JP2013191657A - Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element which can improve fill factor and open circuit voltage.SOLUTION: A photoelectric conversion element 100 comprises an n-type single crystalline silicon substrate 1, a passivation film 2, amorphous films 11 to 1m, amorphous films 21 to 2m-1, and electrodes 31 to 3m and 41 to 4m-1. The amorphous films 11 to 1m and the amorphous films 21 to 2m-1 are alternately disposed in the in-plane direction of the n-type single crystalline silicon substrate 1 contacting the reverse side of the n-type single crystalline silicon substrate 1. The amorphous films 11 to 1m include at least a p-type impurity layer, and the amorphous films 21 to 2m-1 include at least an n-type impurity layer. The electrodes 31 to 3m are each disposed contacting the p-type impurity layer of the amorphous films 11 to 1m, and the electrodes 41 to 4m-1 are each disposed contacting the n-type impurity layer of the amorphous films 21 to 2m-1. The film thickness in portions contacting the electrodes of the amorphous films 11 to 1m and 21 to 2m-1 is smaller than the film thickness in other portions not contacting the electrodes of the same.

Description

この発明は、光電変換素子およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a manufacturing method thereof.

バックコンタクト型太陽電池は、従来、受光面側にあったpn接合および電極を裏面側に形成することで、受光面側の電極による影を無くし、太陽光をより吸収させることで、高効率を得る太陽電池である。   The back contact solar cell has a high efficiency by forming a pn junction and an electrode on the light receiving surface side on the back surface, thereby eliminating shadows from the electrode on the light receiving surface side and absorbing more sunlight. Solar cell to get.

そして、この太陽電池においては、pn接合は、熱拡散によって形成されている(特許文献1)。   In this solar cell, the pn junction is formed by thermal diffusion (Patent Document 1).

また、熱拡散以外の方法によって、pn接合を裏面に形成した太陽電池も提案されている(特許文献2)。この太陽電池は、半導体基板の裏面にi型アモルファスシリコン(a−Si)およびn型a−Siを順次積層し、その積層したi型a−Siおよびn型a−Siの一部分を除去し、その除去した一部分にi型a−Siおよびp型a−Siを順次積層した構造からなる。   A solar cell in which a pn junction is formed on the back surface by a method other than thermal diffusion has also been proposed (Patent Document 2). In this solar cell, i-type amorphous silicon (a-Si) and n-type a-Si are sequentially laminated on the back surface of the semiconductor substrate, and a part of the laminated i-type a-Si and n-type a-Si is removed. The removed part has a structure in which i-type a-Si and p-type a-Si are sequentially laminated.

特表2006−523025号公報JP 2006-523025 A 特開2010−80887号公報JP 2010-80887 A

しかし、特許文献2に記載された太陽電池においては、p型a−Siとi型a−Siとの合計膜厚、およびn型a−Siとi型a−Siとの合計膜厚が厚い場合、直列抵抗が高くなり光電変換素子の曲線因子(FF:Fill Factor)が低下するという問題がある。一方、p型a−Siとi型a−Siとの合計膜厚、およびn型a−Siとi型a−Siとの合計膜厚が薄い場合、半導体基板に対するパッシベーション効果が低下し、光電変換素子の開放電圧が低下するという問題がある。   However, in the solar cell described in Patent Document 2, the total film thickness of p-type a-Si and i-type a-Si and the total film thickness of n-type a-Si and i-type a-Si are thick. In this case, there is a problem that the series resistance increases and the fill factor (FF) of the photoelectric conversion element decreases. On the other hand, when the total film thickness of p-type a-Si and i-type a-Si and the total film thickness of n-type a-Si and i-type a-Si are thin, the passivation effect on the semiconductor substrate is reduced, There exists a problem that the open circuit voltage of a conversion element falls.

そこで、この発明の実施の形態によれば、曲線因子および開放電圧を向上可能な光電変換素子を提供する。   Therefore, according to the embodiment of the present invention, a photoelectric conversion element capable of improving the fill factor and the open circuit voltage is provided.

また、この発明の実施の形態によれば、曲線因子および開放電圧を向上可能な光電変換素子の製造方法を提供する。   In addition, according to the embodiment of the present invention, a method for manufacturing a photoelectric conversion element capable of improving a fill factor and an open circuit voltage is provided.

この発明の実施の形態によれば、光電変換素子は、半導体基板と、第1および第2の非晶質膜と、第1および第2の電極とを備える。半導体基板は、第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる。第1の非晶質膜は、半導体基板の一方の表面に接して設けられ、第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む。第2の非晶質膜は、半導体基板の面内方向において第1の非晶質膜に隣接して半導体基板の一方の表面に接して設けられ、第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む。第1の電極は、第1の非晶質膜の第1の不純物層に接して設けられる。第2の電極は、第2の非晶質膜の第2の不純物層に接して設けられる。そして、第1および第2の非晶質膜の少なくとも一方において、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄い。   According to the embodiment of the present invention, the photoelectric conversion element includes a semiconductor substrate, first and second amorphous films, and first and second electrodes. The semiconductor substrate is made of single crystal silicon having the first conductivity type. The first amorphous film is provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and includes at least a first impurity layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type. The second amorphous film is provided in contact with one surface of the semiconductor substrate adjacent to the first amorphous film in the in-plane direction of the semiconductor substrate, and the second impurity having the first conductivity type Including at least a layer. The first electrode is provided in contact with the first impurity layer of the first amorphous film. The second electrode is provided in contact with the second impurity layer of the second amorphous film. In at least one of the first and second amorphous films, the thickness of the portion in contact with the electrode is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrode.

また、この発明の実施の形態によれば、光電変換素子の製造方法は、第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる半導体基板の一方の表面に接して、第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜を形成する第1の工程と、半導体基板の面内方向において第1の非晶質膜に隣接して半導体基板の一方の表面に接して、第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜を形成する第2の工程と、第1および第2の不純物層の少なくとも一方の不純物層において半導体基板の面内方向における一部分を除去する第3の工程と、一部分が除去された少なくとも一方の不純物層に接して電極を形成する第4の工程とを備える。   According to the embodiment of the present invention, the method for manufacturing a photoelectric conversion element is in contact with one surface of a semiconductor substrate made of single crystal silicon having the first conductivity type and is opposite to the first conductivity type. A first step of forming a first amorphous film including at least a first impurity layer having a second conductivity type; and a semiconductor adjacent to the first amorphous film in an in-plane direction of the semiconductor substrate A second step of forming a second amorphous film including at least a second impurity layer having the first conductivity type in contact with one surface of the substrate; and at least one of the first and second impurity layers. A third step of removing a part of the one impurity layer in the in-plane direction of the semiconductor substrate; and a fourth step of forming an electrode in contact with at least one of the impurity layers from which the part has been removed.

この発明の実施の形態による光電変換素子においては、半導体基板の導電型と反対の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜と、半導体基板の導電型と同じ導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜との少なくとも一方において、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄い。その結果、半導体基板中で光励起された電子および正孔の少なくとも一方は、電極に到達するときの直列抵抗が低くなり、第1および第2の非晶質膜の少なくとも一方において、電極に接しない部分は、半導体基板に対するパッシベーション効果が高く、キャリア(電子および正孔)の再結合を抑制する。   In the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention, the first amorphous film including at least a first impurity layer having a conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor substrate and the same conductivity as the conductivity type of the semiconductor substrate. In at least one of the second amorphous film including at least the second impurity layer having the mold, the thickness of the portion in contact with the electrode is smaller than the thickness of the portion in contact with the electrode. As a result, at least one of electrons and holes photoexcited in the semiconductor substrate has a low series resistance when reaching the electrode, and does not contact the electrode in at least one of the first and second amorphous films. The portion has a high passivation effect on the semiconductor substrate and suppresses recombination of carriers (electrons and holes).

従って、光電変換素子の曲線因子および開放電圧を向上できる。   Therefore, the fill factor and open circuit voltage of the photoelectric conversion element can be improved.

また、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、上述した光電変換素子を製造する。   Moreover, the manufacturing method of the photoelectric conversion element by embodiment of this invention manufactures the photoelectric conversion element mentioned above.

従って、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法を用いることによって、光電変換素子の曲線因子および開放電圧を向上できる。   Therefore, the fill factor and open circuit voltage of the photoelectric conversion element can be improved by using the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention.

この発明の実施の形態1による光電変換素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion element by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す非晶質膜の拡大図である。It is an enlarged view of the amorphous film shown in FIG. 図1に示す光電変換素子の製造方法を示す第1の工程図である。It is a 1st process drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 図1に示す光電変換素子の製造方法を示す第2の工程図である。It is a 2nd process figure which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion element shown in FIG. 図1に示す光電変換素子の製造方法を示す第3の工程図である。FIG. 4 is a third process diagram illustrating a method for manufacturing the photoelectric conversion element illustrated in FIG. 1. 実施の形態2による光電変換素子の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. FIG. 図6に示す非晶質膜の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of the amorphous film shown in FIG. 6. 図6に示す光電変換素子の製造工程の一部を示す工程図である。It is process drawing which shows a part of manufacturing process of the photoelectric conversion element shown in FIG. 実施の形態3による光電変換素子の構成を示す断面図である。7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. FIG. 図9に示す非晶質膜の拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of the amorphous film shown in FIG. 9. 図9に示す光電変換素子の製造工程の一部を示す工程図である。It is process drawing which shows a part of manufacturing process of the photoelectric conversion element shown in FIG.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

この明細書において、「非晶質相」とは、シリコン(Si)原子等がランダムに配列された状態を言う。また、アモルファスシリコンを「a−Si」と表記するが、この表記は、実際には、水素(H)原子が含まれていることを意味する。アモルファスシリコンカーバイド(a−SiC)、アモルファスシリコンオキサイド(a−SiO)、アモルファスシリコンナイトライド(a−SiN)、アモルファスシリコンカーボンナイトライド(a−SiCN)、アモルファスシリコンゲルマニウム(a−SiGe)およびアモルファスゲルマニウム(a−Ge)についても、同様に、H原子が含まれていることを意味する。   In this specification, the “amorphous phase” refers to a state in which silicon (Si) atoms and the like are randomly arranged. Moreover, although amorphous silicon is described as “a-Si”, this notation actually means that hydrogen (H) atoms are included. Amorphous silicon carbide (a-SiC), amorphous silicon oxide (a-SiO), amorphous silicon nitride (a-SiN), amorphous silicon carbon nitride (a-SiCN), amorphous silicon germanium (a-SiGe) and amorphous germanium Similarly, (a-Ge) means that an H atom is contained.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による光電変換素子の構成を示す断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による光電変換素子100は、n型単結晶シリコン基板1と、パッシベーション膜2と、非晶質膜11〜1m(mは2以上の整数)と、非晶質膜21〜2m−1と、電極31〜3m,41〜4m−1とを備える。
[Embodiment 1]
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a photoelectric conversion element according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a photoelectric conversion element 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes an n-type single crystal silicon substrate 1, a passivation film 2, and amorphous films 11 to 1m (m is an integer of 2 or more). And amorphous films 21-2m-1 and electrodes 31-3m, 41-4m-1.

n型単結晶シリコン基板1は、例えば、(100)の面方位および0.1〜1.0Ω・cmの比抵抗を有する。また、n型単結晶シリコン基板1は、例えば、100〜300μmの厚みを有し、好ましくは、100〜200μmの厚みを有する。   The n-type single crystal silicon substrate 1 has, for example, a (100) plane orientation and a specific resistance of 0.1 to 1.0 Ω · cm. The n-type single crystal silicon substrate 1 has a thickness of 100 to 300 μm, for example, and preferably has a thickness of 100 to 200 μm.

パッシベーション膜2は、例えば、二酸化シリコン(SiO)からなり、n型単結晶シリコン基板1の光入射側の表面に接して設けられる。そして、パッシベーション膜2は、例えば、100nmの膜厚を有する。 The passivation film 2 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), and is provided in contact with the light incident side surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. And the passivation film 2 has a film thickness of 100 nm, for example.

非晶質膜11〜1mの各々は、非晶質相からなり、n型単結晶シリコン基板1の光入射側と反対側の表面に接して設けられる。そして、非晶質膜11〜1mは、n型単結晶シリコン基板1の面内方向において所望の間隔で配置される。   Each of the amorphous films 11 to 1m is made of an amorphous phase, and is provided in contact with the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 opposite to the light incident side. The amorphous films 11 to 1m are arranged at a desired interval in the in-plane direction of the n-type single crystal silicon substrate 1.

非晶質膜21〜2m−1は、非晶質相からなる。そして、非晶質膜21は、非晶質膜11,12およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、非晶質膜22は、非晶質膜12,13およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、以下、同様にして、非晶質膜2m−1は、非晶質膜1m−1,1mおよびn型単結晶シリコン基板1に接して配置される。   The amorphous films 21 to 2m-1 are made of an amorphous phase. The amorphous film 21 is disposed in contact with the amorphous films 11 and 12 and the n-type single crystal silicon substrate 1, and the amorphous film 22 is formed of the amorphous films 12 and 13 and the n-type single crystal silicon. The amorphous film 2m-1 is arranged in contact with the substrate 1, and the amorphous film 2m-1 is arranged in contact with the amorphous films 1m-1, 1m and the n-type single crystal silicon substrate 1 in the same manner.

電極31〜3mは、それぞれ、非晶質膜11〜1mに接して設けられる。電極41〜4m−1は、それぞれ、非晶質膜21〜2m−1に接して設けられる。そして、電極31〜3m,41〜4m−1の各々は、例えば、銀(Ag)からなる。   The electrodes 31 to 3m are provided in contact with the amorphous films 11 to 1m, respectively. The electrodes 41 to 4m−1 are provided in contact with the amorphous films 21 to 2m−1, respectively. And each of the electrodes 31-3m and 41-4m-1 consists of silver (Ag), for example.

図2は、図1に示す非晶質膜11,21の拡大図である。図2を参照して、非晶質膜11は、非晶質膜11A,11Bのいずれかからなり、非晶質膜21は、非晶質膜21A,21Bのいずれかからなる。そして、非晶質膜11A,11Bと非晶質膜21A,21Bとの組み合わせは、図2の(a)〜(d)に示すように4通りである。   FIG. 2 is an enlarged view of the amorphous films 11 and 21 shown in FIG. Referring to FIG. 2, amorphous film 11 is made of either amorphous film 11A or 11B, and amorphous film 21 is made of any of amorphous films 21A and 21B. Then, there are four combinations of the amorphous films 11A and 11B and the amorphous films 21A and 21B, as shown in FIGS.

非晶質膜11Aは、ノンドープ層101と、p型不純物層102とからなる。ノンドープ層101は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された表面と反対側の表面)に接して配置される。p型不純物層102は、ノンドープ層101に接して配置される。そして、p型不純物層102は、ノンドープ層101側と反対側に凹部104を有する。   The amorphous film 11 </ b> A includes a non-doped layer 101 and a p-type impurity layer 102. Non-doped layer 101 is arranged in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). The p-type impurity layer 102 is disposed in contact with the non-doped layer 101. The p-type impurity layer 102 has a recess 104 on the side opposite to the non-doped layer 101 side.

ノンドープ層101は、i型の導電型を有し、例えば、i型a−Siからなり、膜厚は、例えば、5〜10nmである。p型不純物層102は、p型の導電型を有し、例えば、p型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のボロン(B)を含む。凹部104には、電極31が形成される。そして、p型不純物層102は、電極31に接する部分において、例えば、5〜10nmの膜厚を有し、電極31に接しない部分において、例えば、30〜35nmの膜厚を有する。従って、非晶質膜11Aは、全体では、電極31に接する部分において、10〜20nmの膜厚を有し、電極31に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。このように、非晶質膜11Aは、電極31に接する部分の膜厚が電極31に接しない部分の膜厚よりも薄い構造からなる。 The non-doped layer 101 has an i-type conductivity, is made of, for example, i-type a-Si, and has a film thickness of, for example, 5 to 10 nm. The p-type impurity layer 102 has a p-type conductivity, is made of, for example, p-type a-Si, and includes, for example, boron (B) of 5 × 10 19 cm −3 . The electrode 31 is formed in the recess 104. The p-type impurity layer 102 has a thickness of, for example, 5 to 10 nm at a portion in contact with the electrode 31, and has a thickness of, for example, 30 to 35 nm at a portion that does not contact the electrode 31. Therefore, the amorphous film 11A as a whole has a film thickness of 10 to 20 nm in a portion in contact with the electrode 31 and a film thickness of 35 to 45 nm in a portion not in contact with the electrode 31. As described above, the amorphous film 11 </ b> A has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 31 is thinner than the thickness of the portion not in contact with the electrode 31.

