JP2014072210A - Photoelectric conversion element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element with high characteristics.SOLUTION: A photoelectric conversion element comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type, a transparent conductive film provided on one surface of the semiconductor substrate, and a first amorphous film of a first conductivity type or a second conductivity type provided on the other surface of the semiconductor substrate. The transparent conductive film is composed of IGZO.

Description

本発明は、光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element.

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、地球環境保護等の観点から、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。   In recent years, expectations for solar cells that directly convert solar energy into electrical energy have increased rapidly, particularly from the standpoint of protecting the global environment. There are various types of solar cells, such as those using compound semiconductors or organic materials, but the mainstream is currently using silicon crystals.

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。   Currently, the most manufactured and sold solar cells have a structure in which electrodes are respectively formed on a light receiving surface that is a surface on which sunlight is incident and a back surface that is opposite to the light receiving surface.

たとえば特許文献１には、ｎ型単結晶シリコン基板の一方の表面上に、真性非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、および酸化錫またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜がこの順序で積層され、ｎ型単結晶シリコン基板の他方の表面上に、アルミニウムなどからなる金属電極が設けられた太陽電池セルが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a transparent conductive film made of an intrinsic amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon layer, and tin oxide or ITO (Indium Tin Oxide) on one surface of an n-type single crystal silicon substrate. Are stacked in this order, and a solar battery cell in which a metal electrode made of aluminum or the like is provided on the other surface of an n-type single crystal silicon substrate is disclosed.

また、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、たとえば特許文献２には、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）が提案されている。   In addition, when an electrode is formed on the light receiving surface, sunlight is reflected and absorbed by the electrode, so that the amount of sunlight that is incident is reduced by the area of the electrode. Therefore, for example, in Patent Document 2, a stacked body of an i-type amorphous silicon film and a p-type amorphous silicon film and an i-type amorphous film are formed on the back surface of an n-type single crystal silicon substrate. Forming a laminate of a silicon film and an n-type amorphous silicon film, and forming electrodes on the p-type amorphous silicon film and the n-type amorphous silicon film of the laminate; Solar cells (heterojunction back contact cells) with improved characteristics have been proposed.

特開平４−１３０６７１号公報JP-A-4-130671 特開２０１０−８０８８７号公報JP 2010-80887 A

しかしながら、現在のエネルギ関連分野等の産業分野においては、地球環境保護等の観点から、太陽電池セルなどの光電変換素子の特性をさらに向上させることが要望されている。   However, in the industrial field such as the current energy-related field, it is desired to further improve the characteristics of photoelectric conversion elements such as solar cells from the viewpoint of protecting the global environment.

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い特性を有する光電変換素子を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having high characteristics.

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透明導電膜と、半導体基板の他方の表面上に設けられた第１導電型または第２導電型の第１の非晶質膜とを備え、透明導電膜はＩＧＺＯからなる光電変換素子である。   The present invention relates to a first conductivity type semiconductor substrate, a transparent conductive film provided on one surface of the semiconductor substrate, and a first conductivity type or a second conductivity type provided on the other surface of the semiconductor substrate. The transparent conductive film is a photoelectric conversion element made of IGZO.

ここで、本発明の光電変換素子は、半導体基板と透明導電膜との間に設けられた第１導電型または第２導電型の第２の非晶質膜をさらに備え、第１の非晶質膜と第２の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有していることが好ましい。   Here, the photoelectric conversion element of the present invention further includes a second amorphous film of the first conductivity type or the second conductivity type provided between the semiconductor substrate and the transparent conductive film, and includes a first amorphous film. The material film and the second amorphous film preferably have different conductivity types.

また、本発明の光電変換素子においては、第１の非晶質膜が第２導電型を有し、第２の非晶質膜が第１導電型を有することが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the first amorphous film has the second conductivity type and the second amorphous film has the first conductivity type.

また、本発明の光電変換素子は、半導体基板の他方の表面上に間隔を空けて設けられた第１の電極と第２の電極とをさらに備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the photoelectric conversion element of this invention is further equipped with the 1st electrode and 2nd electrode which were provided on the other surface of the semiconductor substrate at intervals.

また、本発明の光電変換素子は、半導体基板の他方の表面上の第１の非晶質膜と異なる領域に設けられた第３の非晶質膜をさらに備え、第１の非晶質膜と第３の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有していることが好ましい。   The photoelectric conversion element of the present invention further includes a third amorphous film provided in a region different from the first amorphous film on the other surface of the semiconductor substrate, and the first amorphous film It is preferable that the third amorphous film and the third amorphous film have different conductivity types.

また、本発明の光電変換素子において、第１の電極は第１の非晶質膜上に設けられており、第２の電極は第３の非晶質膜上に設けられていることが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the first electrode is provided on the first amorphous film and the second electrode is provided on the third amorphous film. .

また、本発明の光電変換素子においては、第１の非晶質膜が第１導電型を有し、第２の非晶質膜が第２導電型を有することが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the first amorphous film has the first conductivity type and the second amorphous film has the second conductivity type.

また、本発明の光電変換素子は、第１の非晶質膜上に設けられた第１の電極と、透明導電膜上に設けられた第２の電極とをさらに備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the photoelectric conversion element of the present invention further includes a first electrode provided on the first amorphous film and a second electrode provided on the transparent conductive film.

