JP2019033298A - 太陽電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】光生成キャリアの再結合を抑制し、出力向上を実現できる太陽電池を提供すること。
【解決手段】実施形態の一例である太陽電池１０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１と、当該基板の受光面上に形成された、キャリア生成機能を有するパッシベーション層２０とを備える。ｎ型結晶性シリコン基板１１は、パッシベーション層２０との界面近傍に当該基板と同一導電型にドーピングされた、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であるドープ層を有する。ドープ層におけるドーパント濃度の平均値は１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3であり、ドープ層の厚みは２００ｎｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本開示は、太陽電池に関する。
結晶性シリコン基板を備えた太陽電池では、当該基板の受光面側表面（受光面）における光生成キャリアの再結合が出力に大きく影響する。このため、結晶性シリコン基板の受光面上には、パッシベーション層が形成される。例えば、特許文献１には、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側にｐ側電極とｎ側電極が形成された太陽電池であって、シリコン基板の受光面上に形成されたパッシベーション層として非晶質シリコン層を備えた太陽電池が開示されている。
国際公開第２０１２／１３２６１５号
パッシベーション層を設けた場合であっても、結晶性シリコン基板との界面での光生成キャリアの再結合を完全に抑制することは実現できておらず、さらなる再結合の抑制が求められている。
本開示の一態様である太陽電池は、結晶性シリコン基板と、結晶性シリコン基板における光が主に入射する受光面側とは反対側の面上に形成された、キャリア生成機能を有するパッシベーション層と、を備え、結晶性シリコン基板は、パッシベーション層との界面近傍に当該基板と同一導電型にドーピングされた、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であるドープ層を有し、ドープ層におけるドーパント濃度の平均値は１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3であり、ドープ層の厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
本開示の一態様である太陽電池によれば、結晶性シリコン基板の受光面における光生成キャリアの再結合を抑制し、出力の向上を図ることができる。
実施形態の一例である太陽電池の断面図である。 実施形態の一例である太陽電池において、ｎ+層のドーパント濃度と出力相対値との関係を示す図である。 実施形態の一例である太陽電池において、ｎ+層の厚みと出力相対値との関係を示す図である。 実施形態の他の一例である太陽電池の断面図である。
本開示の一態様である太陽電池は、結晶性シリコン基板がパッシベーション層との界面近傍に当該基板と同一導電型にドーピングされた特定のドープ層を有する。上述の通り、パッシベーション層を設けた場合においても、結晶性シリコン基板との界面には様々な原因で再結合準位となる欠陥が発生し、発生した光生成キャリアが当該界面で再結合する。本発明者らは、パッシベーション層がキャリア生成機能を有する点に注目した。そして、結晶性シリコン基板のパッシベーション層との界面近傍に上記ドープ層を設けることで、パッシベーション層で生成した光生成キャリアの再結合を抑制でき、太陽電池の出力が向上することを見出したのである。
以下、図面を参照しながら、実施形態の一例について詳細に説明する。
実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略＊＊」との記載は、略全域を例に挙げて説明すると、全域はもとより実質的に全域と認められる場合を含む意図である。
実施形態の説明では、結晶性シリコン基板としてｎ型結晶性シリコン基板を例示する。ｎ型結晶性シリコン基板を用いた場合、ドープ層はｎ型にドーピングされたｎ+層が適用される。なお、結晶性シリコン基板はｐ型結晶性シリコン基板であってもよい。この場合、ドープ層はｐ型にドーピングされたｐ+層が適用される。
図１は、実施形態の一例である太陽電池１０を示す断面図である。
図１に示すように、太陽電池１０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１と、当該基板の受光面上に形成されたパッシベーション層２０とを備える。パッシベーション層２０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面における光生成キャリアの再結合を抑制するパッシベーション機能に加えてキャリア生成機能を有する光発電層である。太陽電池１０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面上に形成されたｐ型半導体層１２及びｎ型半導体層１３を備える。詳しくは後述するが、ｐ型半導体層１２とｎ型半導体層１３は一部が互いに重なっており、各層の間には絶縁層１４が設けられている。