非晶質膜21Aは、ノンドープ層201と、n型不純物層202とからなる。ノンドープ層201は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された表面と反対側の表面)に接して配置される。n型不純物層202は、ノンドープ層201に接して配置される。そして、n型不純物層202は、ノンドープ層201側と反対側に凹部204を有する。   The amorphous film 21 </ b> A includes a non-doped layer 201 and an n-type impurity layer 202. Non-doped layer 201 is arranged in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). N-type impurity layer 202 is disposed in contact with non-doped layer 201. The n-type impurity layer 202 has a recess 204 on the side opposite to the non-doped layer 201 side.

ノンドープ層201は、i型の導電型を有し、例えば、i型a−Siからなり、膜厚は、例えば、5〜10nmである。n型不純物層202は、n型の導電型を有し、例えば、n型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のリン(P)を含む。凹部204には、電極41が形成される。そして、n型不純物層202は、電極41に接する部分において、例えば、5〜10nmの膜厚を有し、電極41に接しない部分において、例えば、30〜35nmの膜厚を有する。従って、非晶質膜21Aは、全体では、電極41に接する部分において、10〜20nmの膜厚を有し、電極41に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。このように、非晶質膜21Aは、電極41に接する部分の膜厚が電極41に接しない部分の膜厚よりも薄い構造からなる。 The non-doped layer 201 has an i-type conductivity, is made of, for example, i-type a-Si, and has a film thickness of, for example, 5 to 10 nm. The n-type impurity layer 202 has an n-type conductivity type, and is made of, for example, n-type a-Si and includes, for example, phosphorus (P) of 5 × 10 19 cm −3 . The electrode 41 is formed in the recess 204. The n-type impurity layer 202 has a thickness of, for example, 5 to 10 nm at a portion in contact with the electrode 41, and has a thickness of, for example, 30 to 35 nm at a portion that does not contact the electrode 41. Therefore, the amorphous film 21A as a whole has a thickness of 10 to 20 nm in a portion in contact with the electrode 41 and a thickness of 35 to 45 nm in a portion not in contact with the electrode 41. As described above, the amorphous film 21 </ b> A has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 41 is thinner than the thickness of the portion not in contact with the electrode 41.

非晶質膜11Bは、p型不純物層103からなる。p型不純物層103は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された表面と反対側の表面)に接して配置される。そして、p型不純物層103は、n型単結晶シリコン基板1の裏面に接する面と反対側に凹部104を有する。また、p型不純物層103は、例えば、p型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のBを含む。更に、p型不純物層103は、電極31に接する部分において、10〜20nmの膜厚を有し、電極31に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。このように、非晶質膜11B(=p型非晶質膜103)は、電極31に接する部分の膜厚が電極31に接しない部分の膜厚よりも薄い構造からなる。 The amorphous film 11B is made of a p-type impurity layer 103. The p-type impurity layer 103 is disposed in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which the passivation film 2 is formed). The p-type impurity layer 103 has a recess 104 on the side opposite to the surface in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. Further, the p-type impurity layer 103 is made of, for example, p-type a-Si, and includes B of, for example, 5 × 10 19 cm −3 . Further, the p-type impurity layer 103 has a thickness of 10 to 20 nm at a portion in contact with the electrode 31 and has a thickness of 35 to 45 nm at a portion not in contact with the electrode 31. As described above, the amorphous film 11B (= p-type amorphous film 103) has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 31 is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrode 31.

非晶質膜21Bは、n型不純物層203からなる。n型不純物層203は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された表面と反対側の表面)に接して配置される。そして、n型不純物層203は、n型単結晶シリコン基板1の裏面に接する面と反対側に凹部204を有する。また、n型不純物層203は、例えば、n型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のPを含む。更に、n型不純物層203は、電極41に接する部分において、10〜20nmの膜厚を有し、電極41に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。このように、非晶質膜21B(=n型不純物層203)は、電極41に接する部分の膜厚が電極41に接しない部分の膜厚よりも薄い構造からなる。 The amorphous film 21B is made of an n-type impurity layer 203. N-type impurity layer 203 is disposed in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). The n-type impurity layer 203 has a recess 204 on the side opposite to the surface in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. The n-type impurity layer 203 is made of, for example, n-type a-Si, and includes, for example, P of 5 × 10 19 cm −3 . Further, the n-type impurity layer 203 has a thickness of 10 to 20 nm at a portion in contact with the electrode 41 and has a thickness of 35 to 45 nm at a portion not in contact with the electrode 41. As described above, the amorphous film 21 </ b> B (= n-type impurity layer 203) has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 41 is thinner than the thickness of the portion not in contact with the electrode 41.

このように、非晶質膜11Aは、i型a−Si/p型a−Siからなり、非晶質膜11Bは、p型a−Siからなる。また、非晶質膜21Aは、i型a−Si/n型a−Siからなり、非晶質膜21Bは、n型a−Siからなる。   Thus, the amorphous film 11A is made of i-type a-Si / p-type a-Si, and the amorphous film 11B is made of p-type a-Si. The amorphous film 21A is made of i-type a-Si / n-type a-Si, and the amorphous film 21B is made of n-type a-Si.

なお、図1に示す非晶質膜12〜1mの各々も、図2に示す非晶質膜11A,11Bのいずれかからなり、図1に示す非晶質膜22〜2m−1の各々も、図2に示す非晶質膜21A,21Bのいずれかからなる。   Each of the amorphous films 12 to 1m shown in FIG. 1 is also composed of any of the amorphous films 11A and 11B shown in FIG. 2, and each of the amorphous films 22 to 2m-1 shown in FIG. These are made of either of the amorphous films 21A and 21B shown in FIG.

非晶質膜11〜1mの各々が図2に示す非晶質膜11A,11Bのいずれかからなり、非晶質膜21〜2m−1の各々が図2に示す非晶質膜21A,21Bのいずれかからなる場合、電極31〜3mの各々は、p型不純物層102(またはp型不純物層103)に接して設けられ、電極41〜4m−1の各々は、n型不純物層202(またはn型不純物層203)に接して設けられる。   Each of the amorphous films 11 to 1m is made of any of the amorphous films 11A and 11B shown in FIG. 2, and each of the amorphous films 21 to 2m-1 is made of the amorphous films 21A and 21B shown in FIG. Each of the electrodes 31 to 3m is provided in contact with the p-type impurity layer 102 (or the p-type impurity layer 103), and each of the electrodes 41 to 4m−1 includes the n-type impurity layer 202 ( Alternatively, it is provided in contact with the n-type impurity layer 203).

上述したように、非晶質膜11〜1mの各々は、非晶質膜11A(=ノンドープ層101/p型不純物層102)、または非晶質膜11B(=p型不純物層103)からなる。また、非晶質膜21〜2m−1の各々は、非晶質膜21A(=ノンドープ層201/n型不純物層202)、または非晶質膜21B(=n型不純物層203)からなる。従って、非晶質膜11〜1mの各々は、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜であり、非晶質膜21〜2m−1の各々は、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜である。   As described above, each of the amorphous films 11 to 1m includes the amorphous film 11A (= non-doped layer 101 / p-type impurity layer 102) or the amorphous film 11B (= p-type impurity layer 103). . Each of the amorphous films 21 to 2m−1 includes the amorphous film 21A (= non-doped layer 201 / n-type impurity layer 202) or the amorphous film 21B (= n-type impurity layer 203). Accordingly, each of the amorphous films 11 to 1m is an amorphous film including at least a p-type impurity layer, and each of the amorphous films 21 to 2m−1 is an amorphous film including at least an n-type impurity layer. It is a membrane.

再び、図1を参照して、非晶質膜11〜1mおよび非晶質膜21〜2m−1は、図1の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1mの全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、60〜93%であり、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜21〜2m−1の全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、5〜20%である。   Referring again to FIG. 1, the amorphous films 11 to 1m and the amorphous films 21 to 2m-1 have the same length in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The area occupancy ratio, which is the ratio of the total area of the amorphous films 11 to 1 m including at least the p-type impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 60 to 93%, and is at least n-type. The area occupation ratio, which is the ratio of the total area of the amorphous films 21 to 2m−1 including the impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 5 to 20%.

このように、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1mの面積占有率を少なくともn型不純物層を含む非晶質膜21〜2m−1の面積占有率よりも大きくするのは、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔がpn接合(少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1m/n型単結晶シリコン基板1)によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。   As described above, the area occupation ratio of the amorphous films 11 to 1m including at least the p-type impurity layer is larger than the area occupation ratio of the amorphous films 21 to 2m−1 including at least the n-type impurity layer. Electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 are easily separated by a pn junction (amorphous films 11 to 1 m / n type single crystal silicon substrate 1 including at least a p-type impurity layer) and photoexcited. This is to increase the contribution rate of generated electrons and holes to power generation.

なお、以下においては、非晶質膜11〜1mの各々が非晶質膜11Aからなり、非晶質膜21〜2m−1の各々が非晶質膜21Aからなる場合を例にして説明する。   In the following description, an example in which each of the amorphous films 11 to 1m is made of an amorphous film 11A and each of the amorphous films 21 to 2m-1 is made of an amorphous film 21A will be described. .

図3〜図5は、それぞれ、図1に示す光電変換素子100の製造方法を示す第1〜第3の工程図である。   3 to 5 are first to third process diagrams showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element 100 shown in FIG. 1, respectively.

光電変換素子100の製造方法について説明する。光電変換素子100は、プラズマ装置を主に用いてプラズマCVD法によって製造される。   A method for manufacturing the photoelectric conversion element 100 will be described. The photoelectric conversion element 100 is manufactured by a plasma CVD method mainly using a plasma apparatus.

プラズマ装置は、仕込室と、反応室CB1〜CB3と、取出室と、整合器と、RF電源とを備える。仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室は、直列に配置されている。そして、仕込室と反応室CB1との間、反応室CB1と反応室CB2との間、反応室CB2と反応室CB3との間、および反応室CB3と取出室との間は、仕切バルブで仕切られている。また、仕込室から反応室CB1、反応室CB2、反応室CB3および取出室へ単結晶シリコン基板を順次搬送する搬送機構がプラズマ装置に備えられている。   The plasma apparatus includes a preparation chamber, reaction chambers CB1 to CB3, an extraction chamber, a matching unit, and an RF power source. The charging chamber, the reaction chambers CB1 to CB3, and the take-out chamber are arranged in series. A partition valve is used to partition between the charging chamber and the reaction chamber CB1, between the reaction chamber CB1 and the reaction chamber CB2, between the reaction chamber CB2 and the reaction chamber CB3, and between the reaction chamber CB3 and the take-out chamber. It has been. Further, the plasma apparatus is provided with a transport mechanism for sequentially transporting the single crystal silicon substrate from the preparation chamber to the reaction chamber CB1, the reaction chamber CB2, the reaction chamber CB3, and the take-out chamber.

仕込室は、加熱機構と排気機構とを備える。加熱機構は、単結晶シリコン基板を所定の温度に昇温する。排気機構は、仕込室内のガスを排気し、仕込室の到達圧力を、例えば、1×10−5Pa以下に設定する。 The charging chamber includes a heating mechanism and an exhaust mechanism. The heating mechanism raises the temperature of the single crystal silicon substrate to a predetermined temperature. The exhaust mechanism exhausts the gas in the preparation chamber, and sets the ultimate pressure in the preparation chamber to, for example, 1 × 10 −5 Pa or less.

反応室CB1〜CB3の各々は、平行平板電極と、加熱機構と、排気機構とを備える。加熱機構は、単結晶シリコン基板を所定の温度に昇温する。排気機構は、反応室CB1〜CB3内のガスを排気し、反応室CB1〜CB3の到達圧力を、例えば、1×10−5Pa以下に設定する。平行平板電極は、整合器を介してRF電源に接続される。なお、反応室CB1は、i型a−Siを堆積するための反応室であり、反応室CB2は、p型a−Siを堆積するための反応室であり、反応室CB3は、n型a−Siを堆積するための反応室である。 Each of the reaction chambers CB1 to CB3 includes a parallel plate electrode, a heating mechanism, and an exhaust mechanism. The heating mechanism raises the temperature of the single crystal silicon substrate to a predetermined temperature. The exhaust mechanism exhausts the gases in the reaction chambers CB1 to CB3, and sets the ultimate pressure in the reaction chambers CB1 to CB3 to, for example, 1 × 10 −5 Pa or less. The parallel plate electrodes are connected to an RF power source through a matching unit. The reaction chamber CB1 is a reaction chamber for depositing i-type a-Si, the reaction chamber CB2 is a reaction chamber for depositing p-type a-Si, and the reaction chamber CB3 is an n-type a-a. A reaction chamber for depositing Si.

取出室は、排気機構を備える。排気機構は、取出室内のガスを排気し、取出室の到達圧力を、例えば、1×10−5Pa以下に設定する。 The take-out chamber includes an exhaust mechanism. The exhaust mechanism exhausts the gas in the extraction chamber and sets the ultimate pressure in the extraction chamber to, for example, 1 × 10 −5 Pa or less.

仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室の各排気機構は、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプからなる。ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプは、ターボ分子ポンプが仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室に最も近くなるように、それぞれ、仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室に直列的に連結されている。そして、各排気機構は、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプによって、それぞれ、仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室内のガスを排気し、またはメカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプによって、それぞれ、仕込室、反応室CB1〜CB3および取出室内のガスを排気する。   Each exhaust mechanism of the charging chamber, the reaction chambers CB1 to CB3, and the take-out chamber includes a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, and a rotary pump. The turbo molecular pump, the mechanical booster pump and the rotary pump are serially connected to the charging chamber, the reaction chambers CB1 to CB3 and the extraction chamber, respectively, so that the turbo molecular pump is closest to the charging chamber, the reaction chambers CB1 to CB3 and the extraction chamber. It is connected to. Each exhaust mechanism exhausts the gas in the charging chamber, reaction chambers CB1 to CB3, and the extraction chamber with a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, and a rotary pump, respectively, or is charged with a mechanical booster pump and a rotary pump, respectively. The gases in the chamber, reaction chambers CB1 to CB3 and the extraction chamber are exhausted.

RF電源は、例えば、13.56MHzのRF電力を整合器を介して反応室CB1〜CB3の平行平板電極に印加する。   The RF power source applies, for example, RF power of 13.56 MHz to the parallel plate electrodes of the reaction chambers CB1 to CB3 via the matching unit.

光電変換素子100の製造が開始されると、n型単結晶シリコン基板1をエタノール等で超音波洗浄して脱脂し、その後、n型単結晶シリコン基板1をフッ酸中に浸漬してn型単結晶シリコン基板1の表面に形成された自然酸化膜を除去するとともに、n型単結晶シリコン基板1の表面を水素で終端する(図3の工程(a)参照)。   When the manufacture of the photoelectric conversion element 100 is started, the n-type single crystal silicon substrate 1 is ultrasonically cleaned with ethanol or the like and degreased, and then the n-type single crystal silicon substrate 1 is immersed in hydrofluoric acid to be n-type. The natural oxide film formed on the surface of the single crystal silicon substrate 1 is removed, and the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is terminated with hydrogen (see step (a) in FIG. 3).

n型単結晶シリコン基板1の洗浄が終了すると、n型単結晶シリコン基板1を酸化炉に入れ、1000℃の温度で酸素雰囲気中でn型単結晶シリコン基板1を熱酸化する。この場合、酸化時間は、例えば、30分である。そして、n型単結晶シリコン基板1の片側の表面および端面に形成されたSiOをフッ酸によって除去し、n型単結晶シリコン基板1の一方の表面にSiOからなるパッシベーション膜2を形成する(図3の工程(b)参照)。 When the cleaning of the n-type single crystal silicon substrate 1 is completed, the n-type single crystal silicon substrate 1 is put in an oxidation furnace, and the n-type single crystal silicon substrate 1 is thermally oxidized at a temperature of 1000 ° C. in an oxygen atmosphere. In this case, the oxidation time is, for example, 30 minutes. Then, the SiO 2 formed on one surface and the end surface of the n-type single-crystalline silicon substrate 1 is removed by hydrofluoric acid to form a passivation film 2 made of SiO 2 on one surface of the n-type single-crystalline silicon substrate 1 (See step (b) in FIG. 3).

