JP4310914B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、 ｐ型Ｓｉ基板上にｎ⁺／ｐ構成化合物半導体層（例えば、ＧａＡｓ層）を積層した構造の太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の太陽電池として、ｎ型Ｓｉ基板上にｐ⁺／ｎ構成ＧａＡｓ（ガリウム・砒素）層を積層した構造の太陽電池、或いはｐ型Ｓｉ基板上にｎ⁺／ｐ構成ＧａＡｓ層を積層した構造の太陽電池が知られている。
【０００３】
ｎ型Ｓｉ基板上にｐ⁺／ｎ構成ＧａＡｓ層を積層した構造の太陽電池（以下、ｐ⁺／ｎ構成太陽電池と呼ぶ）は、例えば、ｎ型のＳｉ基板上に、それぞれヘテロエピタキシャル成長により、ｎ⁺型ＧａＡｓバッファー層、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・砒素）バック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層、ｎ型ＧａＡｓベース層、ｐ⁺型ＧａＡｓエミッタ層、ｐ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層を順次積層し、さらにその上にｐ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層、ＡｕＺｎ（金・亜鉛）表面電極（一方の電極とも呼ぶ）を備え、Ｓｉ基板の下面には裏面電極（他方の電極とも呼ぶ）が設けられた構造を有している。また、表面側には必要に応じ、反射防止膜を備えた構成となっている。
【０００４】
また、ｐ型Ｓｉ基板上にｎ⁺／ｐ構成ＧａＡｓ層を積層した構造の太陽電池（以下、ｎ⁺／ｐ構成太陽電池と呼ぶ）は、例えば、ｐ型のＳｉ基板上に、それぞれヘテロエピタキシャル成長により、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層、ｐ型ＧａＡｓベース層、ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層を順次積層し、さらにｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ表面電極（一方の電極とも呼ぶ）を備え、またＳｉ基板の下面には裏面電極（他方の電極とも呼ぶ）が設けられた構造を有している。また、表面側には、必要に応じ、反射防止膜を備えた構成となっている。
【０００５】
上記ｐ⁺／ｎ構成太陽電池は、ベース層内では少数キャリアである正孔の拡散長が比較的短いため、再結合が起こりやすく変換効率がそれほど高くならないものであった。これに対して、上記ｎ⁺／ｐ構成太陽電池はベース層内の少数キャリアは電子であるため、上記ｐ⁺／ｎ構成太陽電池と比較して少数キャリア拡散長が長くなり、より変換効率が大きくなることが期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記いずれの構造の太陽電池においても、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ等の化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させる際に、Ｓｉ基板とＧａＡｓバッファ層との界面、即ち、ＧａＡｓ／Ｓｉヘテロ界面では相互拡散が起こり、このヘテロ界面及び近傍にＳｉが高濃度にドープされたｎ⁺変成層が生成されることが知られている。
【０００７】
このｎ⁺変成層は、ｐ⁺／ｎ構成太陽電池においては、さほど大きな影響をあたえることはない。
しかしながら、ｐ⁺／ｎ構成太陽電池と比較してより変換効率が大きくなることが期待されているｎ⁺／ｐ構成太陽電池を実現しようとした場合、このｎ⁺変成層に起因して、次のような問題点があった。
【０００８】
即ち、ｎ⁺／ｐ構成太陽電池においては、上記ｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層とｐ型Ｓｉ基板とのヘテロ界面（即ち、 ＧａＡｓ／Ｓｉヘテロ界面）及びその近傍に上記ｎ⁺変成層が形成されることにより、変換効率が著しく小さくなってしまっていた。このため、実質上、裏面電極をｐ型のＳｉ基板の下面に設けることは困難となり、変換効率をあげるためには、表面（一方の電極である表面電極が形成された面）側からｐ型ＧａＡｓベース層に到達する溝を形成し、裏面電極に代えて、この溝にベース層と電気的に接続する他方の電極を形成する必要があった。しかし、このように構成すると、太陽電池の受光表面における電極占有率が大きくなり、入射光が遮られて実効的な変換効率が下がるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決し、変換効率の良いｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る太陽電池の製造方法は、ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記バッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記バッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に少なくとも前記バッファ層の内部に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と、前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明に係る太陽電池の製造方法は、ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、前記Ｓｉ基板に対してエッチングレートの大幅に小さいｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