ｎ型結晶性シリコン基板１１（太陽電池１０）の「受光面」とは光が主に入射（５０％超過〜１００％）する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。本実施形態では、ｎ型結晶性シリコン基板１１に入射する光の略全てが受光面から入射する。
太陽電池１０は、ｐ型半導体層１２上に形成された透明導電層１５及び集電極１６（以下、「ｐ側電極」という場合がある）と、ｎ型半導体層１３上に形成された透明導電層１７及び集電極１８（以下、「ｎ側電極」という場合がある）とを備える。ｐ側電極とｎ側電極は、互いに接触しておらず電気的に分離されている。即ち、太陽電池１０はｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面側のみに形成された一対の電極を備える。ｎ型結晶性シリコン基板１１、パッシベーション層２０で発生した正孔はｐ側電極により収集され、電子はｎ側電極により収集される。
太陽電池１０は、パッシベーション層２０上に保護層（図示せず）を有していてもよい。保護層は、例えばパッシベーション層２０の損傷を抑制し、且つ光の反射を抑制する。保護層は、光透過性が高い材料から構成されることが好ましく、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、又は酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等から構成されることが好適である。
ｎ型結晶性シリコン基板１１は、ｎ型多結晶シリコン基板であってもよいが、好ましくはｎ型単結晶シリコン基板である。ｎ型結晶性シリコン基板１１は、パッシベーション層２０との界面近傍にｎ型にドーピングされた、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であるｎ+層２１を有する。詳しくは後述するが、ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値は１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3であり、ｎ+層２１の厚みは２００ｎｍ以下である。ｎ型結晶性シリコン基板１１のｎ+層２１以外の領域におけるドーパント濃度の平均値は、例えば１×１０14ｃｍ-3〜５×１０16ｃｍ-3である。ｎ型結晶性シリコン基板１１の厚みは、例えば５０μｍ〜３００μｍである。
ｎ型結晶性シリコン基板１１の表面には、テクスチャ構造（図示せず）が形成されていることが好ましい。テクスチャ構造とは、表面反射を抑制してｎ型結晶性シリコン基板１１の光吸収量を増大させるための表面凹凸構造であって、例えば受光面のみ、又は受光面と裏面の両方に形成される。テクスチャ構造は、アルカリ性溶液を用いて単結晶シリコン基板の（１００）面を異方性エッチングすることで形成でき、単結晶シリコン基板の表面に（１１１）面を斜面としたピラミッド形状の凹凸構造が形成される。テクスチャ構造の凹凸の高さは、例えば１μｍ〜１５μｍである。
ｐ型半導体層１２とｎ型半導体層１３は、いずれもｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面上に積層され、当該裏面上にｐ型領域とｎ型領域をそれぞれ形成する。ｐ型領域の面積は、ｎ型領域の面積よりも大きく形成されることが好適である。ｐ型領域とｎ型領域は、例えば一の方向に交互に配置され、互いに噛み合う平面視櫛歯状パターンで形成される。図１に示す例では、ｐ型半導体層１２の一部がｎ型半導体層１３の一部の上に重なって、ｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面上に各半導体層（ｐ型領域、ｎ型領域）が隙間なく形成されている。ｐ型半導体層１２とｎ型半導体層１３が重なる部分には絶縁層１４が設けられている。絶縁層１４は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素等から構成される。
ｐ型半導体層１２は、少なくともｐ型水素化非晶質シリコン層（ｐ型ａ-Ｓｉ：Ｈ）を含むことが好ましく、ｉ型水素化非晶質シリコン層（ｉ型ａ-Ｓｉ：Ｈ）とｐ型水素化非晶質シリコン層との積層構造を有することが特に好ましい。ｐ型半導体層１２の好適な一例は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面にｉ型水素化非晶質シリコン層が積層され、ｉ型水素化非晶質シリコン層上にｐ型水素化非晶質シリコン層が積層されてなる。
ｎ型半導体層１３は、少なくともｎ型水素化非晶質シリコン層（ｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ）を含むことが好ましく、ｉ型水素化非晶質シリコン層（ｉ型ａ-Ｓｉ：Ｈ）とｎ型水素化非晶質シリコン層との積層構造を有することが特に好ましい。ｎ型半導体層１３の好適な一例は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面にｉ型水素化非晶質シリコン層が積層され、ｉ型水素化非晶質シリコン層上にｎ型水素化非晶質シリコン層が積層されてなる。
ｉ型ａ-Ｓｉ：Ｈ層は、シランガス（ＳｉＨ4）を水素（Ｈ2）で希釈した原料ガスを用いて化学気相成長法（ＣＶＤ）により成膜できる。ｐ型ａ-Ｓｉ：Ｈ層の成膜には、シランにジボラン（Ｂ2Ｈ6）を添加して水素希釈した原料ガスが使用される。ｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ層の成膜には、ジボランの代わりにホスフィン（ＰＨ3）を含む原料ガスが使用される。なお、各半導体層の成膜法は特に限定されるものではない。
