JP2013235970A

JP2013235970A - 光電変換素子

Info

Publication number: JP2013235970A
Application number: JP2012107567A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hieda; 健稗田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-21

Abstract

【課題】本発明の目的は、光電変換素子を製造するときの工程数を少なくすることである。
【解決手段】表面側から入射した光を電気に変換する光電変換素子（１０）の製造方法であって、不純物を含む珪酸塩ガラス膜（１４）をシリコン基板（１２）の表面に接触させて形成する工程と、不純物を含む珪酸塩ガラス膜（１４）を形成した後で、シリコン基板（１２）を熱処理する工程と、シリコン基板（１２）を熱処理した後で、シリコン基板（１２）に接触する電極（１６ｎ、１６ｐ）を形成する工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子に関し、特にシリコン基板の受光面側に不純物が拡散された拡散領域を有する太陽電池に関する。

近年、光電変換素子としての太陽電池が注目されている。太陽電池には、例えば、結晶シリコン太陽電池がある。

結晶シリコン太陽電池は、例えば、特開２００９−１４７０７０号公報に開示されている。上記公報に記載されているように、結晶シリコン太陽電池には、受光面及び裏面のそれぞれに電極が配置された太陽電池と、裏面のみに電極が配置された太陽電池とがある。

受光面及び裏面のそれぞれに電極が配置された太陽電池では、シリコン基板の受光面側において、シリコン基板の導電型と反対の導電型を有する不純物が拡散された拡散領域が形成される。これにより、シリコン基板の受光面の近傍において、ｐｎ接合が形成される。

裏面のみに電極が配置された太陽電池では、変換効率を向上させるために、シリコン基板の受光面側において、シリコン基板の導電型と同じ導電型を有する不純物が拡散された拡散領域が形成される。

何れの太陽電池においても、受光面側に拡散領域を形成する方法としては、例えば、塗布拡散法や気相拡散法がある。塗布拡散法は、不純物を含む溶液をシリコン基板の受光面に塗布した後、シリコン基板を加熱する方法である。気相拡散法は、不純物を含むガスの雰囲気下でシリコン基板を加熱する方法である。

何れの拡散法においても、拡散領域を形成するときに、不純物を含むシリケートガラス層や不純物のシリサイド層が形成される。そのため、これらを除去した後で、受光面側にパッシベーション膜を形成する必要がある。その結果、太陽電池を製造するときの工程数が増える。

特開２００９−１４７０７０号公報

本発明の目的は、光電変換素子を製造するときの工程数を少なくすることである。

本発明の一実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、表面側から入射した光を電気に変換する光電変換素子の製造方法であって、不純物を含む珪酸塩ガラス膜をシリコン基板の表面に接触させて形成する工程と、不純物を含む珪酸塩ガラス膜を形成した後で、シリコン基板を熱処理する工程と、シリコン基板を熱処理した後で、シリコン基板に接触する電極を形成する工程とを備える。

