JP2014072209A

JP2014072209A - 光電変換素子および光電変換素子の製造方法

Info

Publication number: JP2014072209A
Application number: JP2012214549A
Authority: JP
Inventors: Chikao Okamoto; 親扶岡本; Takeshi Tsunemi; 剛常深
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】高い特性を有するヘテロ接合型バックコンタクトセルを簡易な製造工程で製造することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供する。
【解決手段】第１導電型の半導体基板の裏面上において、第１導電型非晶質膜と、第２導電型非晶質膜と、第１導電型非晶質膜と第２導電型非晶質膜との間に設けられたｉ型非晶質膜とを有し、第１導電型非晶質膜上に設けられた第１導電型用電極層と、第２導電型非晶質膜上に設けられた第２導電型用電極層とが電気的に絶縁された光電変換素子とその製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関する。

太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類のものがあるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。

現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。

しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、ｎ型の単結晶シリコン基板の裏面上に、ｉ型の非晶質シリコン膜とｐ型の非晶質シリコン膜との積層体と、ｉ型の非晶質シリコン膜とｎ型の非晶質シリコン膜との積層体とを形成し、これらの積層体のｐ型の非晶質シリコン膜上およびｎ型の非晶質シリコン膜上に電極を形成して特性を向上させた太陽電池セル（ヘテロ接合型バックコンタクトセル）の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１０−８０８８７号公報

以下、図１１〜図２７の模式的断面図を参照して、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図１１に示すように、受光面にテクスチャ構造（図示せず）が形成されたｎ型の単結晶シリコンからなるｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面上に、ｉ型の非晶質シリコン膜とｐ型の非晶質シリコン膜とがこの順序に積層されたａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２を形成する。

次に、図１２に示すように、ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の受光面上に、ｉ型の非晶質シリコン膜とｎ型の非晶質シリコン膜とがこの順序に積層されたａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０３を形成する。

次に、図１３に示すように、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の一部の裏面上にフォトレジスト膜１０４を形成する。ここで、フォトレジスト膜１０４は、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の裏面の全面にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって形成される。

次に、図１４に示すように、フォトレジスト膜１０４をマスクとして、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の一部をエッチングすることによって、ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面を露出させる。

次に、図１５に示すように、フォトレジスト膜１０４を除去した後に、図１６に示すように、フォトレジスト膜１０４を除去して露出したａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の裏面およびエッチングにより露出したｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面を覆うようにｉ型の非晶質シリコン膜とｎ型の非晶質シリコン膜とがこの順序に積層されたａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５を形成する。

次に、図１７に示すように、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の一部の裏面上にフォトレジスト膜１０６を形成する。ここで、フォトレジスト膜１０６は、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の裏面の全面にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって形成される。

次に、図１８に示すように、フォトレジスト膜１０６をマスクとして、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の一部をエッチングすることによって、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の裏面を露出させる。

次に、図１９に示すように、フォトレジスト膜１０６を除去した後に、図２０に示すように、フォトレジスト膜１０６を除去して露出したａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の裏面およびエッチングにより露出したａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２の裏面を覆うように透明導電酸化膜１０７を形成する。

次に、図２１に示すように、透明導電酸化膜１０７の一部の裏面上にフォトレジスト膜１０８を形成する。ここで、フォトレジスト膜１０８は、透明導電酸化膜１０７の裏面の全面にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって形成される。

次に、図２２に示すように、フォトレジスト膜１０８をマスクとして、透明導電酸化膜１０７の一部をエッチングすることによって、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２およびａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の裏面を露出させる。

次に、図２３に示すように、フォトレジスト膜１０８を除去した後に、図２４に示すように、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２およびａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の露出した裏面および透明導電酸化膜１０７の一部の裏面を覆うようにフォトレジスト膜１０９を形成する。ここで、フォトレジスト膜１０９は、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層１０２およびａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０５の露出した裏面および透明導電酸化膜１０７の裏面の全面にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって形成される。

次に、図２５に示すように、透明導電酸化膜１０７およびフォトレジスト膜１０９の裏面全面に裏面電極層１１０を形成する。ここで、裏面電極層１１０は、ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面の全面にアルミニウムペーストを塗布した後に焼成することによって形成される。