透明導電層１５，１７は、絶縁層１４に対応する位置で互いに分離されている。透明導電層１５，１７は、例えば酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）等がドーピングされた透明導電性酸化物から構成される。透明導電層１５，１７の厚みは、３０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜２００ｎｍが特に好ましい。
集電極１６，１８は、透明導電層１５，１７上にそれぞれ形成される。集電極１６，１８は、導電性ペーストを用いて形成されてもよいが、好ましくは電解めっきにより形成される。集電極１６，１８は、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属から構成され、Ｎｉ層とＣｕ層との積層構造であってもよく、耐食性を向上させるために最表面に錫（Ｓｎ）層を有していてもよい。集電極１６，１８の厚みは、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、０．５μｍ〜２μｍが特に好ましい。
パッシベーション層２０は、例えばｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面の略全域に形成される。パッシベーション層２０は、上述の通りパッシベーション機能とキャリア生成機能を有する。本実施形態では、パッシベーション層２０で発生した光生成キャリア（正孔及び電子）はｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面側に移動し、裏面上に形成されたｐ側電極とｎ側電極により収集される。パッシベーション層２０の厚みは、５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ〜８０ｎｍが特に好ましい。
パッシベーション層２０は、主成分が非晶質若しくは微結晶のシリコン、又は炭化シリコンであることが好ましく、具体的には、下記（１）〜（８）より選択される材料からなる層であることが好ましい。パッシベーション層２０は、基板と同じ導電型を付与する元素を含んでいてもよい。パッシベーション層２０は、下記（１）の構造を有することが好適である。
（１）ｉ型ａ-Ｓｉ：Ｈ
（２）ｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ
（３）ｉ型水素化非晶質炭化シリコン（ｉ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ）
（４）ｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ
（５）ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈと高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈとの積層体（ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体）
（６）ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型水素化微結晶シリコン（ｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈ）の積層体
（７）ｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体
（８）ｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈの積層体
ここで、「高濃度」とは「ｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体」を例に挙げて説明すると、前者に比べて後の後者のドーパント濃度が高いことを意味する。即ち、当該記載はドーパント量が異なる２つの層を積層した構造であることを意味する。
ｎ+層２１は、ｎ型結晶性シリコン基板１１のパッシベーション層２０との界面近傍をｎ型にドーピングして形成される。ｎ+層２１は、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上の領域であって、パッシベーション層２０との界面、即ちｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面から２００ｎｍ以下の厚みで形成される。換言すると、ｎ型結晶性シリコン基板１１には、受光面から２００ｎｍ以下の厚み範囲のみに、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上となる領域が存在する。
ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値は、１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3である。ドーパント濃度の平均値が当該範囲内であれば、ｎ+層２１の一部にドーパント濃度が１×１０20ｃｍ-3を超える領域が存在してもよいが、好ましくはｎ+層２１におけるドーパント濃度の最大値は１×１０20ｃｍ-3以下である。ｎ+層２１は、例えばｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面から離れるほどドーパント濃度が低下する濃度勾配を有していてもよく、層全体で略均一なドーパント濃度を有していてもよい。