また、本発明の光電変換素子は、半導体基板と第１の非晶質膜との間に設けられた第１のｉ型非晶質膜をさらに備えていることが好ましい。   In addition, the photoelectric conversion element of the present invention preferably further includes a first i-type amorphous film provided between the semiconductor substrate and the first amorphous film.

本発明によれば、高い特性を有する光電変換素子を提供することができる。   According to the present invention, a photoelectric conversion element having high characteristics can be provided.

実施の形態１の光電変換素子の模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態１の光電変換素子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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to the first embodiment. 実施の形態２の光電変換素子の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態２の光電変換素子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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2. 実施の形態３の光電変換素子の模式的な断面図な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element of Embodiment 3. FIG. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3. 実施の形態３の光電変換素子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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 3.

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。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

（実施の形態１）
図１に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態１の光電変換素子の模式的な断面図を示す。図１に示すように、実施の形態１の光電変換素子は、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受光面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜５と、ｉ型非晶質膜５の受光面の全面に設けられた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６と、第２導電型非晶質膜６の受光面の全面に備えられたＩＧＺＯからなる透明導電膜７とを備えている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element of Embodiment 1 which is an example of the photoelectric conversion element of the present invention. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element of Embodiment 1 includes an i-type amorphous semiconductor substrate 1 made of n-type single crystal silicon and an entire surface of a light-receiving surface that is one surface of the semiconductor substrate 1. I-type amorphous film 5 made of silicon, second-conductivity-type amorphous film 6 made of p-type amorphous silicon provided on the entire light-receiving surface of i-type amorphous film 5, and second-conductivity type And a transparent conductive film 7 made of IGZO provided on the entire light-receiving surface of the amorphous film 6.

また、実施の形態１の光電変換素子は、半導体基板１の他方の表面である裏面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜２と、ｉ型非晶質膜２の裏面の全面に設けられた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３と、第１導電型非晶質膜３の裏面の全面に設けられた透明導電膜４とを備えている。   Further, the photoelectric conversion element of Embodiment 1 includes an i-type amorphous film 2 made of i-type amorphous silicon provided on the entire back surface, which is the other surface of the semiconductor substrate 1, and an i-type amorphous film. A first conductive type amorphous film 3 made of n-type amorphous silicon provided on the entire back surface of the second conductive film, and a transparent conductive film 4 provided on the entire back surface of the first conductive type amorphous film 3. I have.

透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｎ電極８が設けられており、透明導電膜７の受光面の一部の領域上にはｐ電極９が設けられている。   An n-electrode 8 is provided on a part of the back surface of the transparent conductive film 4, and a p-electrode 9 is provided on a part of the light-receiving surface of the transparent conductive film 7.

以下、図２〜図７の模式的断面図を参照して、実施の形態１の光電変換素子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の受光面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜５の受光面の全面に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６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element of the first embodiment will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. First, as shown in FIG. 2, an i-type amorphous film 5 made of i-type amorphous silicon is laminated on the entire light-receiving surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method, and then the i-type amorphous film 5 is formed. A second conductive type amorphous film 6 made of p-type amorphous silicon is laminated on the entire surface of the light receiving surface by, for example, a plasma CVD method.

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の受光面にテクスチャ構造（図示せず）を形成してもよい。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。   The semiconductor substrate 1 is not limited to a substrate made of n-type single crystal silicon. For example, a conventionally known semiconductor substrate may be used. Further, a texture structure (not shown) may be formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 1. The texture structure of the light receiving surface of the semiconductor substrate 1 can be formed by, for example, texture etching the entire surface of the light receiving surface of the semiconductor substrate 1.

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。   Although the thickness of the semiconductor substrate 1 is not specifically limited, For example, it can be 50 micrometers or more and 300 micrometers or less, Preferably it can be 100 micrometers or more and 200 micrometers or less. Further, the specific resistance of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 Ω · cm or more and 10 Ω · cm or less.

ｉ型非晶質膜５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。ｉ型非晶質膜５の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。   The i-type amorphous film 5 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the i-type amorphous film 5 is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm or more and 20 nm or less.

第２導電型非晶質膜６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６の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。   The second conductivity type amorphous film 6 is not limited to p-type amorphous silicon, and for example, a conventionally known p-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the second conductivity type amorphous film 6 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 20 nm or less.

第２導電型非晶質膜６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６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。 As the p-type impurity contained in the second conductive type amorphous film 6, for example, boron can be used, and the p type impurity concentration of the second conductive type amorphous film 6 is, for example, 5 × 10 19 atoms / cm. It can be about 3 .

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、たとえば光電変換素子の作製後に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。   Note that “i-type” in this specification means that n-type or p-type impurities are not intentionally doped. For example, after manufacturing a photoelectric conversion element, n-type or p-type impurities are not present. Inevitable diffusion may cause n-type or p-type conductivity.

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。   In the present specification, “amorphous silicon” includes hydrogen atoms terminated with dangling bonds of silicon atoms such as amorphous silicon hydride.

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、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。   Next, as shown in FIG. 3, an i-type amorphous film 2 made of i-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method. A second conductivity type amorphous film 3 made of p-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the substrate by, for example, a plasma CVD method.

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。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。   The i-type amorphous film 2 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of i-type amorphous film 2 is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第２導電型非晶質膜３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。   The second conductivity type amorphous film 3 is not limited to a film made of n-type amorphous silicon, and for example, a conventionally known n-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the second conductivity type amorphous film 3 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第２導電型非晶質膜３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２導電型非晶質膜３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。 As the n-type impurity contained in the second conductive type amorphous film 3, for example, phosphorus can be used, and the n-type impurity concentration of the second conductive type amorphous film 3 is, for example, 5 × 10 19 atoms / cm. It can be about 3 .