用いて、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記エッチングストッパー層、バッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記エッチングストッパー層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記エッチングストッパー層を貫通して、少なくとも前記バッファ層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と、前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明に係る太陽電池の製造方法は、ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記バッファ層、エッチングストッパー層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板とバッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記バッファ層及び前記エッチングストッパー層を貫通して、バック・サーフェス・フィールド層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明に係る太陽電池の製造方法は、ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用いｐ⁺型化合物半導体からなる第１のバッファ層を形成する工程と、前記第１のバッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなる第２のバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記第１のバッファ層、エッチングストッパー層、第２のバッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記第１のバッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記第１のバッファ層及び前記エッチングストッパー層を貫通して、少なくとも第２のバッファ層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と、前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
これら第１〜第４の発明に係る太陽電池の製造方法によれば、裏面電極を形成するに際して、 先ずＳｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、次にヘテロエピタキシャル成長により各層を形成する際に前記Ｓｉ基板とその上に形成された化合物半導体からなる層（例えば、バッファ層、或いはエッチングストッパー層）とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更にバック・サーフェス・フィールド層に隣接したバッファ層の表面或いはその内部にまで達するか、若しくはバック・サーフェス・フィールド層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成した後、開口部の部分も含めてＳｉ基板の裏面側に導体膜からなる裏面電極を形成するようにしている。従って、完成した太陽電池は、ｎ⁺変成層の影響を何らうけることがなく、良好な変換効率を有するものとすることができる。
【００１５】
また、前記バッファ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層としては、ＧａＡｓが好適である。また、エッチングストッパー層としては、エッチング方法やエッチャントによって適宜選択できるが、ＩｎＧａＰ（インジウム・ガリウム・リン）等が好適である。さらに、前記Ｓｉ基板のバックエッチングには、ヒドラジン水和物を用いるのが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面は、本発明が理解できる程度に、形状、大きさ、配置関係を概略的に示しているに過ぎず、また、以下に記載される数値や材料なども単なる一例に過ぎないものであり、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係るｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１８】
（熱酸化膜形成工程）
まず、ｐ型Ｓｉ基板１の裏面電極を形成する面に、予め数十ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚の熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は、例えば、Ｓｉ基板１を酸化炉中に置いて高温（例えば、１２００〜１３００℃）に加熱し、Ｓｉ基板１表面を酸化させることにより形成される。これによりＳｉ基板１の全表面に熱酸化膜が形成されるが、フォトリソグラフィ、エッチングを行って、Ｓｉ基板１の裏面電極を形成する面（Ｓｉ基板１の裏面という）のみを熱酸化膜２で被覆されるように加工する。この熱酸化膜２は緻密な膜であり、Ｓｉ基板１の裏面を被覆するこの熱酸化膜を後述するように加工して、後述のバックエッチング工程においてマスクパターンとして用いる。
【００１９】
（ヘテロエピタキシャル層形成工程）