ｎ+層２１のドーパント濃度は、凹凸構造が形成されたｎ型結晶性シリコン基板１１の表面をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定することもできるが、次の方法により容易に測定できる。具体的には、凹凸構造を形成しない、単結晶シリコン基板の平坦な表面に形成した高濃度のｎ型層を形成し、ＳＩＭＳによって高濃度のｎ型層のドーパント濃度を測定する。凹凸構造が形成されたｎ型結晶性シリコン基板１１へのドーピングと単結晶シリコン基板の平坦な表面へのドーピングとが同じ条件で行われた場合、ｎ+層２１のドーパント濃度は、平坦な表面に形成した高濃度のｎ型層のドーパント濃度と等しいと推定できる。単結晶シリコン基板の表面を少しずつ削りながら、結晶シリコン基板の表面から深さの異なる複数の地点でのドーパント濃度を測定し、ｎ+層２１に含まれる複数の地点でのドーパント濃度を得る。
上記の方法によるドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3未満に変化するときの単結晶シリコン基板の表面からの深さをｎ+層２１の厚みとする。結晶シリコン基板の表面からｎ+層２１の厚みまでの複数の地点でのドーパント濃度を平均化することで、ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値が求められる。
ｎ+層２１は、例えば熱拡散法、プラズマドープ法、又はエピタキシャル成長法等を用いて形成される。熱拡散法又はプラズマドープ法を用いた場合は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面で最もドーパント濃度が高くなり、受光面から離れるほど濃度が次第に低くなった濃度勾配が形成される。例えば、ｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面から２００ｎｍの厚み範囲のドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以下となるように、ｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面からリン（Ｐ）をドープしてｎ+層２１が形成される。エピタキシャル成長法を用いた場合は、例えば熱拡散法を用いた場合と比べて、ｎ+層２１の境界位置でドーパント濃度を急峻に上昇させることができ、またｎ+層２１の全体でドーパント濃度を均一化し易い。
図２は、ｎ+層２１のドーパント濃度と太陽電池１０の出力相対値との関係を示す図である。図２に示す関係は、ｎ+層２１の厚みが１０ｎｍであり、ｎ+層２１全体のドーパント濃度が均一なものとして実験した結果である。出力相対値とは、ｎ+層２１を有さない太陽電池の出力を１としたときの値である（図３の場合についても同様）。図３は、ｎ+層２１の厚みと太陽電池１０の出力相対値との関係を示す図である。図３に示す関係は、ｎ+層２１のドーパント濃度が１×１０19ｃｍ-3（層全体で均一）なものとして実験した結果である。
図２に示すように、ｎ+層２１のドーパント濃度（平均値）が１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3である場合に、太陽電池１０の出力が大きく向上する。ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値が１×１０17ｃｍ-3未満であると上記界面欠陥による再結合を十分に抑制できず、ｎ+層２１の形成による効果が現れ難い。一方、ドーパント濃度の平均値が１×１０20ｃｍ-3を超えると、例えばｎ+層２１内でパッシベーション層２０で発生した正孔の再結合が起こり易くなり却って出力が低下する。ｎ+層２１のドーパント濃度と出力相対値との関係は、ｎ+層２１の厚みが５ｎｍ〜１００ｎｍ程度である場合に図２に示す関係と同様であり、厚みが１００ｎｍを超えると最適なドーパント濃度が低くなる傾向が見られる。ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値は、好ましくは１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3である。
図３に示すように、ｎ+層２１の厚みが２００ｎｍ以下である場合に、太陽電池１０の出力が大きく向上する。ｎ+層２１の厚みが２００ｎｍを超えると、例えばｎ+層２１内でパッシベーション層２０で発生した正孔の再結合が起こり易くなり却って出力が低下する。ｎ+層２１の厚みと出力相対値との関係は、ｎ+層２１におけるドーパント濃度の平均値が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3程度である場合に図３に示す関係と同様であり、濃度が２×１０19ｃｍ-3を超えると最適な厚みが小さくなる傾向が見られる。ｎ+層２１の厚みは、好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍであり、特に好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。ｎ+層２１の厚みが２ｎｍ未満であると、上記界面欠陥による再結合を十分に抑制できず、ｎ+層２１の形成による効果が現れ難い場合がある。