そして、n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2をプラズマ装置の仕込室の基板ホルダー上に配置する。   Then, the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is disposed on the substrate holder in the preparation chamber of the plasma apparatus.

その後、仕込室の排気機構は、1×10−5Pa以下に仕込室内のガスを排気し、仕込室の加熱機構は、n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の温度を200℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。また、反応室CB1〜CB3の加熱機構も、n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の温度を200℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。 After that, the evacuation mechanism in the preparation chamber exhausts the gas in the preparation chamber to 1 × 10 −5 Pa or less, and the heating mechanism in the preparation chamber sets the temperature of the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 to 200 ° C. Heat the substrate holder so that it does. Further, the heating mechanism of the reaction chambers CB1 to CB3 also heats the substrate holder so that the temperature of the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is set to 200.degree.

n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の温度が200℃に達すると、仕込室と反応室CB1との間の仕切バルブが開けられ、n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2は、仕込室から反応室CB1へ搬送される。   When the temperature of the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 reaches 200 ° C., the partition valve between the charging chamber and the reaction chamber CB1 is opened, and the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is charged It is conveyed from the chamber to the reaction chamber CB1.

ノンドープ層101,201、p型不純物層102,103およびn型不純物層202,203を形成するときの材料ガスの流量を表1に示す。   Table 1 shows the flow rates of the material gases when forming the non-doped layers 101 and 201, the p-type impurity layers 102 and 103, and the n-type impurity layers 202 and 203.

Figure 2013191657
Figure 2013191657

n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2が反応室CB1へ搬送されると、10sccmのシラン(SiH)ガスと、100sccmの水素(H)ガスとを反応室CB1に流し、反応室CB1の圧力を13.3Pa〜665Paの範囲に設定する。そして、RF電源は、16〜80mW/cmの範囲のRFパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室CB1内でプラズマが発生し、i型a−Siからなるノンドープ層がn型単結晶シリコン基板1の表面(=パッシベーション膜2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。 When the n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred to the reaction chamber CB1, 10 sccm of silane (SiH 4 ) gas and 100 sccm of hydrogen (H 2 ) gas are allowed to flow into the reaction chamber CB1, and the reaction chamber CB1. Is set to a range of 13.3 Pa to 665 Pa. The RF power source applies RF power in the range of 16 to 80 mW / cm 2 to the parallel plate electrodes through the matching unit. As a result, plasma is generated in the reaction chamber CB1, and a non-doped layer made of i-type a-Si is deposited on the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which the passivation film 2 is formed). Is done.

ノンドープ層の膜厚が5〜10nmになると、反応室CB1の平行平板電極へのRFパワーの印加を停止するとともに、SiHガスおよびHガスの反応室CB1への供給を停止し、排気機構によって1×10−5Pa以下に反応室CB1を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ノンドープ層/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を反応室CB1から反応室CB2へ搬送する。 When the film thickness of the non-doped layer becomes 5 to 10 nm, the application of RF power to the parallel plate electrode of the reaction chamber CB1 is stopped, and the supply of SiH 4 gas and H 2 gas to the reaction chamber CB1 is stopped, and the exhaust mechanism To evacuate the reaction chamber CB1 to 1 × 10 −5 Pa or less. Then, the partition valve is opened, and the non-doped layer / n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred from the reaction chamber CB1 to the reaction chamber CB2.

その後、2sccmのSiHガスと、42sccmのHガスと、水素希釈された12sccmのジボラン(B)ガスとを反応室CB2に流し、反応室CB2の圧力を13.3Pa〜665Paの範囲に設定する。そして、RF電源は、16〜80mW/cmの範囲のRFパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。なお、水素希釈されたBガスの濃度は、0.1%である。 Thereafter, 2 sccm of SiH 4 gas, 42 sccm of H 2 gas, and 12 sccm of diborane (B 2 H 6 ) gas diluted with hydrogen are flowed into the reaction chamber CB2, and the pressure in the reaction chamber CB2 is set to 13.3 Pa to 665 Pa. Set to range. The RF power source applies RF power in the range of 16 to 80 mW / cm 2 to the parallel plate electrodes through the matching unit. The concentration of B 2 H 6 gas diluted with hydrogen is 0.1%.

これによって、反応室CB2内でプラズマが発生し、p型a−Siからなるp型不純物層がノンドープ層上に堆積される。その結果、非晶質膜11〜1m用の非晶質膜20がn型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された表面と反対側の表面)に形成される(図3の工程(c)参照)。   As a result, plasma is generated in the reaction chamber CB2, and a p-type impurity layer made of p-type a-Si is deposited on the non-doped layer. As a result, an amorphous film 20 for the amorphous films 11 to 1m is formed on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which the passivation film 2 is formed) (FIG. 3). Step (c)).

p型不純物層の膜厚が30〜35nmになると、反応室CB2の平行平板電極へのRFパワーの印加を停止するとともに、SiHガス、HガスおよびBガスの反応室CB2への供給を停止し、排気機構によって1×10−5Pa以下に反応室CB2を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、非晶質膜20/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を反応室CB2から取出室へ搬送し、非晶質膜20/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を室温まで冷却した後、取り出す。 When the thickness of the p-type impurity layer reaches 30 to 35 nm, the application of RF power to the parallel plate electrodes in the reaction chamber CB2 is stopped and the reaction chamber CB2 for SiH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 gas enters the reaction chamber CB2. And the reaction chamber CB2 is evacuated to 1 × 10 −5 Pa or less by an exhaust mechanism. Then, the gate valve is opened, and the amorphous film 20 / n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred from the reaction chamber CB2 to the take-out chamber, and the amorphous film 20 / n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation is carried out. The membrane 2 is cooled to room temperature and then removed.

そして、取り出した非晶質膜20/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の非晶質膜20の全面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン30を形成する(図3の工程(d)参照)。   Then, a resist is applied to the entire surface of the amorphous film 20 of the extracted amorphous film 20 / n-type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 30. (See step (d) in FIG. 3).

その後、レジストパターン30をマスクとして非晶質膜20をドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングし、非晶質膜51〜5mを形成する(図3の工程(e)参照)。   Thereafter, the amorphous film 20 is etched by dry etching or wet etching using the resist pattern 30 as a mask to form amorphous films 51 to 5m (see step (e) in FIG. 3).

その後、非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の非晶質膜51〜5m側をフッ酸で洗浄し、非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2をプラズマ装置の仕込室の基板ホルダー上に配置する。   Thereafter, the amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / the amorphous film 51 to 5 m side of the passivation film 2 is washed with hydrofluoric acid to obtain an amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon. The substrate 1 / passivation film 2 is placed on the substrate holder in the preparation chamber of the plasma apparatus.

そして、仕込室の排気機構は、1×10−5Pa以下に仕込室内のガスを排気し、仕込室の加熱機構は、非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の温度を200℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。 And the exhaust mechanism of the preparation chamber exhausts the gas in the preparation chamber to 1 × 10 −5 Pa or less, and the heating mechanism of the preparation chamber is the amorphous film 51-5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film. The substrate holder is heated so that the temperature of 2 is set to 200 ° C.

非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の温度が200℃に達すると、非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を仕込室から反応室CB1へ搬送する。   When the temperature of the amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 reaches 200 ° C., the amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is loaded. To the reaction chamber CB1.

非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2が反応室CB1へ搬送されると、10sccmのSiHガスと、100sccmのHガスとを反応室CB1に流し(表1参照)、反応室CB1の圧力を13.3Pa〜665Paの範囲に設定する。そして、RF電源は、16〜80mW/cmの範囲のRFパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室CB1内でプラズマが発生し、i型a−Siからなるノンドープ層が非晶質膜51〜5mおよびn型単結晶シリコン基板1の表面に堆積される。 When the amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred to the reaction chamber CB1, 10 sccm of SiH 4 gas and 100 sccm of H 2 gas are flowed into the reaction chamber CB1 (Table 1), the pressure in the reaction chamber CB1 is set in the range of 13.3 Pa to 665 Pa. The RF power source applies RF power in the range of 16 to 80 mW / cm 2 to the parallel plate electrodes through the matching unit. Thereby, plasma is generated in the reaction chamber CB1, and a non-doped layer made of i-type a-Si is deposited on the surfaces of the amorphous films 51 to 5m and the n-type single crystal silicon substrate 1.

ノンドープ層の膜厚が5〜10nmになると、反応室CB1の平行平板電極へのRFパワーの印加を停止するとともに、SiHガスおよびHガスの反応室CB1への供給を停止し、排気機構によって1×10−5Pa以下に反応室CB1を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ノンドープ層/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を反応室CB1から反応室CB3へ搬送する。 When the film thickness of the non-doped layer becomes 5 to 10 nm, the application of RF power to the parallel plate electrode of the reaction chamber CB1 is stopped, and the supply of SiH 4 gas and H 2 gas to the reaction chamber CB1 is stopped, and the exhaust mechanism To evacuate the reaction chamber CB1 to 1 × 10 −5 Pa or less. Then, the gate valve is opened, and the non-doped layer / amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred from the reaction chamber CB1 to the reaction chamber CB3.

ノンドープ層/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2が反応室CB3へ搬送されると、20sccmのSiHガスと、150sccmのHガスと、水素希釈された50sccmのフォスフィン(PH)ガスとを反応室CB3に流し(表1参照)、反応室CB3の圧力を13.3Pa〜665Paの範囲に設定する。そして、RF電源は、16〜80mW/cmの範囲のRFパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。なお、水素希釈されたPHガスの濃度は、0.2%である。 When the non-doped layer / amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 was transferred to reaction chamber CB3, it was diluted with 20 sccm of SiH 4 gas, 150 sccm of H 2 gas, and hydrogen. 50 sccm of phosphine (PH 3 ) gas is allowed to flow into the reaction chamber CB3 (see Table 1), and the pressure in the reaction chamber CB3 is set in the range of 13.3 Pa to 665 Pa. The RF power source applies RF power in the range of 16 to 80 mW / cm 2 to the parallel plate electrodes through the matching unit. The concentration of PH 3 gas diluted with hydrogen is 0.2%.

これによって、反応室CB3内でプラズマが発生し、n型a−Siからなるn型不純物層がノンドープ層上に堆積される。その結果、非晶質膜21〜2m−1用の非晶質膜40が非晶質膜51〜5mおよびn型単結晶シリコン基板1上に形成される(図4の工程(f)参照)。   As a result, plasma is generated in the reaction chamber CB3, and an n-type impurity layer made of n-type a-Si is deposited on the non-doped layer. As a result, an amorphous film 40 for the amorphous films 21-2m-1 is formed on the amorphous films 51-5m and the n-type single crystal silicon substrate 1 (see step (f) in FIG. 4). .

n型不純物層の膜厚が30〜35nmになると、反応室CB3の平行平板電極へのRFパワーの印加を停止するとともに、SiHガス、HガスおよびPHガスの反応室CB3への供給を停止し、排気機構によって1×10−5Pa以下に反応室CB3を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、非晶質膜40/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を反応室CB3から取出室へ搬送する。そして、非晶質膜40/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2を室温まで冷却し、取出室から取出す。 When the thickness of the n-type impurity layer reaches 30 to 35 nm, the application of RF power to the parallel plate electrodes in the reaction chamber CB3 is stopped and the supply of SiH 4 gas, H 2 gas, and PH 3 gas to the reaction chamber CB3 is stopped. And the reaction chamber CB3 is evacuated to 1 × 10 −5 Pa or less by an exhaust mechanism. Then, the partition valve is opened, and the amorphous film 40 / amorphous film 51 to 5 m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is transferred from the reaction chamber CB3 to the take-out chamber. Then, the amorphous film 40 / amorphous film 51 to 5m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2 is cooled to room temperature and taken out from the take-out chamber.

その後、非晶質膜40/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の非晶質膜40上にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン50を形成する(図4の工程(g)参照)。   Thereafter, a resist is applied on the amorphous film 40 / amorphous film 51 to 5m / n type single crystal silicon substrate 1 / amorphous film 40 of the passivation film 2, and the applied resist is patterned by photolithography. Thus, a resist pattern 50 is formed (see step (g) in FIG. 4).

そして、レジストパターン50をマスクとして非晶質膜40をドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングし、非晶質膜61〜6m−1を形成する(図4の工程(h)参照)。   Then, the amorphous film 40 is etched by dry etching or wet etching using the resist pattern 50 as a mask to form amorphous films 61 to 6m−1 (see step (h) in FIG. 4).

その後、非晶質膜61〜6m−1/非晶質膜51〜5m/n型単結晶シリコン基板1/パッシベーション膜2の非晶質膜51〜5m,61〜6m−1上にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン60を形成する(図4の工程(i)参照)。   Thereafter, a resist is applied on the amorphous films 51-5m and 61-6m-1 of the amorphous films 61-6m-1 / amorphous films 51-5m / n type single crystal silicon substrate 1 / passivation film 2. Then, the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 60 (see step (i) in FIG. 4).

そして、レジストパターン60をマスクとして非晶質膜51〜5m,61〜6m−1をドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングし、非晶質膜11〜1m,21〜2m−1を形成する(図5の工程(j)参照)。   Then, using the resist pattern 60 as a mask, the amorphous films 51 to 5m and 61 to 6m-1 are etched by dry etching or wet etching to form amorphous films 11 to 1m and 21 to 2m-1 (FIG. 5). Step (j)).

引き続いて、非晶質膜11〜1m,21〜2m−1側にAgを蒸着し、その蒸着したAgをフォトリソグラフィおよびエッチングによってパターンニングし、電極31〜3m,41〜4m−1を形成する。これによって、光電変換素子100が完成する(図5の工程(k)参照)。   Subsequently, Ag is vapor-deposited on the amorphous films 11 to 1m and 21 to 2m-1, and the deposited Ag is patterned by photolithography and etching to form electrodes 31 to 3m and 41 to 4m-1. . Thereby, the photoelectric conversion element 100 is completed (see step (k) in FIG. 5).

光電変換素子100において、太陽光がパッシベーション膜2側から光電変換素子100に照射されると、n型単結晶シリコン基板1中で電子および正孔が光励起される。   In the photoelectric conversion element 100, when sunlight is irradiated onto the photoelectric conversion element 100 from the passivation film 2 side, electrons and holes are photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1.

光励起された電子および正孔は、パッシベーション膜2側へ拡散しても、パッシベーション膜2によるn型単結晶シリコン基板1のパッシベーション効果によって再結合し難く、非晶質膜11〜1m,21〜2m−1側へ拡散する。   Even if the photoexcited electrons and holes diffuse to the passivation film 2 side, they are not easily recombined due to the passivation effect of the n-type single crystal silicon substrate 1 by the passivation film 2, and the amorphous films 11-1m, 21-2m Diffuses to -1 side.

そして、非晶質膜11〜1m,21〜2m−1側へ拡散した電子および正孔は、(ノンドープ層101およびp型不純物層102を含む非晶質膜11〜1m)/n型単結晶シリコン基板1(=pin接合)による内部電界によって分離され、正孔は、非晶質膜11〜1m(=ノンドープ層101/p型不純物層102)を介して電極31〜3mへ到達し、電子は、非晶質膜21〜2m−1(=ノンドープ層201/n型不純物層202)を介して電極41〜4m−1へ到達する。   The electrons and holes diffused toward the amorphous films 11 to 1m and 21 to 2m-1 are (amorphous films 11 to 1m including the non-doped layer 101 and the p-type impurity layer 102) / n-type single crystal. The holes are separated by an internal electric field by the silicon substrate 1 (= pin junction), and the holes reach the electrodes 31 to 3m via the amorphous films 11 to 1m (= non-doped layer 101 / p-type impurity layer 102), and electrons Reaches the electrodes 41-4m-1 through the amorphous films 21-2m-1 (= non-doped layer 201 / n-type impurity layer 202).