次に、図２６に示すように、透明導電酸化膜１０７の表面の一部のみに裏面電極層１１０を残すようにして、リフトオフによりフォトレジスト膜１０９および裏面電極層１１０を除去する。

次に、図２７に示すように、ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層１０３の表面上に反射防止膜１１１を形成する。以上により、ヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。

しかしながら、上記のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法においては、フォトレジストの塗布、ならびに露光技術および現像技術によるフォトレジストのパターンニングの工程を４回行なう必要があり、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造工程が非常に煩雑であるという問題があった。また、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性の改善も要望されている。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い特性を有するヘテロ接合型バックコンタクトセルを簡易な製造工程で製造することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することにある。

本発明は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の表面上に設けられた、第１導電型非晶質膜と、第２導電型非晶質膜と、第１導電型非晶質膜と第２導電型非晶質膜との間に設けられたｉ型非晶質膜と、第１導電型非晶質膜上に設けられた第１導電型用電極層と、第２導電型非晶質膜上に設けられた第２導電型用電極層と、第１導電型用電極層と第２導電型用電極層とが電気的に絶縁されている光電変換素子である。

ここで、本発明の光電変換素子においては、第１導電型用電極層および第２導電型用電極層が、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を含むことが好ましい。

また、本発明の光電変換素子は、半導体基板の表面の反対側の表面上に反射防止膜をさらに備えていることが好ましい。

また、本発明の光電変換素子においては、反射防止膜が、窒化シリコン、酸化アルミニウムおよびＩＴＯからなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。

さらに、本発明は、第１導電型の半導体基板の一方の表面上に第２導電型非晶質膜を形成する工程と、第２導電型非晶質膜の一部の表面上に第１のマスク材を設置する工程と、第１のマスク材をマスクとして第２導電型非晶質膜を除去する工程と、第２導電型非晶質膜および第１のマスク材を覆うように第１導電型非晶質膜を形成する工程と、第１のマスク材を除去することによって第２導電型非晶質膜の表面を露出させる工程と、第１導電型非晶質膜と第２導電型非晶質膜との境界上に第２のマスク材を設置する工程と、第２のマスク材を設置した後の半導体基板の表面側の全面に電極層を形成する工程と、第２のマスク材および第２のマスク材上の電極層を除去する工程と、を含む、光電変換素子の製造方法である。

ここで、本発明の光電変換素子の製造方法は、第２導電型非晶質膜を形成する工程よりも前に半導体基板の表面の全面にｉ型非晶質膜を形成する工程をさらに含むことが好ましい。

また、本発明の光電変換素子の製造方法において、第１のマスク材を設置する工程は、フォトエッチングまたはスクリーン印刷を用いて行なわれることが好ましい。

また、本発明の光電変換素子の製造方法において、第２のマスク材を設置する工程は、メタルマスクを用いて行なわれることが好ましい。

本発明によれば、高い特性を有するヘテロ接合型バックコンタクトセルを簡易な製造工程で製造することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することができる。

実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、ｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面である裏面の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなる第１のｉ型非晶質膜２と、半導体基板１の裏面の他の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなる第２のｉ型非晶質膜８と、第１のｉ型非晶質膜２の裏面の一部の領域上に設けられたｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜３と、第２のｉ型非晶質膜８の裏面の一部の領域上に設けられたｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜９と、を備えている。

第２のｉ型非晶質膜８は半導体基板１の裏面に接するようにして設けられているが、第１のｉ型非晶質膜２との界面において半導体基板１の裏面側に屈曲させられている。この第２のｉ型非晶質膜８の屈曲させられた部分が、第２導電型非晶質膜３と第１導電型非晶質膜９との間に挿入されており、第２導電型非晶質膜３と第１導電型非晶質膜９とを電気的に絶縁している。