ｎ+層２１は、ドーパント濃度の平均値が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3であり、且つｎ+層２１のうちドーパント濃度が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3である領域の厚みが５ｎｍ〜１００ｎｍであることが特に好適である。ｎ+層２１の好適な具体例は、全体の厚みが５ｎｍ〜２００ｎｍ、又は５ｎｍ〜１００ｎｍで、ドーパント濃度が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3となる領域の厚みが５ｎｍ〜１００ｎｍである。
上記構成を備えた太陽電池１０によれば、ｎ型結晶性シリコン基板１１とパッシベーション層２０との界面における光生成キャリアの再結合を抑制して、出力をさらに向上させることができる。即ち、ｎ+層２１によって当該界面に発生する欠陥に起因した光生成キャリアの再結合が抑制され、再結合による出力損失が軽減される。
ｎ型結晶性シリコン基板１１とパッシベーション層２０との界面における光生成キャリアの再結合を抑制する観点では、パッシベーション層２０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１と同じ導電型を付与する元素を含むことが好ましい。これによって、パッシベーション層２０からｎ型結晶性シリコン基板１１へ電子が供給され、界面の電子濃度が増えて欠陥での再結合レートを下げることができる。ただし、ドーピングによって水素化非晶質シリコン層の膜中に欠陥が増加するため、ドーピング量を過度に多くするとキャリア生成機能は減ってしまう点に注意すべきである。
パッシベーション層２０がｎ型結晶性シリコン基板１１と同じ導電型を付与する元素を含む場合、パッシベーション層２０の主成分は微結晶シリコンであることが好適である。これによって、パッシベーション層２０でのドーパントの活性化率を高くすることができる。詳述すると、ｎ型水素化非晶質シリコンよりｎ型水素化微結晶シリコンの方が、ドーパント活性化率が高いため、ドーピング量が等しい場合にはｎ型水素化微結晶シリコンの方がより多くの電子をｎ型結晶性シリコン基板１１に供給できる。これによって、ｎ型結晶性シリコン基板１１とパッシベーション層２０との界面の電子濃度を増やすことができ、欠陥での再結合を減らすことができる。
図４は、実施形態の他の一例である太陽電池３０を示す断面図である。
図４に示すように、太陽電池３０は、ｎ型結晶性シリコン基板３１と、当該基板の受光面上に形成されたキャリア生成機能を有するパッシベーション層４０とを備える点で、太陽電池１０と共通する。ｎ型結晶性シリコン基板３１は、太陽電池１０の場合と同様に、ｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましく、パッシベーション層４０との界面近傍にｎ型にドーピングされたｎ+層４１を有する。一方、太陽電池３０は、ｎ型結晶性シリコン基板１１の受光面側に形成された受光面電極と、ｎ型結晶性シリコン基板１１の裏面側に形成された裏面電極とを備える点で、電極が裏面側のみに形成された太陽電池１０と異なる。
受光面電極及び裏面電極は、透明導電層３３，３５と、当該透明導電層上に形成された集電極３４，３６とをそれぞれ有する。透明導電層３３，３５は、太陽電池１０の透明導電層１５，１７の場合と同様に、透明導電性酸化物から構成される。集電極３４，３６は、例えば多数のフィンガー部と、２本又は３本のバスバー部とを含むパターンで導電性ペーストをスクリーン印刷して形成される。集電極３６は、集電極３４よりも大面積に形成されることが好ましく、集電極３６のフィンガー部は集電極３４のフィンガー部よりも多く形成される。また、集電極３４は集電極３６よりも厚く形成される。なお、電極の構造は特に限定されず、例えば裏面電極の集電極として透明導電層３５上の略全域に金属層を形成してもよい。
太陽電池３０は、ｎ型結晶性シリコン基板３１の裏面上に形成されたｐ型半導体層３２を備える。ｐ型半導体層３２は、例えばｎ型結晶性シリコン基板３１の裏面の略全域に形成され、ｐ型半導体層３２上の略全域に透明導電層３５が形成される。ｐ型半導体層３２には、太陽電池１０のｐ型半導体層１２と同様の材料が適用できる。ｎ型結晶性シリコン基板３１の受光面上には、パッシベーション層４０が形成される。パッシベーション層４０は、例えばｎ型結晶性シリコン基板３１の受光面の略全域に形成され、パッシベーション層４０上の略全域に透明導電層３５が形成される。
パッシベーション層４０は、パッシベーション層２０の場合と同様に、上記（１）〜（８）より選択される材料からなる層であることが好ましい。パッシベーション層４０は、透明導電層３３とのコンタクト抵抗低減等の観点から、上記（５）〜（８）より選択される積層構造を有することが好適であり、透明導電層３３との接触面がｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈから構成されることが特に好適である。
ｎ+層４１は、ｎ+層２１と同様にドーパント濃度が１×１０17／ｃｃ以上の領域であって、ｎ型結晶性シリコン基板３１の受光面から２００ｎｍ以下の厚みで形成される。ｎ+層４１におけるドーパント濃度の平均値は、１×１０17／ｃｃ〜１×１０20／ｃｃであり、好ましくは１×１０18／ｃｃ〜２×１０19／ｃｃである。ｎ+層４１の厚みは、好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍであり、特に好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。ｎ+層４１は、ドーパント濃度の平均値が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3であり、且つｎ+層４１のうちドーパント濃度が１×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3である領域の厚みが５ｎｍ〜１００ｎｍであることが特に好適である。