電極41〜4m−1へ到達した電子は、電極31〜3mと電極41〜4m−1との間に接続された負荷を介して電極31〜3mへ到達し、正孔と再結合する。   The electrons that have reached the electrodes 41 to 4m-1 reach the electrodes 31 to 3m via a load connected between the electrodes 31 to 3m and the electrodes 41 to 4m-1, and recombine with the holes.

このように、光電変換素子100は、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔をn型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成されたn型単結晶シリコン基板1の表面と反対側の面)から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。   As described above, the photoelectric conversion element 100 converts the electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 into the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= n-type single crystal silicon on which the passivation film 2 is formed). This is a back contact type photoelectric conversion element taken out from the surface opposite to the surface of the substrate 1.

そして、光電変換素子100においては、p型不純物層102を含む非晶質膜11〜1mにおいて、それぞれ、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄い。また、n型不純物層202を含む非晶質膜21〜2m−1において、それぞれ、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。その結果、正孔がn型単結晶シリコン基板1から非晶質膜11〜1mを介して電極31〜3mへ到達するときの直列抵抗が低下するとともに、電子がn型単結晶シリコン基板1から非晶質膜21〜2m−1を介して電極41〜4m−1へ到達するときの直列抵抗が低下する。また、電極31〜3mが形成されていない非晶質膜11〜1mの部分、および電極41〜4m−1が形成されていない非晶質膜21〜2m−1の部分は、40nm程度の膜厚があるので、n型単結晶シリコン基板1の裏面に対するパッシベーション効果が高く、n型単結晶シリコン基板1の裏面におけるキャリア(電子および正孔)の再結合が抑制される。   In the photoelectric conversion element 100, in the amorphous films 11 to 1m including the p-type impurity layer 102, the thickness of the portion in contact with the electrodes 31 to 3m is larger than the thickness of the portion not in contact with the electrodes 31 to 3m, respectively. Is also thin. Further, in the amorphous films 21 to 2m-1 including the n-type impurity layer 202, the thickness of the portion in contact with the electrodes 41 to 4m-1 is larger than the thickness of the portion not in contact with the electrodes 41 to 4m-1. thin. As a result, the series resistance when holes reach the electrodes 31 to 3 m from the n-type single crystal silicon substrate 1 through the amorphous films 11 to 1 m is reduced, and electrons are transferred from the n-type single crystal silicon substrate 1. The series resistance when reaching the electrodes 41 to 4m-1 through the amorphous films 21 to 2m-1 is lowered. The portions of the amorphous films 11 to 1m where the electrodes 31 to 3m are not formed and the portions of the amorphous films 21 to 2m-1 where the electrodes 41 to 4m-1 are not formed are about 40 nm. Because of the thickness, the passivation effect on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is high, and the recombination of carriers (electrons and holes) on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is suppressed.

従って、光電変換素子100の曲線因子FFおよび開放電圧Vocを向上できる。   Therefore, the fill factor FF and the open circuit voltage Voc of the photoelectric conversion element 100 can be improved.

上記においては、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなる場合(図2の(a)参照)について説明したが、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなっていてもよい(図2の(b)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層103用のp型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。   In the above description, the case where the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21A (see FIG. 2A) has been described. However, the amorphous films 11 to 1m may be made of the amorphous film 11B, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of the amorphous film 21A (see FIG. 2B). In this case, in step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 103 is formed on the back surface (passivation layer 2 is formed using the gas flow rate shown in Table 1 of the n-type single crystal silicon substrate 1. On the opposite side of the surface).

その結果、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなる場合も、非晶質膜11〜1mにおいて、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなる場合も、上述したように、光電変換素子100において、開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B, the film thickness of the portion in contact with the electrodes 31 to 3m in the amorphous film 11 to 1m is not in contact with the electrodes 31 to 3m. Thinner than film thickness. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21A, as described above, the photoelectric conversion element 100 is opened. The voltage Voc and the fill factor FF can be improved.

また、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなっていてもよい(図2の(c)参照)。この場合、図4の工程(f)において、n型不純物層203用のn型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜51〜5m上に堆積される。   Further, the amorphous films 11 to 1m may be made of an amorphous film 11A, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of an amorphous film 21B (see FIG. 2C). In this case, in the step (f) of FIG. 4, the n-type a-Si for the n-type impurity layer 203 is formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 and the amorphous films 51 to 5m using the gas flow rate shown in Table 1. It is deposited on.

その結果、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、非晶質膜21〜2m−1において、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子100において、開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the film thickness of the portion in contact with the electrodes 41 to 4m-1 in the amorphous films 21 to 2m-1 It is thinner than the thickness of the part that does not contact 4m-1. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the photoelectric conversion element 100 is open as described above. The voltage Voc and the fill factor FF can be improved.

更に、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなっていてもよい(図2の(d)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層103用のp型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。また、図4の工程(f)において、n型不純物層203用のn型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜51〜5m上に堆積される。   Furthermore, the amorphous films 11 to 1m may be made of the amorphous film 11B, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of the amorphous film 21B (see FIG. 2D). In this case, in step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 103 is formed on the back surface (passivation layer 2 is formed using the gas flow rate shown in Table 1 of the n-type single crystal silicon substrate 1. On the opposite side of the surface). 4, n-type a-Si for the n-type impurity layer 203 is formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 and the amorphous films 51 to 5 m using the gas flow rates shown in Table 1. Is deposited.

その結果、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、非晶質膜11〜1mにおいて、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄く、非晶質膜21〜2m−1において、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子100において、開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the electrodes 31 in the amorphous films 11 to 1m The film thickness of the part in contact with 3m is thinner than the film thickness of the part not in contact with the electrodes 31 to 3m, and the film thickness of the part in contact with the electrodes 41 to 4m-1 in the amorphous films 21 to 2m-1 is the electrode 41. It is thinner than the film thickness of the part which does not contact -4m-1. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the photoelectric conversion element 100 is opened as described above. The voltage Voc and the fill factor FF can be improved.

また、上記においては、非晶質膜11〜1mを構成するノンドープ層101は、i型a−Siからなると説明したが、実施の形態1においては、これに限らず、ノンドープ層101は、i型a−SiC、i型a−SiO、i型a−SiN、i型a−SiCNおよびi型a−SiGeのいずれかからなっていてもよい。   In the above description, it has been described that the non-doped layer 101 constituting the amorphous films 11 to 1m is made of i-type a-Si. However, in Embodiment 1, the non-doped layer 101 is not limited to this. It may consist of any one of type a-SiC, i-type a-SiO, i-type a-SiN, i-type a-SiCN, and i-type a-SiGe.

更に、非晶質膜11〜1mを構成するp型不純物層102,103の各々は、p型a−Siからなると説明したが、実施の形態1においては、これに限らず、p型不純物層102,103の各々は、p型a−SiC、p型a−SiO、p型a−SiN、p型a−SiCN、p型a−SiGeおよびp型a−Geのいずれかからなっていてもよい。   Further, it has been described that each of the p-type impurity layers 102 and 103 constituting the amorphous films 11 to 1m is made of p-type a-Si. However, in the first embodiment, the p-type impurity layer is not limited thereto. Each of 102 and 103 may be composed of any one of p-type a-SiC, p-type a-SiO, p-type a-SiN, p-type a-SiCN, p-type a-SiGe, and p-type a-Ge. Good.

更に、非晶質膜21〜2m−1を構成するノンドープ層201は、i型a−Siからなると説明したが、実施の形態1においては、これに限らず、ノンドープ層201は、i型a−SiC、i型a−SiO、i型a−SiN、i型a−SiCNおよびi型a−SiGeのいずれかからなっていてもよい。   Furthermore, although it has been described that the non-doped layer 201 constituting the amorphous films 21 to 2m-1 is made of i-type a-Si, in Embodiment 1, the present invention is not limited to this, and the non-doped layer 201 is made of i-type a-a. -SiC, i-type a-SiO, i-type a-SiN, i-type a-SiCN, and i-type a-SiGe may be included.

更に、非晶質膜21〜2m−1を構成するn型不純物層202,203の各々は、n型a−Siからなると説明したが、実施の形態1においては、これに限らず、n型不純物層202,203の各々は、n型a−SiC、n型a−SiO、n型a−SiN、n型a−SiCN、n型a−SiGeおよびn型a−Geのいずれかからなっていてもよい。   Further, it has been described that each of the n-type impurity layers 202 and 203 constituting the amorphous films 21 to 2m-1 is made of n-type a-Si. However, the first embodiment is not limited to this, and the n-type impurity layers 202 and 203 are not limited to this. Each of the impurity layers 202 and 203 is made of any of n-type a-SiC, n-type a-SiO, n-type a-SiN, n-type a-SiCN, n-type a-SiGe, and n-type a-Ge. May be.

即ち、光電変換素子100においては、p型不純物層102,103、n型不純物層202,203およびノンドープ層101,201は、それぞれ、表2に示す材料のいずれかからなっていてもよい。   That is, in the photoelectric conversion element 100, the p-type impurity layers 102 and 103, the n-type impurity layers 202 and 203, and the non-doped layers 101 and 201 may each be made of any of the materials shown in Table 2.

Figure 2013191657
Figure 2013191657

この場合、p型a−SiCは、SiHガス、メタン(CH)ガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。p型a−SiOは、SiHガス、酸素(O)ガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。p型a−SiNは、SiHガス、アンモニア(NH)ガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。p型a−SiCNは、SiHガス、CHガス、NHガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。p型a−SiGeは、SiHガス、ゲルマン(GeH)ガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。p型a−Geは、GeHガス、BガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。 In this case, the p-type a-SiC is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, methane (CH 4 ) gas, B 2 H 6 gas, and H 2 gas as material gases. The p-type a-SiO is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, oxygen (O 2 ) gas, B 2 H 6 gas and H 2 gas as material gases. The p-type a-SiN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, ammonia (NH 3 ) gas, B 2 H 6 gas and H 2 gas as material gases. The p-type a-SiCN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, CH 4 gas, NH 3 gas, B 2 H 6 gas and H 2 gas as material gases. The p-type a-SiGe is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, germane (GeH 4 ) gas, B 2 H 6 gas and H 2 gas as material gases. The p-type a-Ge is formed by the above-described plasma CVD method using GeH 4 gas, B 2 H 6 gas, and H 2 gas as material gases.

また、n型a−SiCは、SiHガス、CHガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。n型a−SiOは、SiHガス、Oガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。n型a−SiNは、SiHガス、NHガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。n型a−SiCNは、SiHガス、CHガス、NHガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。n型a−SiGeは、SiHガス、GeHガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。n型a−Geは、GeHガス、PHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。 The n-type a-SiC is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The n-type a-SiO is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, O 2 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The n-type a-SiN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, NH 3 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The n-type a-SiCN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, CH 4 gas, NH 3 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The n-type a-SiGe is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, GeH 4 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The n-type a-Ge is formed by the above-described plasma CVD method using GeH 4 gas, PH 3 gas, and H 2 gas as material gases.

更に、i型a−SiCは、SiHガス、CHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。i型a−SiOは、SiHガス、OガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。i型a−SiNは、SiHガス、NHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。i型a−SiCNは、SiHガス、CHガス、NHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。i型a−SiGeは、SiHガス、GeHガスおよびHガスを材料ガスとして、上述したプラズマCVD法によって形成される。 Furthermore, i-type a-SiC is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, CH 4 gas, and H 2 gas as material gases. i-type a-SiO is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, O 2 gas, and H 2 gas as material gases. i-type a-SiN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, NH 3 gas, and H 2 gas as material gases. The i-type a-SiCN is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, CH 4 gas, NH 3 gas, and H 2 gas as material gases. i-type a-SiGe is formed by the above-described plasma CVD method using SiH 4 gas, GeH 4 gas, and H 2 gas as material gases.

なお、ノンドープ層101,201としては、i型a−Geも想定されるが、i型a−Geは、n型単結晶シリコン基板1よりも光学バンドギャップが小さいので、i型a−Geをノンドープ層101,201として用いた場合、開放電圧Vocの向上が困難である。光電変換素子100においては、非晶質膜11〜1m,21〜2m−1におけるノンドープ層101,201の光学バンドギャップが開放電圧Vocを支配的に決定するからである。   Note that i-type a-Ge is also assumed as the non-doped layers 101 and 201. However, since i-type a-Ge has a smaller optical band gap than the n-type single crystal silicon substrate 1, i-type a-Ge is used. When used as the non-doped layers 101 and 201, it is difficult to improve the open circuit voltage Voc. This is because, in the photoelectric conversion element 100, the optical band gaps of the non-doped layers 101 and 201 in the amorphous films 11 to 1m and 21 to 2m−1 dominately determine the open circuit voltage Voc.

そこで、実施の形態1においては、n型単結晶シリコン基板1の光学バンドギャップよりも大きい光学バンドギャップを有するi型a−SiC,i型a−SiO,i型a−SiN,i型a−SiCN,i型a−Si,i型a−SiGeをノンドープ層101,201として用いることにした。   Therefore, in the first embodiment, i-type a-SiC, i-type a-SiO, i-type a-SiN, and i-type a- having an optical band gap larger than the optical band gap of the n-type single crystal silicon substrate 1. SiCN, i-type a-Si, and i-type a-SiGe are used as the non-doped layers 101 and 201.

また、光電変換素子100においては、非晶質膜11〜1mの電極31〜3mと接する部分の膜厚は、非晶質膜21〜2m−1の電極41〜4m−1と接する部分の膜厚と同じであってもよく、異なっていてもよい。   Moreover, in the photoelectric conversion element 100, the film thickness of the part of the amorphous films 11 to 1m in contact with the electrodes 31 to 3m is the film of the part of the amorphous films 21 to 2m-1 in contact with the electrodes 41 to 4m-1. It may be the same as the thickness or different.

更に、光電変換素子100においては、ノンドープ層101の膜厚は、ノンドープ層201の膜厚と同じあってもよく、異なっていてもよい。   Furthermore, in the photoelectric conversion element 100, the film thickness of the non-doped layer 101 may be the same as or different from the film thickness of the non-doped layer 201.

更に、光電変換素子100においては、p型不純物層102,103におけるB濃度は、n型不純物層202,203におけるP濃度と同じであってもよく、異なっていてもよい。   Further, in the photoelectric conversion element 100, the B concentration in the p-type impurity layers 102 and 103 may be the same as or different from the P concentration in the n-type impurity layers 202 and 203.

更に、光電変換素子100においては、n型単結晶シリコン基板1のパッシベーション膜2側の表面は、テクスチャ化されていてもよい。   Furthermore, in the photoelectric conversion element 100, the surface on the passivation film 2 side of the n-type single crystal silicon substrate 1 may be textured.

[実施の形態2]
図6は、実施の形態2による光電変換素子の構成を示す断面図である。図6を参照して、実施の形態2による光電変換素子200は、図1に示す光電変換素子100の非晶質膜21〜2m−1をそれぞれ非晶質膜121〜12m−1に代えたものであり、その他は、光電変換素子100と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the photoelectric conversion element according to the second embodiment. Referring to FIG. 6, in photoelectric conversion element 200 according to Embodiment 2, amorphous films 21 to 2m−1 of photoelectric conversion element 100 shown in FIG. 1 are replaced with amorphous films 121 to 12m−1, respectively. The others are the same as the photoelectric conversion element 100.