次に、図４に示すように、第２導電型非晶質膜６の受光面の全面に、ＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層する。ここで、ＩＧＺＯは、酸化インジウムと、酸化ガリウムと、酸化インジウムとの複合酸化物であり、インジウム（Ｉｎ）と、ガリウム（Ｇａ）と、亜鉛（Ｚｎ）と、酸素（Ｏ）とを含んでいる。   Next, as shown in FIG. 4, a transparent conductive film 7 made of IGZO is laminated on the entire light-receiving surface of the second conductivity type amorphous film 6 by, for example, sputtering. Here, IGZO is a composite oxide of indium oxide, gallium oxide, and indium oxide, and includes indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O). Yes.

透明導電膜７の厚さは、特に限定されないが、たとえば８０ｎｍ以下とすることができる。   Although the thickness of the transparent conductive film 7 is not specifically limited, For example, it can be 80 nm or less.

次に、図５に示すように、第２導電型非晶質膜３の裏面の全面に、透明導電膜４をたとえばスパッタリング法などによって積層する。   Next, as shown in FIG. 5, a transparent conductive film 4 is laminated on the entire back surface of the second conductivity type amorphous film 3 by, for example, sputtering.

透明導電膜４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。   As the transparent conductive film 4, a conductive material can be used without any particular limitation, and for example, ITO (Indium Tin Oxide) or the like can be used.

また、透明導電膜４の厚さは、特に限定されないが、たとえば８０ｎｍ以下とすることができる。   Moreover, the thickness of the transparent conductive film 4 is not particularly limited, but can be, for example, 80 nm or less.

次に、図６に示すように、透明導電膜７の受光面上に、ｐ電極９の形成領域に開口部を有するたとえばメタルマスクなどのマスク材１０を設置し、その後、マスク材１０を覆うように半導体基板１の受光面側の全面にｐ電極９をたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。   Next, as shown in FIG. 6, a mask material 10 such as a metal mask having an opening in the formation region of the p electrode 9 is placed on the light receiving surface of the transparent conductive film 7, and then the mask material 10 is covered. As described above, the p-electrode 9 is laminated on the entire light-receiving surface side of the semiconductor substrate 1 by, for example, sputtering or vapor deposition.

ｐ電極９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。   As the p-electrode 9, a conductive material can be used without any particular limitation, but among these, it is preferable to use at least one of aluminum and silver.

ｐ電極９の厚さは、特に限定されないが、ｐ電極９の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。   The thickness of the p electrode 9 is not particularly limited, but the thickness of the p electrode 9 can be set to 0.5 μm or less, for example.

次に、図７に示すように、透明導電膜７の受光面からマスク材１０を除去して、マスク材１０とともに、マスク材１０上のｐ電極９を除去する。そして、図７に示すように、透明導電膜４の裏面上に、ｎ電極８の形成領域に開口部を有するたとえばメタルマスクなどのマスク材１１を設置し、その後、マスク材１１を覆うように半導体基板１の裏面側の全面にｎ電極８をたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。   Next, as shown in FIG. 7, the mask material 10 is removed from the light receiving surface of the transparent conductive film 7, and the p-electrode 9 on the mask material 10 is removed together with the mask material 10. Then, as shown in FIG. 7, on the back surface of the transparent conductive film 4, a mask material 11 such as a metal mask having an opening in the formation region of the n electrode 8 is installed, and then the mask material 11 is covered. An n electrode 8 is laminated on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, sputtering or vapor deposition.

ｎ電極８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。   As the n-electrode 8, a conductive material can be used without any particular limitation, and among these, it is preferable to use at least one of aluminum and silver.

ｎ電極８の厚さは、特に限定されないが、ｎ電極８の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。   The thickness of the n electrode 8 is not particularly limited, but the thickness of the n electrode 8 can be set to 0.5 μm or less, for example.

その後、透明導電膜４の裏面からマスク材１１を除去して、マスク材１１とともに、マスク材１１上のｎ電極８を除去することによって、図１に示す実施の形態１の光電変換素子が完成する。   Thereafter, the mask material 11 is removed from the back surface of the transparent conductive film 4, and the n electrode 8 on the mask material 11 is removed together with the mask material 11, thereby completing the photoelectric conversion element of the first embodiment shown in FIG. To do.

以上のように、実施の形態１の光電変換素子においては、第２導電型非晶質膜６の受光面上にＩＧＺＯからなる透明導電膜７を有している。ここで、ＩＧＺＯは、酸化錫およびＩＴＯよりも導電率が高いため、酸化錫またはＩＴＯからなる透明導電膜を用いた従来の特許文献１に記載の太陽電池セルと比べて、Ｆ．Ｆ（Fill Factor）および変換効率などの特性を向上させることができる。   As described above, the photoelectric conversion element of Embodiment 1 has the transparent conductive film 7 made of IGZO on the light receiving surface of the second conductivity type amorphous film 6. Here, since IGZO has higher electrical conductivity than tin oxide and ITO, F.G. is compared with the conventional solar cell described in Patent Document 1 using a transparent conductive film made of tin oxide or ITO. Characteristics such as F (Fill Factor) and conversion efficiency can be improved.