本発明の一実施形態に係る光電変換素子の製造方法によれば、光電変換素子を製造するときの工程数を少なくできる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子の概略構成の一例を示す断面図である。図２Ａは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面上にＰＳＧ膜が形成され、且つ、シリコン基板の裏面上にＰＳＧ膜とＮＳＧ膜とが積層された状態を示す断面図である。図２Ｂは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の裏面上に積層されたＰＳＧ膜とＮＳＧ膜とがパターニングされた状態を示す断面図である。図２Ｃは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の裏面及びＮＳＧ膜がＢＳＧで覆われた状態を示す断面図である。図２Ｄは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面側に高濃度領域が形成され、且つ、シリコン基板の裏面側にｎ型拡散領域とｐ型拡散領域とが形成された状態を示す断面図である。図２Ｅは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ｎ型拡散領域及びｐ型拡散領域を形成するための拡散源を除去した状態を示す断面図である。図２Ｆは、図１に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の裏面上に電極ペーストが形成された状態を示す断面図である。図３は、本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子の概略構成の一例を示す断面図である。図４Ａは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面上にＰＳＧ膜が形成された状態を示す断面図である。図４Ｂは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面側に拡散領域が形成された状態を示す断面図である。図４Ｃは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の裏面上に真性非晶質シリコン層とｐ型非晶質シリコン層とが積層された状態を示す断面図である。図４Ｄは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ｐ型非晶質シリコン層上にレジストパターンが形成された状態を示す断面図である。図４Ｅは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ｐ型非晶質シリコン層の一部がエッチングされた状態を示す断面図である。図４Ｆは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、真性非晶質シリコン層及びｐ型非晶質シリコン層がｎ型非晶質シリコン層で覆われた状態を示す断面図である。図４Ｇは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ｐ型非晶質シリコン層上のレジストパターンが除去された状態を示す断面図である。図４Ｈは、図３に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ｐ型非晶質シリコン層上及びｎ型非晶質シリコン層上に電極ペーストが形成された状態を示す断面図である。図５は、本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子の概略構成の一例を示す断面図である。図６Ａは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面上にＰＳＧ膜が形成され、シリコン基板の裏面上にＢＳＧ膜が形成された状態を示す断面図である。図６Ｂは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ＢＳＧ膜がパターニングされた状態を示す断面図である。図６Ｃは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の受光面側にｎ型拡散領域が形成され、シリコン基板の裏面側にｐ型拡散領域が形成された状態を示す断面図である。図６Ｄは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ＢＳＧ膜が除去された状態を示す断面図である。図６Ｅは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、シリコン基板の裏面にパッシベーション膜が形成された状態を示す断面図である。図６Ｆは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、ＰＳＧ膜及びパッシベーション膜にコンタクトホールが形成された状態を示す断面図である。図６Ｅは、図５に示す光電変換素子の製造方法を説明するための断面図であって、電極ペーストが形成された状態を示す断面図である。

シリコン基板が熱処理されるとき、シリコン基板の表面には、不純物を含む珪酸塩ガラス膜が接触している。そのため、シリコン基板が熱処理されることにより、珪酸塩ガラス膜に含まれる不純物が、シリコン基板内に拡散する。その結果、不純物が拡散された拡散領域が、シリコン基板の表面側に形成される。

ここで、シリコン基板の熱処理が終了したら、電極が形成される。つまり、電極が形成された状態では、珪酸塩ガラス膜がシリコン基板の表面に残っている。

珪酸塩ガラス膜は、表面パッシベーション膜として機能する。つまり、珪酸塩ガラス膜を除去した後で、表面パッシベーション膜を別途形成する必要がない。その結果、光電変換素子の製造工程を少なくできる。

以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。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り返さない。なお、以下で参照する図面においては、説明を分かりやすくするために、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態］
図１には、本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子１０が示されている。光電変換素子１０は、裏面接合型の太陽電池である。

［光電変換素子の全体構成］
光電変換素子１０は、シリコン基板１２と、珪酸塩ガラス膜としてのＰＳＧ（Phosphorus Silicate Glass）膜１４と、電極（第１電極）１６ｎ、と、電極（第２電極）１６ｐとを備える。シリコン基板１２は、ｎ型の単結晶シリコン基板からなり、高濃度領域（拡散領域）１８と、ｎ型拡散領域（第１半導体層としての第１拡散領域）２０ｎと、ｐ型拡散領域（第２半導体層としての第２拡散領域）２０ｐとを含む。シリコン基板１２の厚さは、例えば、１００〜３００μｍである。シリコン基板１２の比抵抗は、例えば、１．０〜１０．０Ω・ｃｍである。

シリコン基板１２の受光面（表面）側には、高濃度領域１８が形成されている。高濃度領域１８は、ｎ型の不純物がシリコン基板１２よりも高濃度に拡散された領域である。高濃度領域１８は、ＦＳＦ（Front Surface Field）として機能する。高濃度領域１８の不純物濃度は、例えば、１×１０^１９ｃｍ^−３〜１×１０^２０ｃｍ^−３である。高濃度領域１８の深さ寸法（図１の上下方向の寸法）は、例えば、０．３μｍである。