第１導電型非晶質膜９の裏面の一部の領域上には、第１の電極層１１と第２の電極層１２との積層体からなる第１導電型用電極層２１が設けられている。また、第２導電型非晶質膜３の裏面の一部の領域上には、第１の電極層１１と第２の電極層１２との積層体からなる第２導電型用電極層２２が設けられている。第１導電型用電極層２１と第２導電型用電極層２２との間には空隙が設けられており、この空隙によって、第１導電型用電極層２１と第２導電型用電極層２２とが、電気的に絶縁されている。

また、半導体基板１の他方の表面である受光面（裏面の反対側の表面）の全面には反射防止膜１３が設けられている。なお、半導体基板１の受光面には、テクスチャ構造（図示せず）が形成されていてもよい。

以下、図２〜図１０の模式的断面図を参照して、実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、半導体基板１の受光面上に反射防止膜１３をたとえばスパッタリング法またはプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により積層する。

半導体基板１としてはｎ型単結晶シリコンからなる基板に限定されず、たとえば従来から公知の半導体基板などを用いてもよい。また、半導体基板１の受光面のテクスチャ構造は、たとえば、半導体基板１の受光面の全面をテクスチャエッチングすることなどにより形成することができる。

半導体基板１の厚さは、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができ、好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。また、半導体基板１の比抵抗も、特に限定されないが、たとえば０．１Ω・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下とすることができる。

反射防止膜１３としては、たとえば、窒化シリコン、酸化アルミニウムおよびＩＴＯからなる群から選択された少なくとも１種を含む膜を用いることができる。反射防止膜１３が単層からなる場合には、反射防止膜１３としては、たとえば窒化シリコン膜を用いることができる。また、反射防止膜１３が複数層からなる場合には、反射防止膜１３としては、たとえば酸化アルミニウム膜と窒化シリコン膜との積層体、または酸化アルミニウム膜とＩＴＯ膜との積層体を用いることができる。また、反射防止膜１３の膜厚は、たとえば１００ｎｍ程度とすることができる。

次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなる第１のｉ型非晶質膜２をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、第１のｉ型非晶質膜２の裏面の全面にｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。

第１のｉ型非晶質膜２としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第１のｉ型非晶質膜２の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

第２導電型非晶質膜３としては、ｐ型のアモルファスシリコンに限定されず、たとえば従来から公知のｐ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第２導電型非晶質膜３の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

第２導電型非晶質膜３に含まれるｐ型不純物としては、たとえばボロンを用いることができ、第２導電型非晶質膜３のｐ型不純物濃度は、たとえば５×１０¹⁹個／ｃｍ³程度とすることができる。

なお、本明細書において「ｉ型」とは、ｎ型またはｐ型の不純物を意図的にドーピングしていないことを意味しており、たとえばヘテロ接合型バックコンタクトセルの作製後にｎ型またはｐ型の不純物が不可避的に拡散することなどによってｎ型またはｐ型の導電型を示すこともあり得る。

また、本明細書において「アモルファスシリコン」には、水素化アモルファスシリコンなどのシリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されたものも含まれる。

次に、図４に示すように、第２導電型非晶質膜３の裏面の一部の領域上に第１のマスク材７を設置する。

第１のマスク材７は、特に限定されず、たとえば従来から公知のレジスト膜を用いることができる。

第１のマスク材７の設置方法は、特に限定されず、たとえばフォトリソグラフィまたはスクリーン印刷を用いて行なうことができる。たとえば、第１のマスク材７をフォトリソグラフィにより設置する場合には、第２導電型非晶質膜３の裏面の全面にフォトレジストを塗布した後、フォトレジストの一部を露光し、現像することによって、フォトレジストのパターンニングを行ない、第２導電型非晶質膜３の裏面の一部の領域上にフォトレジストの残部となる第１のマスク材７を設置することができる。

また、たとえば、第１のマスク材７をスクリーン印刷を用いて設置する場合には、所定のパターンを有するスクリーンを用いて第１のマスク材７を印刷することにより、第２導電型非晶質膜３の裏面の一部の領域上に第１のマスク材７を設置することができる。

次に、図５に示すように、第１のマスク材７をマスクとして、第１のマスク材７から露出している部分の第１のｉ型非晶質膜２および第２導電型非晶質膜３を除去することによって、半導体基板１の裏面の一部を露出させる。