また、実施の形態１の光電変換素子のように、透明導電膜７の受光面上にｐ電極９を設ける場合であっても、従来の特許文献１に記載の太陽電池セルの酸化錫またはＩＴＯからなる透明導電膜上にｐ電極を設ける場合と比較して、受光面の電極間距離を広げることができるため、受光面積を拡大することができる。したがって、この場合には、実施の形態１の光電変換素子は、従来の特許文献１に記載の太陽電池セルと比べて、短絡電流密度、Ｆ．Ｆおよび変換効率などの特性を向上させることができる。   Further, even when the p-electrode 9 is provided on the light receiving surface of the transparent conductive film 7 as in the photoelectric conversion element of the first embodiment, tin oxide or ITO of the solar battery cell described in the conventional patent document 1 Compared with the case where the p-electrode is provided on the transparent conductive film, the distance between the electrodes on the light-receiving surface can be increased, so that the light-receiving area can be increased. Therefore, in this case, the photoelectric conversion element of Embodiment 1 has a short-circuit current density, F.V., as compared with the conventional solar battery cell described in Patent Document 1. Characteristics such as F and conversion efficiency can be improved.

（実施の形態２）
図８に、本発明の光電変換素子の他の一例である実施の形態２の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施の形態２の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備えたヘテロ接合型バックコンタクトセルであることを特徴としている。 (Embodiment 2)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element of Embodiment 2, which is another example of the photoelectric conversion element of the present invention. The photoelectric conversion element of Embodiment 2 is a heterojunction back contact cell having a transparent conductive film made of IGZO on the light receiving surface side.

図８に示すように、実施の形態２の光電変換素子は、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受光面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１７と、ｉ型非晶質膜１７の受光面の全面に設けられた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１８と、第１導電型非晶質膜１８の受光面の全面に設けられたＩＧＺＯからなる透明導電膜７とを備えている。   As shown in FIG. 8, the photoelectric conversion element of the second embodiment includes a semiconductor substrate 1 made of n-type single crystal silicon and an i-type amorphous material provided on the entire surface of the light-receiving surface that is one surface of the semiconductor substrate 1. An i-type amorphous film 17 made of silicon, a first conductivity-type amorphous film 18 made of n-type amorphous silicon provided on the entire light-receiving surface of the i-type amorphous film 17, and a first conductivity type And a transparent conductive film 7 made of IGZO provided on the entire light receiving surface of the amorphous film 18.

また、実施の形態２の光電変換素子は、半導体基板１の他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ｉ型非晶質膜１５と、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面に設けられた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１６とを備えている。   Further, the photoelectric conversion element of the second embodiment includes an i-type amorphous film 15 made of i-type amorphous silicon provided on a partial region of the back surface, which is the other surface of the semiconductor substrate 1, and an i-type. And a second conductivity type amorphous film 16 made of p-type amorphous silicon provided on the entire back surface of the amorphous film 15.

また、実施の形態２の光電変換素子は、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ｉ型非晶質膜１３と、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に設けられた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１４とを備えている。なお、ｉ型非晶質膜１３と第１導電型非晶質膜１４との積層体の一部は、ｉ型非晶質膜１５と第２導電型非晶質膜１６との積層体の一部に重なっている。   The photoelectric conversion element of the second embodiment includes an i-type amorphous film 13 made of i-type amorphous silicon provided on another part of the back surface of the semiconductor substrate 1, and an i-type amorphous film. And a first conductivity type amorphous film 14 made of n-type amorphous silicon provided on the entire back surface of the film 13. A part of the laminated body of the i-type amorphous film 13 and the first conductive amorphous film 14 is part of the laminated body of the i-type amorphous film 15 and the second conductive amorphous film 16. It overlaps with a part.

また、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｐ電極９が設けられている。また、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｎ電極８が設けられている。   A transparent conductive film 4 is provided on a part of the back surface of the second conductive type amorphous film 16, and a p-electrode 9 is provided on a part of the back surface of the transparent conductive film 4. It has been. A transparent conductive film 4 is provided on a part of the back surface of the first conductive type amorphous film 14, and an n electrode 8 is provided on a part of the back surface of the transparent conductive film 4. It has been.

以下、図９〜図２４の模式的断面図を参照して、実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について説明する。まず、図９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ｉ型非晶質膜１５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１５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１６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element of the second embodiment will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. 9 to 24. First, as shown in FIG. 9, an i-type amorphous film 15 made of i-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method. A second conductive type amorphous film 16 made of p-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface by, for example, a plasma CVD method.

ｉ型非晶質膜１５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。ｉ型非晶質膜１５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。   The i-type amorphous film 15 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of i-type amorphous film 15 is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第２導電型非晶質膜１６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１６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。   The second conductivity type amorphous film 16 is not limited to p-type amorphous silicon, and for example, a conventionally known p-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the second conductivity type amorphous film 16 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第２導電型非晶質膜１６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１６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。 As the p-type impurity contained in the second conductive type amorphous film 16, for example, boron can be used, and the p-type impurity concentration of the second conductive type amorphous film 16 is, for example, 5 × 10 19 atoms / cm. It can be about 3 .

次に、図１０に示すように、半導体基板１の受光面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１７をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１７の受光面の全面に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１８をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Next, as shown in FIG. 10, an i-type amorphous film 17 made of i-type amorphous silicon is laminated on the entire light-receiving surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method. A first conductive amorphous film 18 made of n-type amorphous silicon is laminated on the entire surface of the light receiving surface 17 by, for example, a plasma CVD method.

