃度の１．５倍よりも小さい場合や３．０倍よりも大きい場合には、熱歪み等を起因としたクラックや濃度差に起因した熱膨張係数の変化によりクラックを生じやすくなり、機械的な強度が低下してしまう傾向があるからである。
【００４１】
このようにして得られる結晶シリコン粒子１０６は、本発明の光電変換装置を作製するために使用される。
【００４２】
図１に示した本発明の光電変換装置の例は、このようにして得られた結晶シリコン粒子１０６を用いて作製されたものである。この光電変換装置を得るには、まず、結晶シリコン粒子１０６の表面に形成された余分な酸化膜をフッ酸またはフッ硝酸でエッチング除去する。このとき除去される酸化膜の厚みは１μｍ以上である。
【００４３】
次に、導電性基板１０７の上に結晶シリコン粒子１０６を多数個配置する。次に、これを全体的に加熱して、結晶シリコン粒子１０６を導電性基板１０７に接合層１０８を介して接合させる。なお、この接合層１０８は、例えばアルミニウムとシリコンとの合金から成る層である。
【００４４】
次に、結晶シリコン粒子１０６の隣接するもの同士の間に介在するように、導電性基板１０７上に絶縁物質１０９を形成する。次に、これら結晶シリコン粒子１０６および絶縁物質１０９の上側の全体にわたってアモルファスまたは多結晶の半導体層、例えばシリコン層１１０を成膜する。このとき、結晶シリコン粒子１０６はｐ型であるので、シリコン層１１０はｎ型の半導体層として成膜する。さらに、そのシリコン層１１０の上に透光性導体層１１１を形成する。そして、太陽電池として所望の電力を取り出すために所定のパターン形状に銀ペースト等を塗布して電極１１２を形成する。このようにして、導電性基板１０７を一方の電極にし、電極１１２をもう一方の電極とすることにより、太陽電池としての光電変換装置が得られる。
【００４５】
【実施例】
次に、本発明の光電変換装置について具体例を作製工程に沿って説明する。
【００４６】
ホウ素濃度が７×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３，粒径が約６００μｍの結晶シリコン粒子を石英ガラス製のサヤ上に一層に多数個充填し、アルゴン不活性ガス雰囲気で満たされた雰囲気焼成炉内で酸素ガスと窒素ガスとの反応ガスを導入しながら昇温し、シリコンの融点以上の１４５０℃まで加熱し５分間保持して表面のシリコンの酸窒化膜の内側のシリコンを溶融させた後、降温して凝固させた。その後、さらに１３００℃まで降温させてから結晶中の歪み除去のために２００分間の熱アニールを行なった。熱アニール後に室温付近まで降温させて結晶シリコン粒子を作製した。
【００４７】
結晶シリコン粒子の表面にシリコンの酸窒化膜を形成する際の炉内の酸素ガスおよび窒素ガスのアルゴンガスに対する分圧はそれぞれ５％および２０％とし、アルゴンガス流量に対する酸素ガスおよび窒素ガスの流量で調整した。この酸素ガスおよび窒素ガスの分圧を終始一定に保ちつつアルゴンガス，酸素ガスおよび窒素ガスを流した。
【００４８】
回収した結晶シリコン粒子の表面に形成された酸窒化膜を所定の厚さまでフッ酸およびフッ硝酸でエッチング除去した。
【００４９】
一方、比較例として、ホウ素濃度が２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３および７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の結晶シリコン粒子を作製した。
【００５０】
そして、このようにして得た各結晶シリコン粒子から、図１に示すような構成の光電変換装置を作製し、所定の強度および所定の波長の光を照射して、光電変換装置の電気特性を示す変換効率（単位：％）を測定した。その結果を表１に示す。なお、結晶シリコン粒子のホウ素濃度についてはＳＩＭＳ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：２次イオン質量分析）で断面分析を行ない、その測定点は、結晶シリコン粒子の中心付近と中心からそれぞれ１００μｍおよび２００μｍとして、最表面から１μｍよりも深い部分で一定濃度に落ち着いたところの測定結果（単位：×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）を示した。
【００５１】
【表１】