太陽電池３０においても、太陽電池１０の場合と同様に、ｎ型結晶性シリコン基板３１とパッシベーション層４０との界面における光生成キャリアの再結合を抑制して、出力をさらに向上させることができる。
なお、本実施形態の他の一例において、ｎ+層４１はｎ型結晶性シリコン基板３１の受光面に配置したが、ｎ+層４１をｎ型結晶性シリコン基板３１の裏面に配置してもよい。光が主に入射する面とは反対の面にも光が入射して発電に寄与する場合に、ｎ+層４１をｎ型結晶性シリコン基板３１の裏面に配置する構成を採用することができる。この場合、ｎ型結晶性シリコン基板３１の受光面にｐ型半導体層３２を配置してｐｎ接合を形成する。本実施形態の他の一例においては、ｐｎ接合の形成した面とは反対のｎ型結晶性シリコン基板３１の表面にｎ+層４１を形成し、ｎ+層４１が形成されたｎ型結晶性シリコン基板３１の表面に入射する光の発電への寄与を高めることができる。
１０，３０ 太陽電池、１１，３１ ｎ型結晶性シリコン基板、１２，３２ ｐ型半導体層、１３ ｎ型半導体層、１４ 絶縁層、１５，１７，３３，３５ 透明導電層、１６，１８，３４，３６ 集電極、２０，４０ パッシベーション層、２１，４１ ｎ+層

Claims (9)

  1. 結晶性シリコン基板と、
    前記結晶性シリコン基板における光が主に入射する受光面側とは反対側の面上に形成された、キャリア生成機能を有するパッシベーション層と、
    を備え、
    前記結晶性シリコン基板は、前記パッシベーション層との界面近傍に当該基板と同一導電型にドーピングされた、ドーパント濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であるドープ層を有し、
    前記ドープ層におけるドーパント濃度の平均値は１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3であり、前記ドープ層の厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍである、太陽電池。
  2. 前記結晶性シリコン基板は、ｎ型結晶性シリコン基板であり、
    前記ドープ層は、前記ｎ型結晶性シリコン基板の表面がｎ型にドーピングされたｎ+層である、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記結晶性シリコン基板の裏面側に形成された一対の電極を備える、請求項１又は２に記載の太陽電池。
  4. 前記結晶性シリコン基板の受光面側に形成された受光面電極と、
    前記結晶性シリコン基板の裏面側に形成された裏面電極と、
    を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池。
  5. 前記パッシベーション層の主成分が、非晶質若しくは微結晶のシリコン、又は炭化シリコンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
  6. 前記パッシベーション層は、前記結晶性シリコン基板と同じ導電型を付与する元素を含む、請求項５に記載の太陽電池。
  7. 前記パッシベーション層は、ｉ型ａ-Ｓｉ：Ｈ、ｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ、ｉ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ、ｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ、ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体、ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈの積層体、ｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体、又はｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈの積層体のうちのいずれかの層を含む、請求項５に記載の太陽電池。
  8. 前記パッシベーション層は、ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体、ｉ型若しくはｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈ／高濃度のｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈの積層体、ｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型ａ-Ｓｉ：Ｈの積層体、又はｉ型若しくはｎ型ａ-ＳｉＣ：Ｈ／高濃度のｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈの積層体からなる層である、請求項４に記載の太陽電池。
  9. 前記裏面電極は、透明導電層を有し、
    前記パッシベーション層は、前記透明導電層との接触面が前記ｎ型μｃ-Ｓｉ：Ｈから構成される、請求項８に記載の太陽電池。
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