ｉ型非晶質膜１７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。ｉ型非晶質膜１７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。   The i-type amorphous film 17 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the i-type amorphous film 17 is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第１導電型非晶質膜１８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１８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。   The first conductive type amorphous film 18 is not limited to a film made of n-type amorphous silicon, and for example, a conventionally known n-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the first conductivity type amorphous film 18 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第１導電型非晶質膜１８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１８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。 As the n-type impurity contained in the first conductive type amorphous film 18, for example, phosphorus can be used, and the n-type impurity concentration of the first conductive type amorphous film 18 is, for example, 5 × 10 19 atoms / cm. It can be about 3 .

次に、図１１に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２２を設置する。ここで、マスク材２２がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第２導電型非晶質膜１６の裏面上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、マスク材２２を設置することができる。   Next, as shown in FIG. 11, a mask material 22 such as a photoresist film is provided on a partial region of the back surface of the second conductivity type amorphous film 16. Here, when the mask material 22 is made of a photoresist film, for example, after the photoresist is applied on the back surface of the second conductivity type amorphous film 16, the photoresist is patterned by an exposure technique and a development technique. Thus, the mask material 22 can be installed.

次に、図１２に示すように、マスク材２２をマスクとして、ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６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。   Next, as shown in FIG. 12, by using the mask material 22 as a mask, the i-type amorphous film 15 and the second conductive type amorphous film 16 are removed to expose a part of the back surface of the semiconductor substrate 1. Let

ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。   As a method for removing the i-type amorphous film 15 and the second conductive type amorphous film 16, for example, dry etching and / or wet etching can be used.

次に、図１３に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面からマスク材２２を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 13, the back surface of the second conductivity type amorphous film 16 is exposed by removing the mask material 22 from the back surface of the second conductivity type amorphous film 16.

次に、図１４に示すように、半導体基板１の露出した裏面および第２導電型非晶質膜１６の露出した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ｉ型非晶質膜１３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に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１４をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Next, as shown in FIG. 14, an i-type amorphous film made of i-type amorphous silicon is formed so as to cover the exposed back surface of the semiconductor substrate 1 and the exposed back surface of the second conductive type amorphous film 16. 13 is laminated by, for example, a plasma CVD method, and then a first conductivity type amorphous film 14 made of n-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the i-type amorphous film 13 by, for example, a plasma CVD method.

ｉ型非晶質膜１３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。ｉ型非晶質膜１３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。   The i-type amorphous film 13 is not limited to a film made of i-type amorphous silicon. For example, a conventionally known i-type amorphous semiconductor film can be used. The thickness of the i-type amorphous film 13 is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第１導電型非晶質膜１４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１４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。   The first conductive type amorphous film 14 is not limited to a film made of n-type amorphous silicon, and for example, a conventionally known n-type amorphous semiconductor film can be used. The film thickness of the first conductivity type amorphous film 14 is not particularly limited, but may be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

第１導電型非晶質膜１４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１４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。 As the n-type impurity contained in the first conductive type amorphous film 14, for example, phosphorus can be used. The n-type impurity concentration of the first conductive type amorphous film 14 is, for example, 5 × 10 19 / cm. It can be about 3 .

次に、図１５に示すように、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２３を設置する。ここで、マスク材２３がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第１導電型非晶質膜１４の裏面上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、マスク材２３を設置することができる。   Next, as shown in FIG. 15, a mask material 23 such as a photoresist film is provided on a partial region of the back surface of the first conductivity type amorphous film 14. Here, when the mask material 23 is made of a photoresist film, for example, after applying the photoresist on the back surface of the first conductive type amorphous film 14, the photoresist is patterned by an exposure technique and a development technique. Thus, the mask material 23 can be installed.

次に、図１６に示すように、マスク材２３をマスクとして、ｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部を露出させる。   Next, as shown in FIG. 16, by using the mask material 23 as a mask, the i-type amorphous film 13 and the first conductive type amorphous film 14 are removed, whereby the second conductive type amorphous film 16 is removed. Expose part of the back side.

ｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。   As a method of removing the i-type amorphous film 13 and the first conductive type amorphous film 14, for example, dry etching and / or wet etching can be used.

次に、図１７に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面からマスク材２２を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 17, the back surface of the second conductivity type amorphous film 16 is exposed by removing the mask material 22 from the back surface of the second conductivity type amorphous film 16.

次に、図１８に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の全面に、透明導電膜４をたとえばスパッタリング法などによって積層する。   Next, as shown in FIG. 18, the transparent conductive film 4 is laminated on the entire back surface of the second conductivity type amorphous film 16 by, for example, sputtering.

次に、図１９に示すように、透明導電膜４の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２４を設置する。ここで、マスク材２４がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、透明導電膜４の裏面上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マスク材２４を設置することができる。   Next, as shown in FIG. 19, a mask material 24 such as a photoresist film is provided on a partial region of the back surface of the transparent conductive film 4. Here, when the mask material 24 is made of a photoresist film, for example, after applying the photoresist on the back surface of the transparent conductive film 4, the mask material 24 is patterned by exposure technique and development technique. Can be installed.

次に、図２０に示すように、マスク材２４をマスクとして、透明導電膜４を除去することによって、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部および第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部を露出させる。   Next, as shown in FIG. 20, by using the mask material 24 as a mask, the transparent conductive film 4 is removed so that a part of the back surface of the first conductive type amorphous film 14 and the second conductive type amorphous film are formed. A part of the back surface of 16 is exposed.