非晶質膜121〜12m−1は、非晶質相からなる。そして、非晶質膜121は、非晶質膜11,12およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、非晶質膜122は、非晶質膜12,13およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、以下、同様にして、非晶質膜12m−1は、非晶質膜1m−1,1mおよびn型単結晶シリコン基板1に接して配置される。   The amorphous films 121 to 12m-1 are made of an amorphous phase. The amorphous film 121 is disposed in contact with the amorphous films 11 and 12 and the n-type single crystal silicon substrate 1, and the amorphous film 122 is formed of the amorphous films 12 and 13 and the n-type single crystal silicon. In the same manner, the amorphous film 12m-1 is disposed in contact with the amorphous films 1m-1, 1m and the n-type single crystal silicon substrate 1 in the following manner.

光電変換素子200においては、電極41〜4m−1は、それぞれ、非晶質膜121〜12m−1に接して配置される。   In the photoelectric conversion element 200, the electrodes 41 to 4m−1 are disposed in contact with the amorphous films 121 to 12m−1, respectively.

図7は、図6に示す非晶質膜11,121の拡大図である。図7を参照して、非晶質膜121は、非晶質膜121A,121Bのいずれかからなる。そして、非晶質膜11A,11Bと非晶質膜121A,121Bとの組み合わせは、図7の(a)〜(d)に示すように4通りである。   FIG. 7 is an enlarged view of the amorphous films 11 and 121 shown in FIG. Referring to FIG. 7, amorphous film 121 is made of either amorphous film 121A or 121B. Then, there are four combinations of the amorphous films 11A and 11B and the amorphous films 121A and 121B, as shown in FIGS.

非晶質膜121Aは、ノンドープ層1201と、n型不純物層1202とからなる。ノンドープ層1201は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された面と反対側の表面)に接して配置される。n型不純物層1202は、ノンドープ層1201に接して配置される。n型不純物層1202は、ノンドープ層1201に接する面と反対側に凹部204を有しない。   The amorphous film 121A includes a non-doped layer 1201 and an n-type impurity layer 1202. Non-doped layer 1201 is arranged in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). N-type impurity layer 1202 is disposed in contact with non-doped layer 1201. The n-type impurity layer 1202 does not have the concave portion 204 on the side opposite to the surface in contact with the non-doped layer 1201.

ノンドープ層1201は、i型の導電型を有し、例えば、i型a−Siからなり、膜厚は、例えば、5〜10nmである。n型不純物層1202は、n型の導電型を有し、例えば、n型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のPを含む。電極41は、n型不純物層1202のノンドープ層1201に接する面と反対側の面に接して形成される。そして、n型不純物層1202は、電極41に接する部分および電極41に接しない部分において同じ膜厚を有し、その膜厚は、例えば、30〜35nmである。従って、非晶質膜121Aは、全体では、電極41に接する部分および電極41に接しない部分において同じ膜厚を有し、その膜厚は、35〜45nmである。このように、非晶質膜121Aは、電極41に接する部分における膜厚が電極41に接しない部分における膜厚と同じである構造からなる。 The non-doped layer 1201 has an i-type conductivity, and is made of, for example, i-type a-Si, and has a film thickness of, for example, 5 to 10 nm. The n-type impurity layer 1202 has an n-type conductivity, is made of, for example, n-type a-Si, and includes, for example, P of 5 × 10 19 cm −3 . The electrode 41 is formed in contact with the surface of the n-type impurity layer 1202 opposite to the surface in contact with the non-doped layer 1201. And the n-type impurity layer 1202 has the same film thickness in the part which contacts the electrode 41, and the part which does not contact the electrode 41, The film thickness is 30-35 nm, for example. Therefore, the amorphous film 121A as a whole has the same film thickness in a portion in contact with the electrode 41 and a portion not in contact with the electrode 41, and the film thickness is 35 to 45 nm. Thus, the amorphous film 121 </ b> A has a structure in which the film thickness in the part in contact with the electrode 41 is the same as the film thickness in the part not in contact with the electrode 41.

非晶質膜121Bは、n型不純物層1203からなる。n型不純物層1203は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された面と反対側の表面)に接して配置される。そして、n型不純物層1203は、n型単結晶シリコン基板1の裏面に接する面と反対側に凹部204を有しない。また、n型不純物層1203は、例えば、n型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のPを含む。更に、n型不純物層1203は、電極41に接する部分および電極41に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。従って、非晶質膜121B(=n型不純物層1203)は、電極41に接する部分の膜厚が電極41に接しない部分の膜厚と同じである構造からなる。 The amorphous film 121B is made of an n-type impurity layer 1203. N-type impurity layer 1203 is disposed in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). The n-type impurity layer 1203 does not have the recess 204 on the side opposite to the surface in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. The n-type impurity layer 1203 is made of, for example, n-type a-Si, and includes, for example, P of 5 × 10 19 cm −3 . Further, the n-type impurity layer 1203 has a film thickness of 35 to 45 nm at a portion in contact with the electrode 41 and a portion not in contact with the electrode 41. Therefore, the amorphous film 121 </ b> B (= n-type impurity layer 1203) has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 41 is the same as the thickness of the portion not in contact with the electrode 41.

このように、非晶質膜121Aは、i型a−Si/n型a−Siからなり、非晶質膜121Bは、n型a−Siからなる。   Thus, the amorphous film 121A is made of i-type a-Si / n-type a-Si, and the amorphous film 121B is made of n-type a-Si.

なお、図6に示す非晶質膜122〜12m−1の各々も、図7に示す非晶質膜121A,121Bのいずれかからなる。   Each of the amorphous films 122 to 12m−1 shown in FIG. 6 is also made of any of the amorphous films 121A and 121B shown in FIG.

非晶質膜11〜1mの各々が図7に示す非晶質膜11A,11Bのいずれかからなり、非晶質膜121〜12m−1の各々が図7に示す非晶質膜121A,121Bのいずれかからなる場合、電極31〜3mの各々は、p型不純物層102(またはp型不純物層103)に接して設けられ、電極41〜4m−1の各々は、n型不純物層1202(またはn型不純物層1203)に接して設けられる。   Each of the amorphous films 11 to 1m is made of any of the amorphous films 11A and 11B shown in FIG. 7, and each of the amorphous films 121 to 12m-1 is made of the amorphous films 121A and 121B shown in FIG. Each of the electrodes 31 to 3m is provided in contact with the p-type impurity layer 102 (or the p-type impurity layer 103), and each of the electrodes 41 to 4m-1 includes an n-type impurity layer 1202 ( Alternatively, it is provided in contact with the n-type impurity layer 1203).

上述したように、非晶質膜121〜12m−1の各々は、非晶質膜121A(=ノンドープ層1201/n型不純物層1202)、または非晶質膜121B(=n型不純物層1203)からなる。従って、非晶質膜121〜12m−1の各々は、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜である。   As described above, each of the amorphous films 121 to 12m−1 includes the amorphous film 121A (= non-doped layer 1201 / n-type impurity layer 1202) or the amorphous film 121B (= n-type impurity layer 1203). Consists of. Accordingly, each of the amorphous films 121 to 12m−1 is an amorphous film including at least an n-type impurity layer.

再び、図6を参照して、非晶質膜11〜1mおよび非晶質膜121〜12m−1は、図6の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1mの全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、60〜93%であり、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜121〜12m−1の全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、5〜20%である。   Referring to FIG. 6 again, amorphous films 11-1m and amorphous films 121-12m-1 have the same length in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The area occupancy ratio, which is the ratio of the total area of the amorphous films 11 to 1 m including at least the p-type impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 60 to 93%, and is at least n-type. The area occupation ratio, which is the ratio of the entire area of the amorphous films 121 to 12m−1 including the impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 5 to 20%.

このように、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1mの面積占有率を少なくともn型不純物層を含む非晶質膜121〜12m−1の面積占有率よりも大きくするのは、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔がpn接合(少なくともp型不純物層を含む非晶質膜11〜1m/n型単結晶シリコン基板1)によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。   As described above, the area occupation ratio of the amorphous films 11 to 1m including at least the p-type impurity layer is larger than the area occupation ratio of the amorphous films 121 to 12m−1 including at least the n-type impurity layer. Electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 are easily separated by a pn junction (amorphous films 11 to 1 m / n type single crystal silicon substrate 1 including at least a p-type impurity layer) and photoexcited. This is to increase the contribution rate of generated electrons and holes to power generation.

以下、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Aからなる場合について説明する。   Hereinafter, the case where the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11A and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121A will be described.

図8は、図6に示す光電変換素子200の製造工程の一部を示す工程図である。光電変換素子200は、図3から図5に示す工程(a)〜工程(k)の工程(i),(j),(k)をそれぞれ図8に示す工程(i’),(j’),(k’)に代えた工程に従って製造される。   FIG. 8 is a process diagram showing a part of the manufacturing process of the photoelectric conversion element 200 shown in FIG. The photoelectric conversion element 200 includes steps (i), (j), and (k) in steps (a) to (k) shown in FIGS. ) And (k ′).

光電変換素子200の製造が開始されると、上述した工程(a)〜工程(h)が順次実行される。そして、工程(h)の後、非晶質膜51〜5m−1,121〜12m−1上にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングし、レジストパターン70を形成する(図8の工程(i’)参照)。   When the manufacture of the photoelectric conversion element 200 is started, the above-described steps (a) to (h) are sequentially performed. Then, after the step (h), a resist is applied onto the amorphous films 51 to 5m−1 and 121 to 12m−1, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 70 ( Step (i ′) in FIG. 8).

その後、レジストパターン70をマスクとして非晶質膜51〜5mをドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングし、非晶質膜11〜1mを形成する(図8の工程(j’)参照)。   Thereafter, the amorphous films 51 to 5m are etched by dry etching or wet etching using the resist pattern 70 as a mask to form amorphous films 11 to 1m (see step (j ') in FIG. 8).

引き続いて、非晶質膜11〜1m,121〜12m−1側にAgを蒸着し、その蒸着したAgをフォトリソグラフィおよびエッチングによってパターンニングし、電極31〜3m,41〜4m−1を形成する。これによって、光電変換素子200が完成する(図8の工程(k’)参照)。   Subsequently, Ag is deposited on the amorphous films 11 to 1m and 121 to 12m-1, and the deposited Ag is patterned by photolithography and etching to form electrodes 31 to 3m and 41 to 4m-1. . Thus, the photoelectric conversion element 200 is completed (see step (k ′) in FIG. 8).

光電変換素子200において、太陽光がパッシベーション膜2側から光電変換素子200に照射されると、n型単結晶シリコン基板1中で電子および正孔が光励起される。   In the photoelectric conversion element 200, when sunlight is irradiated to the photoelectric conversion element 200 from the passivation film 2 side, electrons and holes are photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1.

光励起された電子および正孔は、パッシベーション膜2側へ拡散しても、パッシベーション膜2によるn型単結晶シリコン基板1のパッシベーション効果によって再結合し難く、非晶質膜11〜1m,121〜12m−1側へ拡散する。   Even if the photoexcited electrons and holes diffuse to the passivation film 2 side, they are not easily recombined due to the passivation effect of the n-type single crystal silicon substrate 1 by the passivation film 2, and the amorphous films 11-1m, 121-12m. Diffuses to -1 side.

そして、非晶質膜11〜1m,121〜12m−1側へ拡散した電子および正孔は、(ノンドープ層101およびp型不純物層102を含む非晶質膜11〜1m)/n型単結晶シリコン基板1(=pin接合)による内部電界によって分離され、正孔は、非晶質膜11〜1m(=ノンドープ層101/p型不純物層102)を介して電極31〜3mへ到達し、電子は、非晶質膜121〜12m−1(=ノンドープ層1201/n型不純物層1202)を介して電極41〜4m−1へ到達する。   The electrons and holes diffused toward the amorphous films 11 to 1m and 121 to 12m-1 are (amorphous films 11 to 1m including the non-doped layer 101 and the p-type impurity layer 102) / n-type single crystal. The holes are separated by an internal electric field by the silicon substrate 1 (= pin junction), and the holes reach the electrodes 31 to 3m via the amorphous films 11 to 1m (= non-doped layer 101 / p-type impurity layer 102), and electrons Reaches the electrodes 41-4m-1 through the amorphous films 121-12m-1 (= non-doped layer 1201 / n-type impurity layer 1202).

電極41〜4m−1へ到達した電子は、電極31〜3mと電極41〜4m−1との間に接続された負荷を介して電極31〜3mへ到達し、正孔と再結合する。   The electrons that have reached the electrodes 41 to 4m-1 reach the electrodes 31 to 3m via a load connected between the electrodes 31 to 3m and the electrodes 41 to 4m-1, and recombine with the holes.

このように、光電変換素子200は、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔をn型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成されたn型単結晶シリコン基板1の表面と反対側の面)から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。   As described above, the photoelectric conversion element 200 converts the electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 into the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= n-type single crystal silicon on which the passivation film 2 is formed). This is a back contact type photoelectric conversion element taken out from the surface opposite to the surface of the substrate 1.

そして、光電変換素子200においては、n型不純物層1202を含む非晶質膜121〜12m−1は、それぞれ電極41〜4m−1に接する部分および電極41〜4m−1に接しない部分において同じ膜厚を有するが、p型不純物層102を含む非晶質膜11〜1mにおいて、それぞれ、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄い。その結果、正孔がn型単結晶シリコン基板1から非晶質膜11〜1mを介して電極31〜3mへ到達するときの直列抵抗が低下する。また、電極31〜3mに接しない非晶質膜11〜1mの部分、および非晶質膜121〜12m−1は、40nm程度の膜厚を有するので、n型単結晶シリコン基板1の裏面に対するパッシベーション効果が高く、n型単結晶シリコン基板1の裏面におけるキャリア(電子および正孔)の再結合が抑制される。   In the photoelectric conversion element 200, the amorphous films 121 to 12m-1 including the n-type impurity layer 1202 are the same in a portion in contact with the electrodes 41 to 4m-1 and a portion not in contact with the electrodes 41 to 4m-1. In the amorphous films 11 to 1m including the p-type impurity layer 102, the thickness of the portion in contact with the electrodes 31 to 3m is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrodes 31 to 3m. As a result, the series resistance when holes reach the electrodes 31 to 3m from the n-type single crystal silicon substrate 1 through the amorphous films 11 to 1m is lowered. Further, the portions of the amorphous films 11 to 1m that are not in contact with the electrodes 31 to 3m and the amorphous films 121 to 12m-1 have a film thickness of about 40 nm, and therefore the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 The passivation effect is high, and recombination of carriers (electrons and holes) on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is suppressed.

従って、光電変換素子200の曲線因子FFおよび開放電圧Vocを向上できる。   Therefore, the fill factor FF and the open circuit voltage Voc of the photoelectric conversion element 200 can be improved.

上記においては、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Aからなる場合(図7の(a)参照)について説明したが、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Aからなっていてもよい(図7の(b)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層103用のp型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。   In the above description, the case where the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11A and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121A (see FIG. 7A) has been described. However, the amorphous films 11 to 1m may be made of the amorphous film 11B, and the amorphous films 121 to 12m-1 may be made of the amorphous film 121A (see FIG. 7B). In this case, in step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 103 is formed on the back surface (passivation layer 2 is formed using the gas flow rate shown in Table 1 of the n-type single crystal silicon substrate 1. On the opposite side of the surface).

その結果、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなる場合も、非晶質膜11〜1mにおいて、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Aからなる場合も、上述したように、光電変換素子200の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B, the film thickness of the portion in contact with the electrodes 31 to 3m in the amorphous film 11 to 1m is not in contact with the electrodes 31 to 3m. Thinner than film thickness. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121A, as described above, the open-circuit voltage of the photoelectric conversion element 200 is reduced. Voc and fill factor FF can be improved.

また、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなっていてもよい(図7の(c)参照)。この場合、図4の工程(f)において、n型不純物層1203用のn型a−Siが表1に示すn型不純物層203のガス流量と同じガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜51〜5m上に堆積される。   Further, the amorphous films 11 to 1m may be made of an amorphous film 11A, and the amorphous films 121 to 12m-1 may be made of an amorphous film 121B (see FIG. 7C). In this case, in the step (f) of FIG. 4, the n-type single crystal silicon substrate uses the same gas flow rate as that of the n-type impurity layer 203 shown in Table 1 for the n-type a-Si for the n-type impurity layer 1203. 1 and deposited on the amorphous films 51-5m.