シリコン基板１２の受光面（表面）は、ＰＳＧ膜１４で覆われている。ＰＳＧ膜１４は、シリコン基板１２の表面のパッシベーション膜として機能するとともに、高濃度領域１８を形成するときの拡散源として機能する。ＰＳＧ膜１４の膜厚は、例えば、３０〜１００ｎｍである。

シリコン基板１２の裏面側（図１の下面側）には、ｎ型拡散領域２０ｎと、ｐ型拡散領域２０ｐとが、シリコン基板１２の面内方向に交互に形成されている。図１に示す例では、ｎ型拡散領域２０ｎとｐ型拡散領域２０ｐの何れもが、図１の紙面に垂直な方向に延びている。

ｎ型拡散領域２０ｎの不純物濃度は、例えば、１×１０^１８ｃｍ^−３〜１×１０^１９ｃｍ^−３である。ｎ型拡散領域２０ｎの深さ寸法（図１の上下方向の寸法）は、例えば、０．３μｍである。

ｐ型拡散領域２０ｐの不純物濃度は、例えば、１×１０^１８ｃｍ^−３〜１×１０^１９ｃｍ^−３である。ｐ型拡散領域２０ｐの深さ寸法（図１の上下方向の寸法）は、例えば、０．３μｍである。

シリコン基板１２の面内方向において、ｎ型拡散領域２０ｎの幅寸法は、ｐ型拡散領域２０ｐの幅寸法よりも小さい。ｎ型拡散領域２０ｎの面積とｐ型拡散領域２０ｐの面積との和に対するｐ型拡散領域２０ｐの面積の割合（ｐ型拡散領域２０ｐの面積率）が高いほど、光生成された少数キャリア（正孔）が、ｐ型拡散領域２０ｐに到達するまでに移動しなくてはならない距離が減少する。そのため、ｐ型拡散領域２０ｐに到達するまでに再結合する正孔の数が減少し、短絡光電流が増加する。したがって、光電変換素子１０の変換効率が向上する。好ましいｐ型拡散領域２０ｐの面積率は、６３〜９０％である。

ｎ型拡散領域２０ｎ上には、電極１６ｎが形成されている。ｐ型拡散領域２０ｐ上には、電極１６ｐが形成されている。これらの電極１６ｎ、１６ｐは、例えば、銀である。

［光電変換素子の製造方法］
続いて、図２Ａ〜図２Ｆを参照しながら、光電変換素子１０の製造方法について説明する。

先ず、図２Ａに示すように、シリコン基板１２の受光面上にＰＳＧ膜１４を形成し、シリコン基板１２の裏面上にＰＳＧ膜２１とＮＳＧ(Non-doped Silicate Glass)膜２３とを積層する。

ＰＳＧ膜１４、ＰＳＧ膜２１及びＮＳＧ膜２３は、例えば、常圧ＣＶＤ（Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition：ＡＰＣＶＤ）によって形成される。

続いて、ＰＳＧ膜２１及びＮＳＧ膜２３をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングによって実施される。これにより、図２Ｂに示すように、シリコン基板１２の裏面上の一部にＰＳＧ膜２１１及びＮＳＧ膜２３１が形成される。

続いて、図２Ｃに示すように、ＮＳＧ膜２３１上にＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜２５１を形成し、シリコン基板１２の裏面上にＢＳＧ膜２５２を形成する。ＢＳＧ膜２５１、２５２は、例えば、常圧ＣＶＤによって形成される。

続いて、シリコン基板１２を熱処理する。熱処理は、例えば、不活性ガス雰囲気下において、８００℃で１時間行う。これにより、図２Ｄに示すように、シリコン基板１２の受光面側に高濃度領域１８が形成され、シリコン基板１２の裏面側にｎ型拡散領域２０ｎとｐ型拡散領域２０ｐとが形成される。

