JP2016063071A - 光電変換素子および光電変換素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電変換素子は、第1導電型または第2導電型の半導体基板(1)と、半導体基板(1)の一方の側に設けられた第1導電型非晶質半導体膜(3)と第2導電型非晶質半導体膜(5)とを備えている。第1導電型非晶質半導体膜(3)上には第1電極(11)が設けられ、第2導電型非晶質半導体膜(5)上には第2電極(12)が設けられている。第1導電型非晶質半導体膜(3)の端部と第2導電型非晶質半導体膜(5)の端部とが重なっている領域である重なり領域(21)が設けられている。隣り合う第1電極(11)と第2電極(12)との間のギャップ領域(22)の幅Wgが重なり領域(21)の幅Woよりも広くなっている。ギャップ領域(22)の幅Wgが120μm以下またはギャップ領域(22)の面積率が16%以下である。
【選択図】図1
Description
<ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構成>
図1に、実施形態1の光電変換素子として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。実施形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセル10は、n型単結晶シリコン基板である半導体基板1と、半導体基板1の一方側の表面(裏面)に接して設けられた第1のi型非晶質半導体膜2と第2のi型非晶質半導体膜4とを備えている。実施形態1においては、第1のi型非晶質半導体膜2および第2のi型非晶質半導体膜4は、それぞれ、i型非晶質シリコン膜である。
以下、図3〜図11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10の製造方法の一例について説明する。まず、図3に示すように、半導体基板1の裏面の全面に第1のi型非晶質半導体膜2を形成する。第1のi型非晶質半導体膜2の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。
電極ピッチPを1.5mmに固定し、ギャップ領域22の幅Wgをそれぞれ30μm、40μm、60μm、120μmおよび160μmとした実施形態1のヘテロ接合型バックコンタクトセル10のサンプルを上述のようにして作製した。そして、上述のようにして作製したそれぞれのサンプルに対して、ソーラシミュレータを用いて、疑似太陽光(エアマス1.5)を1kW/cm2のエネルギー密度で照射して電流−電圧曲線を作製し、短絡電流密度Jscの相対値[%]およびフィルファクター(FF)の相対値[%]を求めた。その結果を図12(a)および図12(b)に示す。図12(a)に、短絡電流密度Jscの相対値[%]とギャップ領域22の幅Wg[μm]との関係を示し、図12(b)に、FFの相対値[%]とギャップ領域22の幅Wg[μm]との関係を示す。
電極ピッチPを1.5mmに固定し、ギャップ領域22の面積率をそれぞれ4%、5%、8%、16%および24%としたヘテロ接合型バックコンタクトセル10のサンプルを実施形態1と同様にして作製した。そして、それぞれのサンプルに対して、ソーラシミュレータを用いて、疑似太陽光(エアマス1.5)を1kW/cm2のエネルギー密度で照射して電流−電圧曲線を作製し、短絡電流密度Jscの相対値[%]およびフィルファクター(FF)の相対値[%]を求めた。その結果を図13(a)および図13(b)に示す。図13(a)に、短絡電流密度Jscの相対値[%]とギャップ領域22の面積率[%]との関係を示し、図13(b)に、FFの相対値[%]とギャップ領域22の面積率[%]との関係を示す。
実施形態2の結果から、特性の優れた光電変換素子を得る観点からは、ギャップ領域22の面積率は、16%以下であることが好ましく、8%以下であることがより好ましいと考えられる。
上記の実施形態1および実施形態2においては、第1電極11および第2電極12の形状がそれぞれ帯状である場合について説明したが、第1電極11および第2電極12の形状は帯状に限定されず、第1電極11および/または第2電極12の形状が、たとえばドット状等の他の形状であっても同様の効果を得ることができる。
第1電極11の形状を帯状とし、第2電極12の形状のみをドット状等の帯状以外の形状とする態様であっても同様の効果を得ることができる。
(1)ここで開示された実施形態は、第1導電型または第2導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた、第1導電型非晶質半導体膜と、第2導電型非晶質半導体膜と、第1導電型非晶質半導体膜上の第1電極と、第2導電型非晶質半導体膜上の第2電極と、を備え、第1導電型非晶質半導体膜の端部と第2導電型非晶質半導体膜の端部とが重なっている領域である重なり領域を有し、隣り合う第1電極と第2電極との間のギャップ領域の幅が重なり領域の幅よりも広く、ギャップ領域の幅が120μm以下である光電変換素子である。この場合には、JscおよびFF等の特性に優れた光電変換素子とすることができる。
Claims (5)
- 第1導電型または第2導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の側に設けられた、第1導電型非晶質半導体膜と、第2導電型非晶質半導体膜と、
前記第1導電型非晶質半導体膜上の第1電極と、
前記第2導電型非晶質半導体膜上の第2電極と、を備え、
前記第1導電型非晶質半導体膜の端部と前記第2導電型非晶質半導体膜の端部とが重なっている領域である重なり領域を有し、
隣り合う前記第1電極と前記第2電極との間のギャップ領域の幅が、前記重なり領域の幅よりも広く、
前記ギャップ領域の幅が120μm以下である、光電変換素子。 - 第1導電型または第2導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の側に設けられた、第1導電型非晶質半導体膜と、第2導電型非晶質半導体膜と、
前記第1導電型非晶質半導体膜上の第1電極と、
前記第2導電型非晶質半導体膜上の第2電極と、を備え、
前記第1導電型非晶質半導体膜の端部と前記第2導電型非晶質半導体膜の端部とが重なっている領域である重なり領域を有し、
隣り合う前記第1電極と前記第2電極との間のギャップ領域の幅が、前記重なり領域の幅よりも広く、
前記ギャップ領域の面積率が16%以下である、光電変換素子。 - 前記第1電極および前記第2電極は、それぞれ、帯状である、請求項1または請求項2に記載の光電変換素子。
- 第1導電型または第2導電型の半導体基板の一方の側に第1導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1導電型非晶質半導体膜の一部を厚さ方向に除去することによって前記半導体基板の一部を露出させる工程と、
前記半導体基板および前記第1導電型非晶質半導体膜上に第2導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1導電型非晶質半導体膜上に第1電極を形成する工程と、
前記第2導電型非晶質半導体膜上に第2電極を形成する工程と、を含み、
前記第2導電型非晶質半導体膜は、前記第1導電型非晶質半導体膜の端部と前記第2導電型非晶質半導体膜の端部とが重なっている領域である重なり領域が形成されるように形成され、
前記第1電極および前記第2電極は、隣り合う前記第1電極と前記第2電極との間のギャップ領域の幅が前記重なり領域の幅よりも広くなるとともに、前記ギャップ領域の幅が120μm以下となるように形成される、光電変換素子の製造方法。 - 第1導電型または第2導電型の半導体基板の一方の側に第1導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1導電型非晶質半導体膜の一部を厚さ方向に除去することによって前記半導体基板の一部を露出させる工程と、
前記半導体基板および前記第1導電型非晶質半導体膜上に第2導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1導電型非晶質半導体膜上に第1電極を形成する工程と、
前記第2導電型非晶質半導体膜上に第2電極を形成する工程と、を含み、
前記第2導電型非晶質半導体膜は、前記第1導電型非晶質半導体膜の端部と前記第2導電型非晶質半導体膜の端部とが重なっている領域である重なり領域が形成されるように形成され、
前記第1電極および前記第2電極は、隣り合う前記第1電極と前記第2電極との間のギャップ領域の幅が前記重なり領域の幅よりも広くなるとともに、前記ギャップ領域の面積率が16%以下となるように形成される、光電変換素子の製造方法。
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