第１のｉ型非晶質膜２および第２導電型非晶質膜３の除去方法は、特に限定されず、たとえばウエットエッチング、ドライエッチングまたはこれらを組み合わせた方法などを用いることができる。

次に、図６に示すように、第１のマスク材７、および露出した半導体基板１の裏面を覆うようにして、ｉ型のアモルファスシリコンからなる第２のｉ型非晶質膜８およびｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜９をこの順にたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。

第２のｉ型非晶質膜８としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第２のｉ型非晶質膜８の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

第１導電型非晶質膜９としては、ｎ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第１導電型非晶質膜９の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

第１導電型非晶質膜９に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができ、第１導電型非晶質膜９のｎ型不純物濃度は、たとえば５×１０¹⁹個／ｃｍ³程度とすることができる。

次に、図７に示すように、第１のマスク材７を除去することによって、第１のマスク材７とともに、第１のマスク材７上の第２のｉ型非晶質膜８および第１導電型非晶質膜９を除去する。これにより、第１のマスク材７で覆われていた第２導電型非晶質膜３の裏面が露出する。

第１のマスク材７を除去する方法は特に限定されないが、たとえば、第１のマスク材７を溶解することが可能な溶液を用いて第１のマスク材７を溶解して除去する方法などを用いることができる。

次に、図８に示すように、第１導電型非晶質膜９と第２導電型非晶質膜３との境界を跨ぐようにして第２のマスク材１０を設置する。図８に示すように、第１導電型非晶質膜９と第２導電型非晶質膜３との間には、第２のｉ型非晶質膜８の屈曲部分が挿入されているため、第２のマスク材１０は、厳密には、第２導電型非晶質膜３と第２のｉ型非晶質膜８との境界、第２のｉ型非晶質膜８の屈曲部分、および第２のｉ型非晶質膜８と第１導電型非晶質膜９との境界を跨ぐようにして設置される。

第２のマスク材１０の材質および設置方法は、特に限定されないが、第２のマスク材１０として、第１導電型非晶質膜９と第２導電型非晶質膜３との境界を跨ぐ位置をマスクするようにパターニングされたメタルマスクを用いることが好ましい。この場合には、第２のマスク材１０を容易に設置することができるとともに、後述する電極層の形成後における第２のマスク材１０の除去も容易に行なうことができるため、ヘテロ接合型バックコンタクトセルをより簡易な製造工程で製造することが可能となる。

次に、図９に示すように、第２のマスク材１０を設置した後の半導体基板１の裏面側の全面に第１の電極層１１を積層し、その後、図１０に示すように、第２の電極層１２を積層する。

第１の電極層１１としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができ、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などを用いることができる。

第２の電極層１２としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができるが、なかでも、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を用いることが好ましい。アルミニウムおよび銀は、長波長領域の光の反射率がＴｉＯ₂よりも高いため、半導体基板１における長波長領域の光の感度が向上するため、半導体基板１を薄く形成することができる。

第１の電極層１１の厚さおよび第２の電極層１２の厚さは、特に限定されないが、第１の電極層１１の厚さはたとえば８０ｎｍ以下とすることができ、第２の電極層１２の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。

また、第１の電極層１１および第２の電極層１２の積層方法は、特に限定されないが、第１の電極層１１および第２の電極層１２の少なくとも一方が蒸着法により積層されることが好ましい。第１の電極層１１および第２の電極層１２の少なくとも一方を蒸着法により半導体基板１の裏面側の全面に積層した場合には、図１１〜図２７に示されるヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法のように、ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面の全面にアルミニウムペーストを塗布した後に焼成することによって形成された焼成電極である裏面電極層１１０と比較して、半導体基板１を透過してきた光の反射率を高くすることができるため、光電変換素子の短絡電流密度、Ｆ．Ｆおよび変換効率等の特性を向上させることができる。

その後、第２のマスク材１０を除去することによって、第２のマスク材１０とともに、第２のマスク材１０上の第１の電極層１１および第２の電極層１２を除去する。これにより、図１に示す構成を有する実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。