続いて、図２Ｅに示すように、ＰＳＧ膜２１１、ＮＳＧ膜２３１及びＢＳＧ膜２５１、２５２をエッチングによって除去する。

続いて、図２Ｆに示すように、ｎ型拡散領域２０ｎ上に金属ペースト２７ｎを形成するとともに、ｐ型拡散領域２０ｐ上に金属ペースト２７ｐを形成する。金属ペースト２７ｎ、２７ｐは、例えば、スクリーン印刷法によって形成される。

続いて、シリコン基板１２を熱処理する。これにより、金属ペースト２７ｎ、２７ｐが焼成される。その結果、図１に示す光電変換素子１０が得られる。

このような光電変換素子１０の製造方法においては、高濃度領域１８を形成するときの拡散源として機能するＰＳＧ膜１４が、表面パッシベーション膜として機能する。そのため、高濃度領域１８を形成した後、ＰＳＧ膜１４を除去する必要がない。その結果、光電変換素子１０の製造工程を少なくできる。

[第２の実施形態]
図３には、本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子３０が示されている。光電変換素子３０は、裏面接合型の太陽電池である。

[光電変換素子の全体構成]
光電変換素子３０においては、シリコン基板１２の代わりに、シリコン基板３２が採用されている。シリコン基板３２は、ｎ型拡散領域２０ｎ及びｐ型拡散領域２０ｐを備えていない点を除いて、シリコン基板１２と同じである。

光電変換素子３０は、真性非晶質シリコン層（真性非晶質半導体層）３４ｉ、ｎ型非晶質シリコン層（第１非晶質半導体層）３４ｎおよびｐ型非晶質シリコン層（第２非晶質半導体層）３４ｐをさらに備える。真性非晶質シリコン層３４ｉは、シリコン基板３２の裏面上に形成されている。ｎ型非晶質シリコン層３４ｎおよびｐ型非晶質シリコン層３４ｐは、真性非晶質シリコン層３４ｉに接して、シリコン基板３２の面内方向に交互に形成されている。ｎ型非晶質シリコン層３４ｎ上には、電極１６ｎが形成されている。ｐ型非晶質シリコン層３４ｐ上には、電極１６ｐが形成されている。

真性非晶質シリコン層３４ｉは、例えば、ｉ型アモルファスシリコン（ｉ型ａ‐Ｓｉ）からなる。真性非晶質シリコン層３４ｉはシリコン基板３２の裏面全体に形成されている。真性非晶質シリコン層３４ｉの厚さは、例えば、１０ｎｍである。

ｎ型非晶質シリコン層３４ｎは、例えば、ｎ型不純物（例えば、リン）を含むｎ型ａ‐Ｓｉからなる。ｎ型非晶質シリコン層３４ｎの厚さは、例えば、１０ｎｍである。

ｐ型非晶質シリコン層３４ｐは、例えば、ｐ型不純物（例えば、ボロン）を含むｐ型ａ‐Ｓｉからなる。ｐ型非晶質シリコン層３４ｐの厚さは、例えば、１０ｎｍである。

シリコン基板３２の面内方向において、ｎ型非晶質シリコン層３４ｎの幅寸法は、ｐ型非晶質シリコン層３４ｐの幅寸法よりも小さい。ｎ型非晶質シリコン層３４ｎの面積とｐ型非晶質シリコン層３４ｐの面積との和に対するｐ型非晶質シリコン層３４ｐの面積の割合（ｐ型非晶質シリコン層３４ｐの面積率）は、６３〜９０％である。

［光電変換素子の製造方法］
図４Ａ〜図４Ｈを参照しながら、光電変換素子３０の製造方法について説明する。

先ず、図４Ａに示すように、シリコン基板３２の受光面上にＰＳＧ膜１４を形成した後、シリコン基板３２を熱処理する。これにより、図４Ｂに示すように、シリコン基板３２の受光面側に高濃度領域１８が形成される。なお、ＰＳＧ膜１４の形成方法及びシリコン基板３２の熱処理条件は、第１の実施形態で説明した形成方法及び熱処理条件と同じである。