その結果、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなる場合も、非晶質膜11〜1mにおいて、電極31〜3m−1に接する部分の膜厚が電極31〜3m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Aからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子200の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121B, the film thickness of the portion in contact with the electrodes 31 to 3m-1 in the amorphous films 11 to 1m is 31 to 3m- It is thinner than the thickness of the part not in contact with 1. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11A and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121B, as described above, the open-circuit voltage of the photoelectric conversion element 200 is reduced. Voc and fill factor FF can be improved.

更に、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなっていてもよい(図7の(d)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層103用のp型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。また、図4の工程(f)において、n型不純物層1203用のn型a−Siが表1に示すn型不純物層203のガス流量と同じガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜51〜5m上に堆積される。   Further, the amorphous films 11 to 1m may be made of the amorphous film 11B, and the amorphous films 121 to 12m-1 may be made of the amorphous film 121B (see FIG. 7D). In this case, in step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 103 is formed on the back surface (passivation layer 2 is formed using the gas flow rate shown in Table 1 of the n-type single crystal silicon substrate 1. On the opposite side of the surface). Further, in the step (f) of FIG. 4, the n-type single crystal silicon substrate 1 is formed using the same gas flow rate as that of the n-type impurity layer 203 shown in Table 1 for the n-type a-Si for the n-type impurity layer 1203. And deposited on the amorphous films 51-5m.

その結果、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなる場合も、非晶質膜11〜1mにおいて、電極31〜3mに接する部分の膜厚が電極31〜3mに接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜11〜1mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜121〜12m−1が非晶質膜121Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子200の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121B, the electrodes 31 are formed in the amorphous films 11 to 1m. The thickness of the portion in contact with ˜3 m is thinner than the thickness of the portion not in contact with electrodes 31 to 3 m. Therefore, even when the amorphous films 11 to 1m are made of the amorphous film 11B and the amorphous films 121 to 12m-1 are made of the amorphous film 121B, as described above, the open-circuit voltage of the photoelectric conversion element 200 is reduced. Voc and fill factor FF can be improved.

また、上記においては、非晶質膜121〜12m−1を構成するノンドープ層1201は、i型a−Siからなると説明したが、実施の形態2においては、これに限らず、ノンドープ層1201は、i型a−SiC、i型a−SiO、i型a−SiN、i型a−SiCNおよびi型a−SiGeのいずれかからなっていてもよい。   In the above description, it has been described that the non-doped layer 1201 constituting the amorphous films 121 to 12m-1 is made of i-type a-Si. However, in Embodiment 2, the non-doped layer 1201 is not limited to this. , I-type a-SiC, i-type a-SiO, i-type a-SiN, i-type a-SiCN, and i-type a-SiGe.

更に、非晶質膜121〜12m−1を構成するn型不純物層1202,1203の各々は、n型a−Siからなると説明したが、実施の形態1においては、これに限らず、n型不純物層1202,1203の各々は、n型a−SiC、n型a−SiO、n型a−SiN、n型a−SiCN、n型a−SiGeおよびn型a−Geのいずれかからなっていてもよい。   Further, it has been described that each of the n-type impurity layers 1202 and 1203 constituting the amorphous films 121 to 12m-1 is made of n-type a-Si. Each of the impurity layers 1202 and 1203 is made of any of n-type a-SiC, n-type a-SiO, n-type a-SiN, n-type a-SiCN, n-type a-SiGe, and n-type a-Ge. May be.

即ち、光電変換素子200においては、n型不純物層1202,1203およびノンドープ層1201は、それぞれ、表2に示すn型不純物層202,203およびノンドープ層101,201を構成する材料のいずれかからなっていてもよい。   That is, in the photoelectric conversion element 200, the n-type impurity layers 1202 and 1203 and the non-doped layer 1201 are made of any of the materials constituting the n-type impurity layers 202 and 203 and the non-doped layers 101 and 201 shown in Table 2, respectively. It may be.

更に、光電変換素子200においては、ノンドープ層101の膜厚は、ノンドープ層1201の膜厚と同じあってもよく、異なっていてもよい。   Furthermore, in the photoelectric conversion element 200, the film thickness of the non-doped layer 101 may be the same as or different from the film thickness of the non-doped layer 1201.

更に、光電変換素子200においては、p型不純物層102,103におけるB濃度は、n型不純物層1202,1203におけるP濃度と同じであってもよく、異なっていてもよい。   Further, in the photoelectric conversion element 200, the B concentration in the p-type impurity layers 102 and 103 may be the same as or different from the P concentration in the n-type impurity layers 1202 and 1203.

実施の形態2におけるその他の説明は、実施の形態1と同じである。   Other explanations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment.

[実施の形態3]
図9は、実施の形態3による光電変換素子の構成を示す断面図である。図9を参照して、実施の形態3による光電変換素子300は、図1に示す光電変換素子100の非晶質膜11〜1mをそれぞれ非晶質膜111〜11mに代えたものであり、その他は、光電変換素子100と同じである。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion element according to the third embodiment. Referring to FIG. 9, the photoelectric conversion element 300 according to Embodiment 3 is obtained by replacing the amorphous films 11 to 1m of the photoelectric conversion element 100 shown in FIG. 1 with amorphous films 111 to 11m, respectively. Others are the same as the photoelectric conversion element 100.

非晶質膜111〜11mは、非晶質相からなる。そして、非晶質膜111は、非晶質膜21およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、非晶質膜112は、非晶質膜21,22およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、非晶質膜113は、非晶質膜22,23およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、以下、同様にして、非晶質膜11m−1は、非晶質膜2m−2,2m−1およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置され、非晶質膜11mは、非晶質膜2m−1およびn型単結晶シリコン基板1に接して配置される。   The amorphous films 111 to 11m are made of an amorphous phase. The amorphous film 111 is disposed in contact with the amorphous film 21 and the n-type single crystal silicon substrate 1, and the amorphous film 112 is formed of the amorphous films 21 and 22 and the n-type single crystal silicon substrate 1. The amorphous film 113 is disposed in contact with the amorphous films 22 and 23 and the n-type single crystal silicon substrate 1. Crystalline films 2m-2, 2m-1 and n-type single crystal silicon substrate 1 are disposed in contact with each other, and amorphous film 11m is disposed in contact with amorphous film 2m-1 and n-type single crystal silicon substrate 1. Is done.

光電変換素子300においては、電極31〜3mは、それぞれ、非晶質膜111〜11mに接して配置される。   In the photoelectric conversion element 300, the electrodes 31 to 3m are disposed in contact with the amorphous films 111 to 11m, respectively.

図10は、図9に示す非晶質膜111,21の拡大図である。図10を参照して、非晶質膜111は、非晶質膜111A,111Bのいずれかからなる。そして、非晶質膜111A,111Bと非晶質膜21A,21Bとの組み合わせは、図10の(a)〜(d)に示すように4通りである。   FIG. 10 is an enlarged view of the amorphous films 111 and 21 shown in FIG. Referring to FIG. 10, amorphous film 111 is made of either amorphous film 111A or 111B. Then, there are four combinations of the amorphous films 111A and 111B and the amorphous films 21A and 21B as shown in FIGS.

非晶質膜111Aは、ノンドープ層1101と、p型不純物層1102とからなる。ノンドープ層1101は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された面と反対側の表面)に接して配置される。p型不純物層1102は、ノンドープ層1101に接して配置される。p型不純物層1102は、ノンドープ層1101に接する面と反対側に凹部104を有しない。   The amorphous film 111A includes a non-doped layer 1101 and a p-type impurity layer 1102. Non-doped layer 1101 is disposed in contact with the back surface of n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which passivation film 2 is formed). The p-type impurity layer 1102 is disposed in contact with the non-doped layer 1101. The p-type impurity layer 1102 does not have the recess 104 on the side opposite to the surface in contact with the non-doped layer 1101.

ノンドープ層1101は、i型の導電型を有し、例えば、i型a−Siからなり、膜厚は、例えば、5〜10nmである。p型不純物層1102は、p型の導電型を有し、例えば、p型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のBを含む。電極31は、p型不純物層1102のノンドープ層1101に接する面と反対側の面に接して形成される。そして、p型不純物層1102は、電極31に接する部分および電極31に接しない部分において同じ膜厚を有し、その膜厚は、例えば、30〜35nmである。従って、非晶質膜111Aは、全体では、電極31に接する部分および電極31に接しない部分において同じ膜厚を有し、その膜厚は、35〜45nmである。このように、非晶質膜111Aは、電極31に接する部分における膜厚が電極31に接しない部分における膜厚と同じである構造からなる。 The non-doped layer 1101 has an i-type conductivity type, and is made of, for example, i-type a-Si, and has a film thickness of, for example, 5 to 10 nm. The p-type impurity layer 1102 has a p-type conductivity, is made of, for example, p-type a-Si, and contains B of, for example, 5 × 10 19 cm −3 . The electrode 31 is formed in contact with the surface of the p-type impurity layer 1102 opposite to the surface in contact with the non-doped layer 1101. And the p-type impurity layer 1102 has the same film thickness in the part which contacts the electrode 31, and the part which does not contact the electrode 31, The film thickness is 30-35 nm, for example. Therefore, as a whole, the amorphous film 111A has the same film thickness in a portion in contact with the electrode 31 and in a portion not in contact with the electrode 31, and the film thickness is 35 to 45 nm. As described above, the amorphous film 111 </ b> A has a structure in which the film thickness in the part in contact with the electrode 31 is the same as the film thickness in the part not in contact with the electrode 31.

非晶質膜111Bは、p型不純物層1103からなる。p型不純物層1103は、n型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成された面と反対側の表面)に接して配置される。そして、p型不純物層1103は、n型単結晶シリコン基板1の裏面に接する面と反対側に凹部104を有しない。また、p型不純物層1103は、例えば、p型a−Siからなり、例えば、5×1019cm−3のBを含む。更に、p型不純物層1103は、電極31に接する部分および電極31に接しない部分において、35〜45nmの膜厚を有する。従って、非晶質膜111B(=p型不純物層1103)は、電極31に接する部分の膜厚が電極31に接しない部分の膜厚と同じである構造からなる。 The amorphous film 111B is made of a p-type impurity layer 1103. The p-type impurity layer 1103 is disposed in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= the surface opposite to the surface on which the passivation film 2 is formed). The p-type impurity layer 1103 does not have the concave portion 104 on the side opposite to the surface in contact with the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. Further, the p-type impurity layer 1103 is made of, for example, p-type a-Si, and includes B of, for example, 5 × 10 19 cm −3 . Further, the p-type impurity layer 1103 has a film thickness of 35 to 45 nm in a portion in contact with the electrode 31 and a portion not in contact with the electrode 31. Therefore, the amorphous film 111 </ b> B (= p-type impurity layer 1103) has a structure in which the thickness of the portion in contact with the electrode 31 is the same as the thickness of the portion not in contact with the electrode 31.

このように、非晶質膜111Aは、i型a−Si/p型a−Siからなり、非晶質膜111Bは、p型a−Siからなる。   Thus, the amorphous film 111A is made of i-type a-Si / p-type a-Si, and the amorphous film 111B is made of p-type a-Si.

なお、図9に示す非晶質膜112〜11mの各々も、図10に示す非晶質膜111A,111Bのいずれかからなる。   Each of the amorphous films 112 to 11m shown in FIG. 9 is also made of any of the amorphous films 111A and 111B shown in FIG.

非晶質膜21〜2m−1の各々が図10に示す非晶質膜21A,21Bのいずれかからなり、非晶質膜111〜11mの各々が図10に示す非晶質膜111A,111Bのいずれかからなる場合、電極31〜3mの各々は、p型不純物層1102(またはp型不純物層1103)に接して設けられ、電極41〜4m−1の各々は、n型不純物層202(またはn型不純物層203)に接して設けられる。   Each of the amorphous films 21-2m-1 is made of any of the amorphous films 21A, 21B shown in FIG. 10, and each of the amorphous films 111-11m is made of the amorphous films 111A, 111B shown in FIG. Each of the electrodes 31 to 3m is provided in contact with the p-type impurity layer 1102 (or the p-type impurity layer 1103), and each of the electrodes 41 to 4m-1 includes the n-type impurity layer 202 ( Alternatively, it is provided in contact with the n-type impurity layer 203).

上述したように、非晶質膜111〜11mの各々は、非晶質膜111A(=ノンドープ層1101/p型不純物層1102)、または非晶質膜111B(=p型不純物層1103)からなる。従って、非晶質膜111〜11mの各々は、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜である。   As described above, each of the amorphous films 111 to 11m includes the amorphous film 111A (= non-doped layer 1101 / p-type impurity layer 1102) or the amorphous film 111B (= p-type impurity layer 1103). . Accordingly, each of the amorphous films 111 to 11m is an amorphous film including at least a p-type impurity layer.

再び、図9を参照して、非晶質膜111〜11mおよび非晶質膜21〜2m−1は、図9の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜111〜11mの全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、60〜93%であり、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜21〜2m−1の全体の面積がn型単結晶シリコン基板1の面積に占める割合である面積占有率は、5〜20%である。   Referring again to FIG. 9, amorphous films 111-11m and amorphous films 21-2m-1 have the same length in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The area occupancy ratio, which is the ratio of the total area of the amorphous films 111 to 11m including at least the p-type impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 60 to 93%. The area occupation ratio, which is the ratio of the total area of the amorphous films 21 to 2m−1 including the impurity layer to the area of the n-type single crystal silicon substrate 1, is 5 to 20%.

このように、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜111〜11mの面積占有率を少なくともn型不純物層を含む非晶質膜21〜2m−1の面積占有率よりも大きくするのは、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔がpn接合(少なくともp型不純物層を含む非晶質膜111〜11m/n型単結晶シリコン基板1)によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。   As described above, the area occupation ratio of the amorphous films 111 to 11m including at least the p-type impurity layer is larger than the area occupation ratio of the amorphous films 21 to 2m−1 including at least the n-type impurity layer. Electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 are easily separated by a pn junction (amorphous films 111 to 11 m / n type single crystal silicon substrate 1 including at least a p-type impurity layer) and photoexcited. This is to increase the contribution rate of generated electrons and holes to power generation.

以下、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなる場合について説明する。   Hereinafter, a case where the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21A will be described.

図11は、図9に示す光電変換素子300の製造工程の一部を示す工程図である。光電変換素子300は、図3から図5に示す工程(a)〜工程(k)の工程(i),(j),(k)をそれぞれ図11に示す工程(i”),(j”),(k”)に代えた工程に従って製造される。   FIG. 11 is a process diagram illustrating a part of the manufacturing process of the photoelectric conversion element 300 illustrated in FIG. 9. The photoelectric conversion element 300 includes steps (i), (j), and (k) of steps (a) to (k) shown in FIGS. 3 to 5 as steps (i ″) and (j ″ shown in FIG. 11, respectively. ) And (k ″).

光電変換素子300の製造が開始されると、上述した工程(a)〜工程(h)が順次実行される。この場合、工程(c)〜(e)において、非晶質膜111〜11mが形成される。そして、工程(h)の後、非晶質膜111〜11m,61〜6m−1上にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングし、レジストパターン80を形成する(図11の工程(i”)参照)。   When the manufacture of the photoelectric conversion element 300 is started, the above-described steps (a) to (h) are sequentially performed. In this case, amorphous films 111 to 11m are formed in steps (c) to (e). Then, after the step (h), a resist is applied onto the amorphous films 111 to 11m and 61 to 6m-1, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 80 (FIG. 11). Step (i ″) of FIG.

その後、レジストパターン80をマスクとして非晶質膜61〜6m−1をドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングし、非晶質膜21〜2m−1を形成する(図11の工程(j”)参照)。   Thereafter, the amorphous films 61 to 6m-1 are etched by dry etching or wet etching using the resist pattern 80 as a mask to form amorphous films 21 to 2m-1 (see step (j ") in FIG. 11). .