以上のように、実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、図１１〜図２７に示される方法のように、フォトレジストの塗布ならびに露光技術および現像技術によるフォトレジストのパターンニングの工程を４回も行なう必要がないため、より簡易な製造工程でヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。

また、実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１の電極層１１および第２の電極層１２を蒸着法により形成した場合には、図１１〜図２７に示されるヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法のように、ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板１０１の裏面の全面にアルミニウムペーストを塗布した後に焼成することによって形成された焼成電極である裏面電極層１１０と比較して、半導体基板１を透過してきた光の反射率を高くすることができるため、光電変換素子の短絡電流密度、Ｆ．Ｆおよび変換効率等の特性を向上させることができる。

さらに、実施の形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第１導電型用電極層２１および第２導電型用電極層２２によって被覆される半導体基板１の裏面の面積を図１１〜図２７に示されるヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法と比べて増大させることができるため、半導体基板１を透過してきた光の反射量を増加させることができるため、光電変換素子の短絡電流密度、Ｆ．Ｆおよび変換効率等の特性を向上させることができる。

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。

本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に利用することができ、特に、ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法に好適に利用することができる。

１半導体基板、２第１のｉ型非晶質膜、３第２導電型非晶質膜、７第１のマスク材、８第２のｉ型非晶質膜、９第１導電型非晶質膜、１０第２のマスク材、１１第１の電極層、１２第２の電極層、１３反射防止膜、２１第１導電型用電極層、２２第２導電型用電極層、１０１ｃ−Ｓｉ（ｎ）基板、１０２ａ−Ｓｉ（ｉ／ｐ）層、１０３ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層、１０４フォトレジスト膜、１０５ａ−Ｓｉ（ｉ／ｎ）層、１０６フォトレジスト膜、１０７透明導電酸化膜、１０８，１０９フォトレジスト膜、１１０裏面電極層、１１１反射防止膜。

Claims

第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の表面上に設けられた、第１導電型非晶質膜と、第２導電型非晶質膜と、前記第１導電型非晶質膜と前記第２導電型非晶質膜との間に設けられたｉ型非晶質膜と、
前記第１導電型非晶質膜上に設けられた第１導電型用電極層と、
前記第２導電型非晶質膜上に設けられた第２導電型用電極層と、
前記第１導電型用電極層と前記第２導電型用電極層とが電気的に絶縁されている、光電変換素子。
前記第１導電型用電極層および前記第２導電型用電極層が、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
前記半導体基板の前記表面の反対側の表面上に反射防止膜をさらに備えた、請求項１または２に記載の光電変換素子。
前記反射防止膜は、窒化シリコン、酸化アルミニウムおよびＩＴＯからなる群から選択された少なくとも１種を含む、請求項３に記載の光電変換素子。
第１導電型の半導体基板の一方の表面上に第２導電型非晶質膜を形成する工程と、
前記第２導電型非晶質膜の一部の表面上に第１のマスク材を設置する工程と、
前記第１のマスク材をマスクとして第２導電型非晶質膜を除去する工程と、
前記第２導電型非晶質膜および第１のマスク材を覆うように第１導電型非晶質膜を形成する工程と、
前記第１のマスク材を除去することによって前記第２導電型非晶質膜の表面を露出させる工程と、
前記第１導電型非晶質膜と前記第２導電型非晶質膜との境界上に第２のマスク材を設置する工程と、
前記第２のマスク材を設置した後の前記半導体基板の前記表面側の全面に電極層を形成する工程と、
前記第２のマスク材および前記第２のマスク材上の前記電極層を除去する工程と、を含む、光電変換素子の製造方法。
前記第２導電型非晶質膜を形成する工程よりも前に前記半導体基板の前記表面の全面にｉ型非晶質膜を形成する工程をさらに含む、請求項５に記載の光電変換素子の製造方法。
第１のマスク材を設置する工程は、フォトエッチングまたはスクリーン印刷を用いて行なわれる、請求項５または６に記載の光電変換素子の製造方法。
第２のマスク材を設置する工程は、メタルマスクを用いて行なわれる、請求項５から７のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。