続いて、図４Ｃに示すように、シリコン基板３２の裏面に真性非晶質シリコン層３４ｉとｐ型非晶質シリコン層３５ｐとを積層する。

真性非晶質シリコン層３４ｉは、例えば、プラズマＣＶＤで形成することができる。プラズマＣＶＤで形成する場合、プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス及び水素ガスである。シランガスの流量は、例えば、１０ｓｃｃｍである。水素ガスの流量は、例えば、１００ｓｃｃｍである。シリコン基板３２の温度は、例えば、２００℃である。反応室内の圧力は、例えば、１３．５〜６６５Ｐａである。プラズマＣＶＤ装置が備えるＲＦ電源の出力は、例えば、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ^２である。

ｐ型非晶質シリコン層３５ｐは、例えば、プラズマＣＶＤで形成することができる。プラズマＣＶＤで形成する場合、プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス及び水素希釈されたジボランガスである。シランガスの流量は、例えば、２ｓｃｃｍである。水素ガスの流量は、例えば、４２ｓｃｃｍである。水素希釈されたジボランガスの流量は、例えば、１２ｓｃｃｍである。水素希釈されたジボランガスの濃度は、例えば、０．１％である。シリコン基板３２の温度は、例えば、２００℃である。反応室内の圧力は、例えば、１３．５〜６６５Ｐａである。プラズマＣＶＤ装置が備えるＲＦ電源の出力は、例えば、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ^２である。

続いて、図４Ｄに示すように、マスクとしてのレジストパターン３６をｐ型非晶質シリコン層３５ｐ上の一部に形成する。レジストパターン３６は、例えば、ｐ型非晶質シリコン層３５ｐ上に形成されたレジストをパターニングすることで得られる。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングによって実施される。

続いて、図４Ｅに示すように、ｐ型非晶質シリコン層３５ｐの一部をエッチングによって除去する。これにより、ｐ型非晶質シリコン層３４ｐが形成される。

続いて、図４Ｆに示すように、レジストパターン３６上にｎ型非晶質シリコン層３５１ｎを形成するとともに、真性非晶質シリコン層３４ｉ上にｎ型非晶質シリコン層３５２ｎ（後のｎ型非晶質シリコン層３４ｎ）を形成する。

ｎ型非晶質シリコン層３５１ｎ、３５２ｎは、例えば、プラズマＣＶＤで形成することができる。プラズマＣＶＤで形成する場合、プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス及び水素希釈されたフォスフィンガスである。シランガスの流量は、例えば、２０ｓｃｃｍである。水素ガスの流量は、例えば、１５０ｓｃｃｍである。水素希釈されたフォスフィンガスの流量は、例えば、５０ｓｃｃｍである。水素希釈されたフォスフィンガスの濃度は、例えば、０．２％である。シリコン基板３２の温度は、例えば、２００℃である。反応室内の圧力は、例えば、１３．５〜６６５Ｐａである。プラズマＣＶＤ装置が備えるＲＦ電源の出力は、例えば、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ^２である。

続いて、レジストパターン３６をエッチングによって除去する。これにより、図４Ｇに示すように、ｎ型非晶質シリコン層３４ｎとｐ型非晶質シリコン層３４ｐとが真性非晶質シリコン層３４ｉ上に形成される。

続いて、図４Ｈに示すように、ｎ型非晶質シリコン層３４ｎ上に金属ペースト２７ｎを形成するとともに、ｐ型非晶質シリコン層３４ｐ上に金属ペースト２７ｐを形成した後、シリコン基板３２を熱処理する。これにより、図３に示す光電変換素子３０が得られる。

［第３の実施形態］
図５には、本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子５０が示されている。光電変換素子５０は、結晶シリコン太陽電池である。