第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。   As a method of removing the first conductive type amorphous film 14 and the second conductive type amorphous film 16, for example, dry etching and / or wet etching can be used.

次に、図２１に示すように、透明導電膜４の裏面からマスク材２４を除去することによって、透明導電膜４の裏面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 21, the back surface of the transparent conductive film 4 is exposed by removing the mask material 24 from the back surface of the transparent conductive film 4.

次に、図２２に示すように、透明導電膜４、第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２５を設置する。ここで、マスク材２５がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、透明導電膜４、第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６の裏面上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、マスク材２５を設置することができる。   Next, as shown in FIG. 22, on a part of the back surface of the transparent conductive film 4, the first conductive type amorphous film 14, and the second conductive type amorphous film 16, for example, a photoresist film or the like. A mask material 25 is installed. Here, when the mask material 25 is made of a photoresist film, for example, a photoresist is applied on the back surfaces of the transparent conductive film 4, the first conductive amorphous film 14, and the second conductive amorphous film 16. After that, the mask material 25 can be set by patterning the photoresist by the exposure technique and the development technique.

次に、図２３に示すように、マスク材２５の裏面上およびマスク材２５から露出している透明導電膜４の裏面上に電極層２６ををたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。   Next, as shown in FIG. 23, an electrode layer 26 is laminated on the back surface of the mask material 25 and on the back surface of the transparent conductive film 4 exposed from the mask material 25 by, for example, sputtering or vapor deposition.

電極層２６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。   As the electrode layer 26, a conductive material can be used without any particular limitation, and among these, at least one of aluminum and silver is preferably used.

電極層２６の厚さは、特に限定されないが、電極層２６の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。   Although the thickness of the electrode layer 26 is not specifically limited, The thickness of the electrode layer 26 can be 0.5 micrometer or less, for example.

次に、図２４に示すように、透明導電膜４の裏面からマスク材２５を除去して、マスク材２５とともに、マスク材２５上の電極層２６を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面上の透明導電膜４に設けられたｐ電極９と、第１導電型非晶質膜１４の裏面上の透明導電膜４に設けられたｎ電極８とを形成する。   Next, as shown in FIG. 24, the mask material 25 is removed from the back surface of the transparent conductive film 4, and the electrode layer 26 on the mask material 25 is removed together with the mask material 25, whereby the second conductivity type amorphous material is removed. A p-electrode 9 provided on the transparent conductive film 4 on the back surface of the material film 16 and an n-electrode 8 provided on the transparent conductive film 4 on the back surface of the first conductive type amorphous film 14 are formed.

その後、図８に示すように、第１導電型非晶質膜１８の受光面上に、ＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層することによって、実施の形態２の光電変換素子が完成する。   Thereafter, as shown in FIG. 8, the transparent conductive film 7 made of IGZO is laminated on the light receiving surface of the first conductive type amorphous film 18 by, for example, sputtering, etc. Is completed.

以上のように、実施の形態２の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備え、当該透明導電膜上にｎ電極８およびｐ電極９のいずれもが形成されていないヘテロ接合型バックコンタクトセルであり、受光面側にｐ電極９を有する実施の形態１の光電変換素子よりも受光面積を拡大することができる。そのため、実施の形態２の光電変換素子は、実施の形態１の光電変換素子と比べて、短絡電流密度および変換効率などの特性を向上させることができる。   As described above, the photoelectric conversion element according to the second embodiment includes the transparent conductive film made of IGZO on the light receiving surface side, and the heterostructure in which neither the n electrode 8 nor the p electrode 9 is formed on the transparent conductive film. It is a junction-type back contact cell, and the light receiving area can be expanded as compared with the photoelectric conversion element of the first embodiment having the p electrode 9 on the light receiving surface side. Therefore, the photoelectric conversion element of Embodiment 2 can improve characteristics, such as a short circuit current density and conversion efficiency, compared with the photoelectric conversion element of Embodiment 1. FIG.

実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、ここではその説明については省略する。   Since the description other than the above in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

（実施の形態３）
図２５に、本発明の光電変換素子の他の一例である実施の形態３の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態２の光電変換素子と構造および製造方法が異なるヘテロ接合型バックコンタクトセルであることを特徴としている。 (Embodiment 3)
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element of Embodiment 3, which is another example of the photoelectric conversion element of the present invention. The photoelectric conversion element of Embodiment 3 is characterized by being a heterojunction back contact cell that is different in structure and manufacturing method from the photoelectric conversion element of Embodiment 2.

図２５に示すように、実施の形態３の光電変換素子は、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ｉ型非晶質膜１５と、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面に設けられた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１６とを備えている。   As shown in FIG. 25, the photoelectric conversion element of Embodiment 3 includes a semiconductor substrate 1 made of n-type single crystal silicon and i provided on a partial region of the back surface, which is one surface of the semiconductor substrate 1. An i-type amorphous film 15 made of amorphous silicon and a second conductive amorphous film 16 made of p-type amorphous silicon provided on the entire back surface of the i-type amorphous film 15. Yes.

また、実施の形態３の光電変換素子は、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ｉ型非晶質膜１３と、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に設けられた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１４とを備えている。   Further, the photoelectric conversion element of Embodiment 3 includes an i-type amorphous film 13 made of i-type amorphous silicon provided on another partial region of the back surface of the semiconductor substrate 1, and an i-type amorphous film. And a first conductivity type amorphous film 14 made of n-type amorphous silicon provided on the entire back surface of the film 13.