引き続いて、非晶質膜111〜11m,21〜2m−1側にAgを蒸着し、その蒸着したAgをフォトリソグラフィおよびエッチングによってパターンニングし、電極31〜3m,41〜4m−1を形成する。これによって、光電変換素子300が完成する(図11の工程(k”)参照)。   Subsequently, Ag is vapor-deposited on the amorphous films 111 to 11m and 21 to 2m-1, and the deposited Ag is patterned by photolithography and etching to form electrodes 31 to 3m and 41 to 4m-1. . Thus, the photoelectric conversion element 300 is completed (see step (k ″) in FIG. 11).

光電変換素子300において、太陽光がパッシベーション膜2側から光電変換素子300に照射されると、n型単結晶シリコン基板1中で電子および正孔が光励起される。   In the photoelectric conversion element 300, when sunlight is irradiated to the photoelectric conversion element 300 from the passivation film 2 side, electrons and holes are photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1.

光励起された電子および正孔は、パッシベーション膜2側へ拡散しても、パッシベーション膜2によるn型単結晶シリコン基板1のパッシベーション効果によって再結合し難く、非晶質膜111〜11m,21〜2m−1側へ拡散する。   Even if the photoexcited electrons and holes are diffused to the passivation film 2 side, they are not easily recombined due to the passivation effect of the n-type single crystal silicon substrate 1 by the passivation film 2, and the amorphous films 111 to 11 m and 21 to 2 m. Diffuses to -1 side.

そして、非晶質膜111〜11m,21〜2m−1側へ拡散した電子および正孔は、(ノンドープ層1101およびp型不純物層1102を含む非晶質膜111〜11m)/n型単結晶シリコン基板1(=pin接合)による内部電界によって分離され、正孔は、非晶質膜111〜11m(=ノンドープ層1101/p型不純物層1102)を介して電極31〜3mへ到達し、電子は、非晶質膜21〜2m−1(=ノンドープ層201/n型不純物層202)を介して電極41〜4m−1へ到達する。   The electrons and holes diffused toward the amorphous films 111 to 11m and 21 to 2m-1 are (amorphous films 111 to 11m including the non-doped layer 1101 and the p-type impurity layer 1102) / n-type single crystal. The holes are separated by the internal electric field by the silicon substrate 1 (= pin junction), and the holes reach the electrodes 31 to 3m via the amorphous films 111 to 11m (= non-doped layer 1101 / p-type impurity layer 1102). Reaches the electrodes 41-4m-1 through the amorphous films 21-2m-1 (= non-doped layer 201 / n-type impurity layer 202).

電極41〜4m−1へ到達した電子は、電極31〜3mと電極41〜4m−1との間に接続された負荷を介して電極31〜3mへ到達し、正孔と再結合する。   The electrons that have reached the electrodes 41 to 4m-1 reach the electrodes 31 to 3m via a load connected between the electrodes 31 to 3m and the electrodes 41 to 4m-1, and recombine with the holes.

このように、光電変換素子300は、n型単結晶シリコン基板1中で光励起された電子および正孔をn型単結晶シリコン基板1の裏面(=パッシベーション膜2が形成されたn型単結晶シリコン基板1の表面と反対側の面)から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。   As described above, the photoelectric conversion element 300 converts the electrons and holes photoexcited in the n-type single crystal silicon substrate 1 into the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 (= n-type single crystal silicon on which the passivation film 2 is formed). This is a back contact type photoelectric conversion element taken out from the surface opposite to the surface of the substrate 1.

そして、光電変換素子300においては、p型不純物層1102を含む非晶質膜111〜11mは、それぞれ電極31〜3mに接する部分および電極31〜3mに接しない部分において同じ膜厚を有するが、n型不純物層202を含む非晶質膜21〜21m−1において、それぞれ、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。その結果、電子がn型単結晶シリコン基板1から非晶質膜21〜2m−1を介して電極41〜4m−1へ到達するときの直列抵抗が低下する。また、非晶質膜111〜11m、および電極41〜4m−1に接しない非晶質膜21〜2m−1の部分は、40nm程度の膜厚を有するので、n型単結晶シリコン基板1の裏面に対するパッシベーション効果が高く、n型単結晶シリコン基板1の裏面におけるキャリア(電子および正孔)の再結合が抑制される。   In the photoelectric conversion element 300, the amorphous films 111 to 11m including the p-type impurity layer 1102 have the same film thickness in a portion in contact with the electrodes 31 to 3m and a portion not in contact with the electrodes 31 to 3m. In the amorphous films 21 to 21m-1 including the n-type impurity layer 202, the thickness of the portion in contact with the electrodes 41 to 4m-1 is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrodes 41 to 4m-1. As a result, the series resistance when electrons reach the electrodes 41 to 4m-1 from the n-type single crystal silicon substrate 1 through the amorphous films 21 to 2m-1 is reduced. The portions of the amorphous films 111 to 11m and the amorphous films 21 to 2m-1 not in contact with the electrodes 41 to 4m-1 have a thickness of about 40 nm. The passivation effect on the back surface is high, and recombination of carriers (electrons and holes) on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 is suppressed.

従って、光電変換素子300の曲線因子FFおよび開放電圧Vocを向上できる。   Therefore, the fill factor FF and the open circuit voltage Voc of the photoelectric conversion element 300 can be improved.

上記においては、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなる場合(図10の(a)参照)について説明したが、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなっていてもよい(図10の(b)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層1103用のp型a−Siが表1に示すp型不純物層103のガス流量と同じガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。   In the above description, the case where the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21A (see FIG. 10A) has been described. However, the amorphous films 111 to 11m may be made of the amorphous film 111B, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of the amorphous film 21A (see FIG. 10B). In this case, in the step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 1103 uses the same gas flow rate as that of the p-type impurity layer 103 shown in Table 1 to use the n-type single crystal silicon substrate. 1 is deposited on the back surface (the surface opposite to the surface on which the passivation layer 2 is formed).

その結果、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Bからなる場合も、非晶質膜21〜2m−1において、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Aからなる場合も、上述したように、光電変換素子300の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111B, the film thickness of the portions in contact with the electrodes 41 to 4m-1 in the amorphous films 21 to 2m-1 is the electrodes 41 to 4m-. It is thinner than the thickness of the part not in contact with 1. Therefore, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21A, as described above, the open circuit voltage of the photoelectric conversion element 300 is also increased. Voc and fill factor FF can be improved.

また、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなっていてもよい(図10の(c)参照)。この場合、図4の工程(f)において、n型不純物層203用のn型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜111〜11m上に堆積される。   Further, the amorphous films 111 to 11m may be made of an amorphous film 111A, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of an amorphous film 21B (see FIG. 10C). In this case, in step (f) of FIG. 4, the n-type a-Si for the n-type impurity layer 203 is formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 and the amorphous films 111 to 11m using the gas flow rate shown in Table 1. It is deposited on.

その結果、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、非晶質膜21〜2m−1において、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Aからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子300の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the amorphous films 21 to 2m-1 The thickness of the portion in contact with the electrodes 41 to 4m-1 is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrodes 41 to 4m-1. Therefore, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111A and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, as described above, the open circuit voltage of the photoelectric conversion element 300 is also increased. Voc and fill factor FF can be improved.

更に、非晶質膜111〜11mが非晶質膜11Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなっていてもよい(図10の(d)参照)。この場合、図3の工程(c)において、p型不純物層1103用のp型a−Siが表1に示すp型不純物層103のガス流量と同じガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1の裏面(パッシベーション層2が形成された面と反対側の表面)に堆積される。また、図4の工程(f)において、n型不純物層203用のn型a−Siが表1に示すガス流量を用いてn型単結晶シリコン基板1および非晶質膜111〜11m上に堆積される。   Further, the amorphous films 111 to 11m may be made of an amorphous film 11B, and the amorphous films 21 to 2m-1 may be made of an amorphous film 21B (see FIG. 10D). In this case, in the step (c) of FIG. 3, the p-type a-Si for the p-type impurity layer 1103 uses the same gas flow rate as that of the p-type impurity layer 103 shown in Table 1 to use the n-type single crystal silicon substrate. 1 is deposited on the back surface (the surface opposite to the surface on which the passivation layer 2 is formed). 4, n-type a-Si for the n-type impurity layer 203 is formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 and the amorphous films 111 to 11m using the gas flow rate shown in Table 1. Is deposited.

その結果、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、非晶質膜21〜2m−1において、電極41〜4m−1に接する部分の膜厚が電極41〜4m−1に接しない部分の膜厚よりも薄い。従って、非晶質膜111〜11mが非晶質膜111Bからなり、非晶質膜21〜2m−1が非晶質膜21Bからなる場合も、上述したように、光電変換素子300の開放電圧Vocおよび曲線因子FFを向上できる。   As a result, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, the amorphous films 21 to 2m-1 The film thickness of the part in contact with the electrodes 41 to 4m-1 is thinner than the film thickness of the part not in contact with the electrodes 41 to 4m-1. Accordingly, even when the amorphous films 111 to 11m are made of the amorphous film 111B and the amorphous films 21 to 2m-1 are made of the amorphous film 21B, as described above, the open-circuit voltage of the photoelectric conversion element 300 is also increased. Voc and fill factor FF can be improved.

また、上記においては、非晶質膜111〜11mを構成するノンドープ層1101は、i型a−Siからなると説明したが、実施の形態3においては、これに限らず、ノンドープ層1101は、i型a−SiC、i型a−SiO、i型a−SiN、i型a−SiCNおよびi型a−SiGeのいずれかからなっていてもよい。   In the above description, the non-doped layer 1101 constituting the amorphous films 111 to 11m has been described as being made of i-type a-Si. However, in Embodiment 3, the non-doped layer 1101 is not limited to this, It may consist of any one of type a-SiC, i-type a-SiO, i-type a-SiN, i-type a-SiCN, and i-type a-SiGe.

更に、非晶質膜111〜11mを構成するp型不純物層1102,1103の各々は、p型a−Siからなると説明したが、実施の形態3においては、これに限らず、p型不純物層1102,1103の各々は、p型a−SiC、p型a−SiO、p型a−SiN、p型a−SiCN、p型a−SiGeおよびp型a−Geのいずれかからなっていてもよい。   Further, it has been described that each of the p-type impurity layers 1102 and 1103 constituting the amorphous films 111 to 11m is made of p-type a-Si. However, the third embodiment is not limited to this, and the p-type impurity layer is not limited thereto. Each of 1102 and 1103 may be composed of any of p-type a-SiC, p-type a-SiO, p-type a-SiN, p-type a-SiCN, p-type a-SiGe, and p-type a-Ge. Good.

即ち、光電変換素子300においては、p型不純物層1102,1103およびノンドープ層1101は、それぞれ、表2に示すp型不純物層102,103およびノンドープ層101,201を構成する材料のいずれかからなっていてもよい。   That is, in the photoelectric conversion element 300, the p-type impurity layers 1102 and 1103 and the non-doped layer 1101 are made of any of the materials constituting the p-type impurity layers 102 and 103 and the non-doped layers 101 and 201 shown in Table 2, respectively. It may be.

更に、光電変換素子300においては、ノンドープ層1101の膜厚は、ノンドープ層201の膜厚と同じあってもよく、異なっていてもよい。   Further, in the photoelectric conversion element 300, the film thickness of the non-doped layer 1101 may be the same as or different from the film thickness of the non-doped layer 201.

更に、光電変換素子300においては、p型不純物層1102,1103におけるB濃度は、n型不純物層202,203におけるP濃度と同じであってもよく、異なっていてもよい。   Further, in the photoelectric conversion element 300, the B concentration in the p-type impurity layers 1102 and 1103 may be the same as or different from the P concentration in the n-type impurity layers 202 and 203.

実施の形態3におけるその他の説明は、実施の形態1と同じである。   Other explanations in the third embodiment are the same as those in the first embodiment.

上記においては、単結晶シリコン基板としてn型単結晶シリコン基板1を備える光電変換素子100,200,300について説明したが、この発明の実施の形態による光電変換素子は、単結晶シリコン基板としてp型単結晶シリコン基板を備える光電変換素子であってもよい。   In the above, the photoelectric conversion elements 100, 200, and 300 including the n-type single crystal silicon substrate 1 as the single crystal silicon substrate have been described. However, the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention is a p-type as the single crystal silicon substrate. A photoelectric conversion element including a single crystal silicon substrate may be used.

この場合、非晶質膜11〜1m,111〜11mは、ノンドープ層(=i型a−Si等)/n型不純物層(=n型a−Si等)、またはn型不純物層(=n型a−Si等)からなり、非晶質膜21〜2m−1,121〜12m−1は、ノンドープ層(=i型a−Si等)/p型不純物層(=p型a−Si等)、またはp型不純物層(=p型a−Si等)からなる。即ち、非晶質膜11〜1m,111〜11mは、少なくともn型不純物層を含む非晶質膜からなり、非晶質膜21〜2m−1,121〜12m−1は、少なくともp型不純物層を含む非晶質膜からなる。   In this case, the amorphous films 11 to 1m and 111 to 11m are formed as non-doped layers (= i-type a-Si or the like) / n-type impurity layers (= n-type a-Si or the like) The amorphous films 21-2m-1, 121-12m-1 are made of non-doped layers (= i-type a-Si, etc.) / P-type impurity layers (= p-type a-Si, etc.). Or a p-type impurity layer (= p-type a-Si or the like). That is, the amorphous films 11-1m and 111-11m are made of an amorphous film including at least an n-type impurity layer, and the amorphous films 21-2m-1, 121-12m-1 are at least p-type impurities. It consists of an amorphous film including a layer.

そして、非晶質膜11〜1m,111〜11mと非晶質膜21〜2m−1,121〜12m−1との組み合わせは、図2、図7および図10に示す組み合わせと同じである。   The combinations of the amorphous films 11-1m, 111-11m and the amorphous films 21-2m-1, 121-12m-1 are the same as the combinations shown in FIGS.

また、p型単結晶シリコン基板を備える光電変換素子は、上述した工程(a)〜(k)、工程(a)〜(h),(i’),(j’),(k’)および工程(a)〜(h),(i”),(j”),(k”)のいずれかに従って製造される。   In addition, the photoelectric conversion element including the p-type single crystal silicon substrate includes the steps (a) to (k), the steps (a) to (h), (i ′), (j ′), (k ′), and It is produced according to any of steps (a) to (h), (i ″), (j ″), (k ″).

実施の形態1においては、p型不純物層102,103を含む非晶質膜11〜1m、およびn型不純物層202,203を含む非晶質膜21〜2m−1の両方において、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄い場合について説明した。   In the first embodiment, both amorphous films 11 to 1m including p-type impurity layers 102 and 103 and amorphous films 21 to 2m−1 including n-type impurity layers 202 and 203 are in contact with electrodes. The case where the film thickness of the part is thinner than the film thickness of the part not in contact with the electrode has been described.

また、実施の形態2においては、p型不純物層102,103を含む非晶質膜11〜1mにおいて、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄い場合について説明した。   In the second embodiment, the case where the amorphous film 11 to 1m including the p-type impurity layers 102 and 103 is thinner than the part not in contact with the electrode is described. .

更に、実施の形態3においては、n型不純物層202,203を含む非晶質膜21〜2m−1において、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄い場合について説明した。   Further, in the third embodiment, in the amorphous films 21 to 2m−1 including the n-type impurity layers 202 and 203, the thickness of the portion in contact with the electrode is smaller than the thickness of the portion not in contact with the electrode. explained.

従って、この発明の実施の形態による光電変換素子は、第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる半導体基板と、半導体基板の一方の表面に接して設けられ、第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜と、半導体基板の面内方向において第1の非晶質膜に隣接して半導体基板の一方の表面に接して設けられ、第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜と、第1の非晶質膜の第1の不純物層に接して設けられた第1の電極と、第2の非晶質膜の第2の不純物層に接して設けられた第2の電極とを備え、第1および第2の非晶質膜の少なくとも一方において、電極に接する部分の膜厚が電極に接しない部分の膜厚よりも薄ければよい。   Therefore, the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention is provided in contact with one surface of the semiconductor substrate made of single crystal silicon having the first conductivity type, and opposite to the first conductivity type. A first amorphous film including at least a first impurity layer having a second conductivity type, and is in contact with one surface of the semiconductor substrate adjacent to the first amorphous film in an in-plane direction of the semiconductor substrate; A second amorphous film including at least a second impurity layer having the first conductivity type, and a first amorphous film provided in contact with the first impurity layer of the first amorphous film. An electrode and a second electrode provided in contact with the second impurity layer of the second amorphous film, wherein at least one of the first and second amorphous films is in a portion in contact with the electrode It suffices that the film thickness is thinner than the film thickness of the portion not in contact with the electrode.