［光電変換素子の全体構成］
光電変換素子５０は、シリコン基板５２と、珪酸塩ガラスとしてのＰＳＧ膜５４と、電極（表側電極）５６と、パッシベーション膜５８と、電極（裏側電極）６０とを備える。シリコン基板５２は、ｎ型拡散領域（拡散領域）６２ｎと、ｐ型拡散領域（裏側拡散領域）６２ｐとを含む。

シリコン基板５２は、単結晶シリコン基板であってもよいし、多結晶シリコン基板であってもよい。シリコン基板５２の導電型はｐ型である。シリコン基板５２の厚さは、例えば、１００〜３００μｍである。シリコン基板５２の比抵抗は、例えば、１．０〜１０．０Ω・ｃｍである。

シリコン基板５２の受光面（図５の上面）側には、ｎ型不純物が拡散されたｎ型拡散領域６２ｎが形成されている。ｎ型不純物は、例えば、リンである。ｎ型拡散領域６２ｎの不純物濃度は、例えば、１×１０^１８〜１×１０^１９ｃｍ^−３である。ｎ型拡散領域６２ｎのシート抵抗は、例えば、５０〜１５０Ω／□である。ｎ型拡散領域６２ｎの深さ寸法（図５の上下方向の寸法）は、例えば、０．３μｍである。

シリコン基板５２の受光面は、ＰＳＧ膜５４で覆われている。ＰＳＧ膜５４は、シリコン基板５２の表面のパッシベーション膜として機能するとともに、ｎ型拡散領域６２ｎを形成するときの拡散源として機能する。ＰＳＧ膜５４の膜厚は、例えば、３０〜１００ｎｍである。

電極５６は、ＰＳＧ膜５４に形成されたコンタクトホール（開口）６４を通じて、ｎ型拡散領域６２ｎの一部に接触して形成されている。電極５６は、例えば、銀である。

シリコン基板５２の裏面（図５の下面）側の一部分には、ｐ型不純物が拡散されたｐ型拡散領域６２ｐが形成されている。ｐ型拡散領域６２ｐは、ＢＳＦ（Back Surface Field）として機能する。ｐ型不純物は、例えば、ホウ素である。ｐ型拡散領域６２ｐの不純物濃度は、例えば、１×１０^２０ｃｍ^−３以上である。ｐ型拡散領域６２ｐのシート抵抗は、例えば、２０Ω／□である。ｐ型拡散領域６２ｐの幅寸法（図５の左右方向の寸法）は、例えば、３０〜１００μｍである。ｐ型拡散領域６２ｐの幅寸法は、例えば、隣り合う２つのｐ型拡散領域６２ｐの間隔、シリコン基板５２の比抵抗、コンタクトホール６６の大きさ、電極６０とｐ型拡散領域６２ｐとの接触抵抗に応じて、適宜、設定される。ｐ型拡散領域６２ｐの深さ寸法は、例えば、０．３〜０．５μｍである。

シリコン基板５２の裏面（図５の下面）は、パッシベーション膜５８で覆われている。パッシベーション膜５８は、例えば、窒化珪素膜である。パッシベーション膜５８の膜厚は、例えば、５０〜１５０ｎｍである。

パッシベーション膜５８は、電極６０で覆われている。電極６０は、例えば、銀である。電極６０は、パッシベーション膜５８に形成されたコンタクトホール６６を通じて、ｐ型拡散領域６２ｐに接続されている。このことから明らかなように、本実施形態では、ＢＳＲ（Back Surface Reflector）構造が採用されている。

［光電変換素子の製造方法］
続いて、図６Ａ〜図６Ｇを参照しながら、光電変換素子５０の製造方法について説明する。

先ず、図６Ａに示すように、シリコン基板５２の受光面上にＰＳＧ膜５４を形成し、シリコン基板５２の裏面上にＢＳＧ膜６７を形成する。ＰＳＧ膜５４及びＢＳＧ膜６７は、例えば、常圧ＣＶＤによって形成される。