ｉ型非晶質膜１３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、ｉ型非晶質膜１５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ｉ型非晶質膜１３の屈曲させられた部分が、第２導電型非晶質膜１６と第１導電型非晶質膜１４との間に挿入されており、第２導電型非晶質膜１６と第１導電型非晶質膜１４とを電気的に絶縁している。   The i-type amorphous film 13 is provided in contact with the back surface of the semiconductor substrate 1, but is bent toward the back surface side of the semiconductor substrate 1 at the interface with the i-type amorphous film 15. The bent portion of the i-type amorphous film 13 is inserted between the second conductive type amorphous film 16 and the first conductive type amorphous film 14, and the second conductive type amorphous film The material film 16 and the first conductive type amorphous film 14 are electrically insulated.

第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の全面にはｐ電極９が設けられている。また、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の全面にはｎ電極８が設けられている。ｎ電極８とｐ電極９との間には、空隙が設けられており、この空隙によって、ｎ電極８とｐ電極９とが、電気的に絶縁されている。   A transparent conductive film 4 is provided on a part of the back surface of the second conductive type amorphous film 16, and a p-electrode 9 is provided on the entire back surface of the transparent conductive film 4. A transparent conductive film 4 is provided on a partial region of the back surface of the first conductive type amorphous film 14, and an n-electrode 8 is provided on the entire back surface of the transparent conductive film 4. A gap is provided between the n electrode 8 and the p electrode 9, and the n electrode 8 and the p electrode 9 are electrically insulated by this gap.

以下、図２６〜図３４の模式的断面図を参照して、実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について説明する。まず、図２６に示すように、半導体基板１の受光面の全面にＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element of Embodiment 3 will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. 26 to 34. First, as shown in FIG. 26, a transparent conductive film 7 made of IGZO is laminated on the entire light receiving surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a sputtering method.

次に、図２７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ｉ型非晶質膜１５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１５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１６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Next, as shown in FIG. 27, an i-type amorphous film 15 made of i-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a plasma CVD method, and then the i-type amorphous film 15 is formed. A second conductive type amorphous film 16 made of p-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the substrate by, for example, a plasma CVD method.

次に、図２８に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材３１を設置する。ここで、マスク材３１がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第２導電型非晶質膜１６の裏面上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、マスク材３１を設置することができる。   Next, as shown in FIG. 28, a mask material 31 such as a photoresist film is provided on a partial region of the back surface of the second conductivity type amorphous film 16. Here, when the mask material 31 is made of a photoresist film, for example, after applying the photoresist on the back surface of the second conductivity type amorphous film 16, the photoresist is patterned by an exposure technique and a development technique. Thus, the mask material 31 can be installed.

次に、図２９に示すように、マスク材３１をマスクとして、ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６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。その後、
ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。 Next, as shown in FIG. 29, by using the mask material 31 as a mask, the i-type amorphous film 15 and the second conductive type amorphous film 16 are removed to expose a part of the back surface of the semiconductor substrate 1. Let after that,
As a method for removing the i-type amorphous film 15 and the second conductive type amorphous film 16, for example, dry etching and / or wet etching can be used.

次に、図３０に示すように、半導体基板１の露出した裏面およびマスク材３１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ｉ型非晶質膜１３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に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１４をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。   Next, as shown in FIG. 30, an i-type amorphous film 13 made of i-type amorphous silicon is laminated by, for example, a plasma CVD method so as to cover the exposed back surface of the semiconductor substrate 1 and the back surface of the mask material 31. Thereafter, the first conductive amorphous film 14 made of n-type amorphous silicon is laminated on the entire back surface of the i-type amorphous film 13 by, for example, a plasma CVD method.

次に、図３１に示すように、マスク材３１とともに、マスク材３１上のｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去することによって、マスク材３１で覆われていた第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 31, the i-type amorphous film 13 and the first conductive amorphous film 14 on the mask material 31 are removed together with the mask material 31, thereby covering the mask material 31. The back surface of the second conductive type amorphous film 16 is exposed.

次に、図３２に示すように、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６との境界を跨ぐようにしてマスク材３２を設置する。図３２に示すように、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６との間には、ｉ型非晶質膜１３の屈曲部分が挿入されているため、マスク材３２は、厳密には、第２導電型非晶質膜１６とｉ型非晶質膜１３との境界、ｉ型非晶質膜１３の屈曲部分、およびｉ型非晶質膜１３と第１導電型非晶質膜１４との境界を跨ぐようにして設置される。   Next, as shown in FIG. 32, a mask material 32 is provided so as to straddle the boundary between the first conductive type amorphous film 14 and the second conductive type amorphous film 16. As shown in FIG. 32, since the bent portion of the i-type amorphous film 13 is inserted between the first conductive type amorphous film 14 and the second conductive type amorphous film 16, the mask Strictly speaking, the material 32 includes a boundary between the second conductive type amorphous film 16 and the i-type amorphous film 13, a bent portion of the i-type amorphous film 13, and the i-type amorphous film 13 and the first type. It is installed so as to straddle the boundary with the one conductivity type amorphous film 14.

マスク材３２の材質および設置方法は、特に限定されないが、マスク材３２として、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６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、マスク材３２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マスク材３２の除去も容易に行なうことができる。   The material and installation method of the mask material 32 are not particularly limited, but the mask material 32 is masked at a position across the boundary between the first conductive type amorphous film 14 and the second conductive type amorphous film 16. It is preferable to use a patterned metal mask. In this case, the mask material 32 can be easily installed, and the mask material 32 can be easily removed after the electrode layer described later is formed.