【００５２】
表１に示す通り、比較例で作製したホウ素濃度が２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３および７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の結晶シリコン粒子で形成された光電変換装置（比較例１および比較例２）のそれぞれの変換効率０．５％および１．１％と低かったのに対して、本発明の実施例で作製したホウ素濃度が７×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置（実施例４）および２×１０^１５〜７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の範囲内でホウ素濃度を段階的に変化させた結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置（実施例１〜５）においては、内部のホウ素濃度に一方向に向かって濃度分布が形成されており、光電変換装置の変換効率は高いもので９．８％、低いものでも４．６％と、いずれも比較例に比べて高く良好な変換効率であった。
【００５３】
また、表１の結果から分かるように、本発明の実施例における光電変換装置は、結晶シリコン粒子の内部のホウ素濃度の濃度分布が最高濃度が最低濃度の１．５倍乃至３．０倍の範囲にあることにより、変換効率が高く電気特性に優れているものとなっている。
【００５４】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の光電変換装置によれば、導電性基板の一主面に、ｐ型の結晶シリコン粒子を多数個、下部を導電性基板に接合し、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を絶縁物質から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子および絶縁物質を覆うようにｎ型の半導体層および透光性導体層を順次形成した光電変換装置であって、結晶シリコン粒子は、表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されていることにより、双晶やサブグレインの発生、またシリコンとｐ型ドーパントとの格子定数差から生ずるミスフィット転位の増加等を抑制することができ、結晶シリコン粒子の結晶シリコンの結晶性が向上するとともに、熱歪み等によるクラックを生じにくくなることから機械的な強度も向上させることができる。また同様に、シリコンの凝固過程における成長界面上での偏析現象による融液中のｐ型ドーパント濃度増加に起因する組成的過冷却状態も抑制することができるため、ｐ型ドーパント分布に不均一なばらつきを生ずることもなくシリコンと混ざり合わない第２相の発生も防止することができる。
【００５６】
また、本発明の光電変換装置に用いる高品質化された結晶シリコン粒子は、安価に量産性よく製造できるため、光電変換装置にシリコン材料を効率的に利用できると同時に、その高効率化と信頼性の向上を図ることができる。
【００５７】
また、本発明の光電変換装置によれば、結晶シリコン粒子の内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントの濃度勾配が、最高濃度が最低濃度の１．５乃至３．０倍であるときには、熱歪み等を起因としたクラックや濃度差に起因した熱膨張係数の変化によるクラックの発生を防止することができ、機械的な強度をより向上させることができる。
【００５８】
また、本発明の光電変換装置によれば、結晶シリコン粒子の大きさが３０μｍ乃至１５００μｍであるときには、結晶シリコン粒子同士の合体を抑制することができ、サブグレインの発生がない球形状で良質な結晶シリコン粒子を作製することができる。
【００５９】
また、本発明の光電変換装置によれば、珪素化合物被膜がシリコンの酸窒化膜であるときには、結晶シリコン粒子同士の合体を効果的に抑制して、サブグレインの発生がない球形状で良質な結晶シリコン粒子を作製することができる。
【００６０】
また、本発明の光電変換装置によれば、珪素化合物被膜の厚みが１μｍ乃至５０μｍであるときには、結晶シリコン粒子の内部のシリコンが溶融時には表面張力で球形化しようとするのに対して珪素化合物被膜は充分に変形可能であるため、内部を結晶化して得られる結晶シリコン粒子を真球に近い形状とすることができる。
【００６１】
以上により、本発明の光電変換装置によれば、安定して高効率に結晶化すると同時に高い結晶性を持った多結晶シリコンからなる結晶シリコン粒子を用いた、電気特性に優れた良好な光電変換装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０６・・・結晶シリコン粒子
１０７・・・導電性基板
１０８・・・接合層
１０９・・・絶縁物質
１１０・・・シリコン膜
１１１・・・透光性導体層
１１２・・・電極

Claims

導電性基板の一主面に、ｐ型の結晶シリコン粒子を多数個、下部を前記導電性基板に接合し、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子および絶縁物質を覆うようにｎ型の半導体層および透光性導体層を順次形成した光電変換装置であって、前記結晶シリコン粒子は、表面に珪素化合物被膜を有するとともに、内部の結晶シリコン中のｐ型ドーパントに一方向に向かって濃度勾配が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
前記ｐ型ドーパントの濃度勾配は、最高濃度が最低濃度の１．５倍乃至３．０倍であることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
前記結晶シリコン粒子の大きさが３０μｍ乃至１５００μｍであることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
前記珪素化合物被膜がシリコンの酸窒化膜であることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
前記珪素化合物被膜の厚みが１μｍ乃至５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。