続いて、ＢＳＧ膜６７をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングによって実施される。これにより、図６Ｂに示すように、シリコン基板５２の裏面上の一部だけにＢＳＧ膜６９が残る。

続いて、シリコン基板５２を熱処理する。これにより、図６Ｃに示すように、シリコン基板５２の受光面側にｎ型拡散領域６０ｎが形成され、シリコン基板５２の裏面側にｐ型拡散領域６０ｐが形成される。

続いて、図６Ｄに示すように、ＢＳＧ膜６９をエッチングによって除去する。

続いて、図６Ｅに示すように、シリコン基板５２の裏面上にパッシベーション膜５８を形成する。パッシベーション膜５８は、例えば、プラズマＣＶＤによって形成される。

続いて、図６Ｆに示すように、ＰＳＧ膜５４及びパッシベーション膜５８をパターニングする。これにより、ＰＳＧ膜５４にコンタクトホール６４が形成されるとともに、パッシベーション膜５８にコンタクトホール６６が形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングによって実施される。

続いて、図６Ｇに示すように、電極５６，６０を形成する。これにより、目的とする光電変換素子５０が得られる。

電極５６の形成方法は、例えば、以下のとおりである。先ず、スクリーン印刷法等により、銀ペーストをコンタクトホール６４の形成位置に印刷する。その後、銀ペーストを焼成する。このような方法により、電極５６が形成される。

電極６０の形成方法は、例えば、以下のとおりである。先ず、スクリーン印刷法等により、パッシベーション膜２４に銀ペーストを印刷する。その後、銀ペーストを焼成する。このような方法により、電極６０が形成される。

電極５６を形成する際の熱処理と、電極６０を形成する際の熱処理とは、同時に実施してもよいし、異なるタイミングで実施してもよい。

このような光電変換素子５０の製造方法においては、ｎ型拡散領域６２ｎを形成するときの拡散源として機能するＰＳＧ膜５４が、表面パッシベーション膜として機能する。そのため、ｎ型拡散領域６２ｎを形成した後、ＰＳＧ膜５４を除去する必要がない。その結果、光電変換素子５０の製造工程を少なくできる。

以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。

例えば、第１の実施形態において、シリコン基板１２はｐ型の単結晶シリコン基板であってもよい。この場合、シリコン基板１２の面内方向でｐ型拡散領域２０ｐの幅寸法がｎ型拡散領域２０ｎの幅寸法よりも小さくなる。また、ＰＳＧ膜１４の代わりに、ＢＳＧ膜がシリコン基板１２の受光面上に形成される。

第２の実施形態において、シリコン基板３２はｐ型の単結晶シリコン基板であってもよい。この場合、シリコン基板３２の面内方向でｐ型非晶質シリコン層３４ｐの幅寸法がｎ型非晶質シリコン層３４ｎの幅寸法よりも小さくなる。また、ＰＳＧ膜１４の代わりに、ＢＳＧ膜がシリコン基板３２の受光面上に形成される。

第３の実施形態において、シリコン基板５２の導電型はｎ型であってもよい。この場合、ｐ型拡散領域がシリコン基板５２の受光面側に形成され、ｎ型拡散領域がシリコン基板５２の裏面側に形成される。また、ＰＳＧ膜５４の代わりに、ＢＳＧ膜がシリコン基板５２の受光面上に形成される。

第２の実施形態において、真性非晶質シリコン層３４は必須の構成要素ではない。つまり、シリコン基板３２の裏面上にｎ型非晶質シリコン層３４ｎとｐ型非晶質シリコン層３４ｐとが直接形成されていてもよい。

第１の実施形態において、シリコン基板１２の受光面にテクスチャ構造が形成されていてもよい。この場合、シリコン基板１２に入射した光を閉じ込めて、光の利用効率を高めることができる。第２の実施形態及び第３の実施形態においても、同様である。なお、シリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成する場合、シリコン基板の面方位は（１００）が望ましい。これにより、テクスチャ構造の形成が容易になる。