次に、図３３に示すように、マスク材３２を設置した後の半導体基板１の裏面側の全面に透明導電膜４を積層し、その後、図３４に示すように、電極層２６を積層する。   Next, as shown in FIG. 33, the transparent conductive film 4 is laminated on the entire back surface side of the semiconductor substrate 1 after the mask material 32 is placed, and then the electrode layer 26 is laminated as shown in FIG. .

その後、マスク材３２を除去することによって、マスク材３２とともに、マスク材３２上の透明導電膜４および電極層２６を除去する。これにより、図２５に示す実施の形態３の光電変換素子が完成する。   Thereafter, the transparent conductive film 4 and the electrode layer 26 on the mask material 32 are removed together with the mask material 32 by removing the mask material 32. Thereby, the photoelectric conversion element of Embodiment 3 shown in FIG. 25 is completed.

以上のように、実施の形態３の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備え、当該透明導電膜上にｎ電極８およびｐ電極９のいずれもが形成されていないヘテロ接合型バックコンタクトセルであり、受光面側にｐ電極９を有する実施の形態１の光電変換素子よりも受光面積を拡大することができる。そのため、実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態１の光電変換素子と比べて、短絡電流密度および変換効率などの特性を向上させることができる。   As described above, the photoelectric conversion element of the third embodiment includes the transparent conductive film made of IGZO on the light receiving surface side, and the heterostructure in which neither the n-electrode 8 nor the p-electrode 9 is formed on the transparent conductive film. It is a junction-type back contact cell, and the light receiving area can be expanded as compared with the photoelectric conversion element of the first embodiment having the p electrode 9 on the light receiving surface side. Therefore, the photoelectric conversion element of Embodiment 3 can improve characteristics, such as a short circuit current density and conversion efficiency, compared with the photoelectric conversion element of Embodiment 1.

また、実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態２の光電変換素子のように、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光電変換素子を製造することができる。   Further, unlike the photoelectric conversion element of the second embodiment, the photoelectric conversion element of the third embodiment does not need to perform the photoresist coating process and the photoresist patterning process by the exposure technique and the development technique as many as four times. Therefore, a photoelectric conversion element can be manufactured with a simpler manufacturing process.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   As described above, the embodiments of the present invention have been described, but it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、光電変換素子に利用することができ、特にヘテロ接合型の光電変換素子に好適に利用することができる。   The present invention can be used for a photoelectric conversion element, and can be particularly preferably used for a heterojunction photoelectric conversion element.

１ 半導体基板、２ ｉ型非晶質膜、３ 第１導電型非晶質膜、４ 透明導電膜、５ ｉ型非晶質膜、６ 第２導電型非晶質膜、７ 透明導電膜、８ ｎ電極、９ ｐ電極、１０，１１ マスク材、１３ ｉ型非晶質膜、１４ 第１導電型非晶質膜、１５ ｉ型非晶質膜、１６ 第２導電型非晶質膜、１７ ｉ型非晶質膜、１８ 第１導電型非晶質膜、２２，２３，２４，２５ マスク材、２６ 電極層、３１，３２ マスク材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 2 i-type amorphous film, 3 1st conductivity type amorphous film, 4 Transparent conductive film, 5 i-type amorphous film, 6 2nd conductivity type amorphous film, 7 Transparent conductive film, 8 n electrode, 9 p electrode, 10, 11 mask material, 13 i-type amorphous film, 14 first conductivity type amorphous film, 15 i type amorphous film, 16 second conductivity type amorphous film, 17 i-type amorphous film, 18 first conductivity type amorphous film, 22, 23, 24, 25 mask material, 26 electrode layer, 31, 32 mask material.

Claims (5)

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透明導電膜と、
前記半導体基板の他方の表面上に設けられた第１導電型または第２導電型の第１の非晶質膜と、を備え、
前記透明導電膜は、ＩＧＺＯからなる、光電変換素子。 A first conductivity type semiconductor substrate;
A transparent conductive film provided on one surface of the semiconductor substrate;
A first amorphous film of a first conductivity type or a second conductivity type provided on the other surface of the semiconductor substrate,
The transparent conductive film is a photoelectric conversion element made of IGZO. 前記半導体基板と前記透明導電膜との間に設けられた第１導電型または第２導電型の第２の非晶質膜をさらに備え、
前記第１の非晶質膜と前記第２の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有している、請求項１に記載の光電変換素子。 A first conductive type or a second conductive type second amorphous film provided between the semiconductor substrate and the transparent conductive film;
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the first amorphous film and the second amorphous film have different conductivity types. 前記第１の非晶質膜が第２導電型を有し、前記第２の非晶質膜が第１導電型を有する、請求項２に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the first amorphous film has a second conductivity type, and the second amorphous film has a first conductivity type. 前記第１の非晶質膜が第１導電型を有し、前記第２の非晶質膜が第２導電型を有する、請求項２に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the first amorphous film has a first conductivity type, and the second amorphous film has a second conductivity type. 前記半導体基板と前記第１の非晶質膜との間に設けられた第１のｉ型非晶質膜をさらに備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換素子。   5. The photoelectric conversion element according to claim 1, further comprising a first i-type amorphous film provided between the semiconductor substrate and the first amorphous film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019200788A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 君泰创新（北京）科技有限公司 Method for preparing solar cell, and solar cell

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