そして、n型単結晶シリコン基板1が用いられる場合、第1の導電型は、n型であり、第2の導電型は、p型である。また、p型単結晶シリコン基板が用いられる場合、第1の導電型は、p型であり、第2の導電型は、n型である。   When the n-type single crystal silicon substrate 1 is used, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type. When a p-type single crystal silicon substrate is used, the first conductivity type is p-type, and the second conductivity type is n-type.

また、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、上述した光電変換素子100,200,300と、光電変換素子100,200,300と同様の裏面構造を有し、p型単結晶シリコン基板を用いた光電変換素子を製造する製造方法であればよい。従って、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる半導体基板の一方の表面に接して、第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜を形成する第1の工程と、半導体基板の面内方向において第1の非晶質膜に隣接して半導体基板の一方の表面に接して、第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜を形成する第2の工程と、第1および第2の不純物層の少なくとも一方の不純物層において半導体基板の面内方向における一部分を除去する第3の工程と、一部分が除去された少なくとも一方の不純物層に接して電極を形成する第4の工程とを備えていればよい。   Moreover, the manufacturing method of the photoelectric conversion element by this Embodiment has the back surface structure similar to the photoelectric conversion element 100,200,300 mentioned above, and the photoelectric conversion element 100,200,300, and is a p-type single crystal. Any manufacturing method for manufacturing a photoelectric conversion element using a silicon substrate may be used. Therefore, in the method of manufacturing a photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention, the second conductivity opposite to the first conductivity type is in contact with one surface of the semiconductor substrate made of single crystal silicon having the first conductivity type. A first step of forming a first amorphous film including at least a first impurity layer having a conductivity type; and one of the semiconductor substrates adjacent to the first amorphous film in an in-plane direction of the semiconductor substrate A second step of forming a second amorphous film including at least a second impurity layer having the first conductivity type in contact with the surface of the first impurity layer, and at least one impurity of the first and second impurity layers A third step of removing a portion of the layer in the in-plane direction of the semiconductor substrate and a fourth step of forming an electrode in contact with at least one impurity layer from which a portion has been removed may be provided.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、光電変換素子およびその製造方法に適用される。   The present invention is applied to a photoelectric conversion element and a manufacturing method thereof.

1 n型単結晶シリコン基板、2 パッシベーション膜、11〜1m,11A,11B,20,21〜2m−1,21,1B,40,51〜5m,61〜6m−1,111〜11m,111A,111B,121〜12m−1,121A,121B 非晶質膜、30,50,60,70,80 レジストパターン、31〜3m,41〜4m−1 電極、100,200,300 光電変換素子、101,201,1101,1201 ノンドープ層、102,103,1102,1103 p型不純物層、104,204 凹部、202,203,1202,1203 n型不純物層。   1 n-type single crystal silicon substrate, 2 passivation film, 11 to 1m, 11A, 11B, 20, 21 to 2m-1, 21, 1B, 40, 51 to 5m, 61 to 6m-1, 111 to 11m, 111A, 111B, 121-12m-1, 121A, 121B amorphous film, 30, 50, 60, 70, 80 resist pattern, 31-3m, 41-4m-1 electrode, 100, 200, 300 photoelectric conversion element, 101, 201, 1101, 1201 Non-doped layer, 102, 103, 1102, 1103 p-type impurity layer, 104, 204 recess, 202, 203, 1202, 1203 n-type impurity layer.

Claims (17)

第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる半導体基板と、
前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、前記第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜と、
前記半導体基板の面内方向において前記第1の非晶質膜に隣接して前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、前記第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜と、
前記第1の非晶質膜の前記第1の不純物層に接して設けられた第1の電極と、
前記第2の非晶質膜の前記第2の不純物層に接して設けられた第2の電極とを備え、
前記第1および第2の非晶質膜の少なくとも一方において、前記電極に接する部分の膜厚が前記電極に接しない部分の膜厚よりも薄い、光電変換素子。
A semiconductor substrate made of single crystal silicon having a first conductivity type;
A first amorphous film provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and including at least a first impurity layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A first impurity layer provided at least in contact with one surface of the semiconductor substrate adjacent to the first amorphous film in an in-plane direction of the semiconductor substrate and including at least a second impurity layer having the first conductivity type; Two amorphous films;
A first electrode provided in contact with the first impurity layer of the first amorphous film;
A second electrode provided in contact with the second impurity layer of the second amorphous film,
In at least one of the first and second amorphous films, a photoelectric conversion element in which a film thickness of a part in contact with the electrode is thinner than a film thickness of a part not in contact with the electrode.
前記第1の非晶質膜は、前記第1の電極に接する部分において第1の膜厚を有し、前記第1の電極に接しない部分において前記第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚を有し、
前記第2の非晶質膜は、前記第2の電極に接する部分において第3の膜厚を有し、前記第2の電極に接しない部分において前記第3の膜厚よりも厚い第4の膜厚を有する、請求項1に記載の光電変換素子。
The first amorphous film has a first film thickness at a portion in contact with the first electrode, and a second film thicker than the first film thickness at a portion not in contact with the first electrode. Has a film thickness,
The second amorphous film has a third film thickness at a portion in contact with the second electrode, and is thicker than the third film thickness at a portion not in contact with the second electrode. The photoelectric conversion element of Claim 1 which has a film thickness.
前記第1の非晶質膜は、前記第1の電極に接する部分において第1の膜厚を有し、前記第1の電極に接しない部分において前記第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚を有し、
前記第2の非晶質膜は、前記第2の電極に接する部分および前記第2の電極に接しない部分において同じ膜厚を有する、請求項1に記載の光電変換素子。
The first amorphous film has a first film thickness at a portion in contact with the first electrode, and a second film thicker than the first film thickness at a portion not in contact with the first electrode. Has a film thickness,
2. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the second amorphous film has the same film thickness in a portion in contact with the second electrode and a portion not in contact with the second electrode.
前記第1の非晶質膜は、前記第1の電極に接する部分および前記第1の電極に接しない部分において同じ膜厚を有し、
前記第2の非晶質膜は、前記第2の電極に接する部分において第1の膜厚を有し、前記第2の電極に接しない部分において前記第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚を有する、請求項1に記載の光電変換素子。
The first amorphous film has the same film thickness in a portion in contact with the first electrode and a portion not in contact with the first electrode,
The second amorphous film has a first film thickness at a portion in contact with the second electrode, and a second film thicker than the first film thickness at a portion not in contact with the second electrode. The photoelectric conversion element of Claim 1 which has a film thickness.
前記第1の非晶質膜は、
前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、i型の導電型を有する第1のノンドープ層と、
前記第1のノンドープ層に接して設けられた前記第1の不純物層とを含み、
前記第2の非晶質膜は、
前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、i型の導電型を有する第2のノンドープ層と、
前記第2のノンドープ層に接して設けられた前記第2の不純物層とを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The first amorphous film includes:
A first non-doped layer provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and having an i-type conductivity;
Including the first impurity layer provided in contact with the first non-doped layer,
The second amorphous film is
A second non-doped layer provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and having an i-type conductivity;
The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising: the second impurity layer provided in contact with the second non-doped layer.
前記第1および第2のノンドープ層の各々は、i型アモルファスシリコンカーバイド、i型アモルファスシリコンナイトライド、i型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、i型アモルファスシリコンオキサイド、i型アモルファスシリコンおよびi型アモルファスシリコンゲルマニウムのいずれかからなる、請求項5に記載の光電変換素子。   Each of the first and second non-doped layers includes i-type amorphous silicon carbide, i-type amorphous silicon nitride, i-type amorphous silicon carbon nitride, i-type amorphous silicon oxide, i-type amorphous silicon, and i-type amorphous silicon germanium. The photoelectric conversion element according to claim 5, comprising any of the following. 前記第1の非晶質膜は、厚み方向の全体に亘って前記第1の不純物層を含み、
前記第2の非晶質膜は、
前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、i型の導電型を有するノンドープ層と、
前記ノンドープ層に接して設けられた前記第2の不純物層とを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The first amorphous film includes the first impurity layer over the entire thickness direction,
The second amorphous film is
A non-doped layer provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and having an i-type conductivity;
The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-4 containing the said 2nd impurity layer provided in contact with the said non-doped layer.
前記第1の非晶質膜は、
前記半導体基板の一方の表面に接して設けられ、i型の導電型を有するノンドープ層と、
前記ノンドープ層に接して設けられた前記第1の不純物層とを含み、
前記第2の非晶質膜は、厚み方向の全体に亘って前記第2の不純物層を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The first amorphous film includes:
A non-doped layer provided in contact with one surface of the semiconductor substrate and having an i-type conductivity;
Including the first impurity layer provided in contact with the non-doped layer,
5. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the second amorphous film includes the second impurity layer over the entire thickness direction. 6.
前記ノンドープ層は、i型アモルファスシリコンカーバイド、i型アモルファスシリコンナイトライド、i型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、i型アモルファスシリコンオキサイド、i型アモルファスシリコンおよびi型アモルファスシリコンゲルマニウムのいずれかからなる、請求項7または請求項8に記載の光電変換素子。   The non-doped layer is made of any one of i-type amorphous silicon carbide, i-type amorphous silicon nitride, i-type amorphous silicon carbon nitride, i-type amorphous silicon oxide, i-type amorphous silicon, and i-type amorphous silicon germanium. The photoelectric conversion element of Claim 7 or Claim 8. 前記半導体基板は、n型単結晶シリコンからなり、
前記第1の不純物層は、p型の導電型を有し、
前記第2の不純物層は、n型の導電型を有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The semiconductor substrate is made of n-type single crystal silicon,
The first impurity layer has p-type conductivity.
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the second impurity layer has an n-type conductivity type.
前記第1の不純物層は、p型アモルファスシリコンカーバイド、p型アモルファスシリコンナイトライド、p型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、p型アモルファスシリコンオキサイド、p型アモルファスシリコン、p型アモルファスシリコンゲルマニウムおよびp型アモルファスゲルマニウムのいずれかからなり、
前記第2の不純物層は、n型アモルファスシリコンカーバイド、n型アモルファスシリコンナイトライド、n型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、n型アモルファスシリコンオキサイド、n型アモルファスシリコン、n型アモルファスシリコンゲルマニウムおよびn型アモルファスゲルマニウムのいずれかからなる、請求項10に記載の光電変換素子。
The first impurity layer includes p-type amorphous silicon carbide, p-type amorphous silicon nitride, p-type amorphous silicon carbon nitride, p-type amorphous silicon oxide, p-type amorphous silicon, p-type amorphous silicon germanium, and p-type amorphous germanium. Consisting of either
The second impurity layer includes n-type amorphous silicon carbide, n-type amorphous silicon nitride, n-type amorphous silicon carbon nitride, n-type amorphous silicon oxide, n-type amorphous silicon, n-type amorphous silicon germanium, and n-type amorphous germanium. The photoelectric conversion element according to claim 10, comprising any of the following.
前記半導体基板は、p型単結晶シリコンからなり、
前記第1の不純物層は、n型の導電型を有し、
前記第2の不純物層は、p型の導電型を有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The semiconductor substrate is made of p-type single crystal silicon,
The first impurity layer has n-type conductivity.
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the second impurity layer has a p-type conductivity type.
前記第1の不純物層はは、n型アモルファスシリコンカーバイド、n型アモルファスシリコンナイトライド、n型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、n型アモルファスシリコンオキサイド、n型アモルファスシリコン、n型アモルファスシリコンゲルマニウムおよびn型アモルファスゲルマニウムのいずれかからなり、
前記第2の不純物層はは、p型アモルファスシリコンカーバイド、p型アモルファスシリコンナイトライド、p型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、p型アモルファスシリコンオキサイド、p型アモルファスシリコン、p型アモルファスシリコンゲルマニウムおよびp型アモルファスゲルマニウムのいずれかからなる、請求項12に記載の光電変換素子。
The first impurity layer includes n-type amorphous silicon carbide, n-type amorphous silicon nitride, n-type amorphous silicon carbon nitride, n-type amorphous silicon oxide, n-type amorphous silicon, n-type amorphous silicon germanium, and n-type amorphous. Made of either germanium,
The second impurity layer includes p-type amorphous silicon carbide, p-type amorphous silicon nitride, p-type amorphous silicon carbon nitride, p-type amorphous silicon oxide, p-type amorphous silicon, p-type amorphous silicon germanium, and p-type amorphous. The photoelectric conversion element according to claim 12, comprising any one of germanium.
第1の導電型を有する単結晶シリコンからなる半導体基板の一方の表面に接して、前記第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第1の不純物層を少なくとも含む第1の非晶質膜を形成する第1の工程と、
前記半導体基板の面内方向において前記第1の非晶質膜に隣接して前記半導体基板の一方の表面に接して、前記第1の導電型を有する第2の不純物層を少なくとも含む第2の非晶質膜を形成する第2の工程と、
前記第1および第2の不純物層の少なくとも一方の不純物層において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去する第3の工程と、
前記一部分が除去された前記少なくとも一方の不純物層に接して電極を形成する第4の工程とを備える光電変換素子の製造方法。
A first non-layer including at least a first impurity layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type in contact with one surface of the semiconductor substrate made of single crystal silicon having the first conductivity type. A first step of forming a crystalline film;
A second impurity layer including at least a second impurity layer having the first conductivity type in contact with one surface of the semiconductor substrate adjacent to the first amorphous film in an in-plane direction of the semiconductor substrate; A second step of forming an amorphous film;
A third step of removing a portion of at least one of the first and second impurity layers in the in-plane direction of the semiconductor substrate;
And a fourth step of forming an electrode in contact with the at least one impurity layer from which the part has been removed.
前記第3の工程において、前記第1の不純物層において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去し、前記第2の不純物層において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去せず、
前記第4の工程において、前記一部分が除去された第1の不純物層に接して第1の電極を形成し、前記第2の不純物層に接して第2の電極を形成する、請求項14に記載の光電変換素子の製造方法。
In the third step, the first impurity layer is partially removed in the in-plane direction of the semiconductor substrate, and the second impurity layer is not removed in the in-plane direction of the semiconductor substrate;
15. In the fourth step, the first electrode is formed in contact with the first impurity layer from which the part has been removed, and the second electrode is formed in contact with the second impurity layer. The manufacturing method of the photoelectric conversion element of description.
前記第3の工程において、前記第1の不純物層において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去せず、前記第2の不純物層において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去し、
前記第4の工程において、第1の不純物層に接して第1の電極を形成し、前記一部分が除去された第2の不純物層に接して第2の電極を形成する、請求項14に記載の光電変換素子の製造方法。
In the third step, a part of the first impurity layer in the in-plane direction of the semiconductor substrate is not removed, and a part of the second impurity layer in the in-plane direction of the semiconductor substrate is removed;
The said 4th process WHEREIN: A 1st electrode is formed in contact with a 1st impurity layer, and a 2nd electrode is formed in contact with the 2nd impurity layer from which the said part was removed. Manufacturing method of the photoelectric conversion element.
前記第3の工程において、前記第1および第2の不純物層の両方において前記半導体基板の面内方向における一部分を除去し、
前記第4の工程において、前記一部分が除去された第1の不純物層に接して第1の電極を形成し、前記一部分が除去された第2の不純物層に接して第2の電極を形成する、請求項14に記載の光電変換素子の製造方法。
In the third step, removing a part of the first and second impurity layers in the in-plane direction of the semiconductor substrate;
In the fourth step, a first electrode is formed in contact with the first impurity layer from which the part has been removed, and a second electrode is formed in contact with the second impurity layer from which the part has been removed. The manufacturing method of the photoelectric conversion element of Claim 14.
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