１０：光電変換素子、１２：シリコン基板、１４：ＰＳＧ膜（不純物を含む珪酸塩ガラス）、１６ｎ：電極（第１電極）、１６ｐ：電極（第２電極）、１８：高濃度領域（拡散領域）、２０ｎ：ｎ型拡散領域、２０ｐ：ｐ型拡散領域、３０：光電変換素子、３２：シリコン基板、３４ｉ：真性非晶質シリコン層（真性非晶質半導体層）、３４ｎ：ｎ型非晶質シリコン層（第１非晶質半導体層）、３４ｐ：ｐ型非晶質シリコン層（第２非晶質半導体層）、５０：光電変換素子、５２：シリコン基板、５４：ＰＳＧ膜（不純物を含む珪酸塩ガラス）、５６：電極（表側電極）、６０：電極（裏側電極）、６２ｎ：ｎ型拡散領域（拡散領域）、６２ｐ：ｐ型拡散領域（裏側拡散領域）、６４：コンタクトホール（開口）

Claims

表面側から入射した光を電気に変換する光電変換素子の製造方法であって、
不純物を含む珪酸塩ガラス膜をシリコン基板の表面に接触させて形成する工程と、
前記珪酸塩ガラス膜を形成した後で、前記シリコン基板を熱処理する工程と、
前記シリコン基板を熱処理した後で、前記シリコン基板に接触する電極を形成する工程とを備える、光電変換素子の製造方法。
請求項１に記載の光電変換素子の製造方法であって、
前記シリコン基板を熱処理した後で、前記珪酸塩ガラス膜に開口を形成する工程をさらに備え、
前記電極を形成する工程は、前記開口を通じて、前記シリコン基板に前記電極を接触させる工程である、光電変換素子の製造方法。
表面側から入射した光を電気に変換する光電変換素子であって、
不純物が拡散された拡散領域を表面側に有するシリコン基板と、
前記拡散領域に接して形成され、前記不純物を含む珪酸塩ガラス膜とを備えた、光電変換素子。
請求項３に記載の光電変換素子であって、
前記シリコン基板は、
前記シリコン基板の裏面側に形成され、第１導電型の不純物が拡散された第１拡散領域と、
前記シリコン基板の裏面側において、前記シリコン基板の面内方向で前記第１拡散領域に隣接して形成され、前記第１導電型と反対側の第２導電型の不純物が拡散された第２拡散領域とを備え、
前記光電変換素子は、
前記第１拡散領域に接して形成される第１電極と、
前記第２拡散領域に接して形成される第２電極とをさらに備え、
前記シリコン基板が前記第１導電型を有するとともに、前記拡散領域が前記第１導電型を有する、光電変換素子。
請求項３に記載の光電変換素子であって、
前記シリコン基板の裏面に接して形成された真性非晶質半導体層と、
前記真性非晶質半導体層に接して形成され、第１導電型の不純物を含む非晶質半導体からなる第１非晶質半導体層と、
前記真性非晶質半導体層に接し、且つ、前記シリコン基板の面内方向において前記第１非晶質半導体層に隣接して形成され、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を含む非晶質半導体からなる第２非晶質半導体層と、
前記第１非晶質半導体層に接して形成される第１電極と、
前記第２非晶質半導体層に接して形成される第２電極とをさらに備え、
前記シリコン基板が前記第１導電型を有するとともに、前記拡散領域が前記第１導電型を有する、光電変換素子。
請求項３に記載の光電変換素子であって、
前記珪酸塩ガラス膜に形成された開口を通じて前記拡散領域に接触する表側電極と、
前記シリコン基板の裏面に接触する裏側電極とをさらに備え、
前記シリコン基板が第１導電型を有し、前記拡散領域が前記第１導電型と反対の第２導電型を有する、光電変換素子。
請求項６に記載の光電変換素子であって、
前記シリコン基板は、前記第１導電型の不純物が拡散された裏側拡散領域を裏面側にさらに備え、
前記裏側電極が前記裏側拡散領域に接触する、光電変換素子。