次いで、裏面側に熱酸化膜２が形成されたｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５、ｐ型ＧａＡｓベース層７、ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層９、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層１１、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａの各ヘテロエピタキシャル成長層を、それぞれ、ヘテロエピタキシャル成長させることにより所定の膜厚に形成して、順次積層する。なお、 ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａは、後述するコンタクト層加工工程において所定のパターンに加工される。
【００２０】
上記各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に、 ｐ型Ｓｉ基板１とｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３とのヘテロ界面、即ち、ＧａＡｓ／Ｓｉヘテロ界面で相互拡散が起こり、このヘテロ界面及びその近傍に、Ｓｉが高濃度にドープされたｎ⁺変成層２１が生成される。このｎ⁺変成層２１の厚さは主に成長温度によって決まるが、通常は数十ｎｍの厚さとなる。このため、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部も）は、ｎ⁺変成層２１に変質する。
【００２１】
ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３は、通常約１μｍ程度の厚さに形成されるため、このｎ⁺変成層２１の生成がＢＳＦ層まで達することはない。なお、後で説明する図１では、 ｎ⁺変成層２１が生成された後の構造を示しているが、 このｎ⁺変成層２１は、前述のように当初はＧａＡｓバッファー層３の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部でも）であったものである。
【００２２】
（表面電極形成工程）
前述のようにして、ｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、前述の各層３、５、７、９、１１、１３ａを、ヘテロエピタキシャル成長により順次積層した後、 ｎ⁺⁺型ＧａＡｓ層１３ａ上に、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層構成の導体膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、エッチング工程を実施して、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの導体膜からなる所定のパターン形状の表面電極（一方の電極とも呼ぶ）１５を形成する。
【００２３】
（コンタクト層加工工程）
次いで、この表面電極１５をマスクとしたエッチング工程により、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａを選択的にエッチングして、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層を所定のパターン１３に加工する。
【００２４】
（反射防止膜形成工程）
次いで、少なくとも窓層の露出した表面上にＺｎＳ（硫化亜鉛）／ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）の積層膜からなる反射防止膜１７を形成する。
図１は、以上の各工程により、上述の各層を積層した積層体２３が形成された状態を示したものである。
【００２５】
（バックエッチング工程）
次に、バックエッチング工程について説明する。このバックエッチング工程に先だって、前述したように、図１で示す構造の積層体２３が形成されている。この積層体２３におけるＳｉ基板１の裏面側には、熱酸化膜２が形成されている。この熱酸化膜２をマスクとした異方性エッチングにより、Ｓｉ基板１のバックエッチングを行うために、バックエッチングする個所に対応して、熱酸化膜２の選択的エッチングを行う。この熱酸化膜２の選択的エッチングは通常のフォトリソグラフィ、エッチング工程により行う。これにより、図２に示すように、熱酸化膜２の所定の個所に開口部Ｈ０が形成され、エッチングマスク２ａが形成される。
【００２６】
ここで、エッチングマスクのパターンは種々考えられるが、開口部の形状を考慮して適宜設計する必要がある。この例では、３インチのＳｉ（１００）基板（厚さ約４８０μｍ）を用い、エッチングマスクの開口部を７５０μｍ□（７５０μｍ×７５０μｍ）としている。その詳細は後述する。
【００２７】
次いで、熱酸化膜からなるエッチングマスク２ａでその裏面を選択的に覆われた積層体２３の少なくともＳｉ基板１の部分をヒドラジン水和物（ＮＨ₂ＮＨ₂・Ｈ₂Ｏ）中に浸漬する。このヒドラジン水和物を用いた場合、ＳｉのＧａＡｓに対するエッチング選択比が大きい（即ち、Ｓｉの方がＧａＡｓよりエッチングレートが大幅に大きい）ことにより、Ｓｉの選択エッチングが可能となる。
表１にヒドラジン水和物によるＳｉ基板及びＧａＡｓ基板のエッチングレートの実験結果を示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
これら各基板のエッチングは有機ドラフトの中で、９０℃に加熱したヒドラジン水和物中に浸積して行った。エッチングレートはそれぞれ２５．５μｍ／時（Ｓｉ）、０．８μｍ／時（ＧａＡｓ）であった。Ｓｉのエッチングレートはこれまでの報告では約１００μｍ／時といわれているが、今回の実験では特にＳｉ基板の表面処理を行わなかったため、自然酸化膜が残っていたものと考えられ、これにより上記のような数値となったものと思われる。しかしながら、今回の実験結果からも明らかなように、Ｓｉ基板のＧａＡｓに対するエッチング選択比は３２（≒２５．５／０．８）であり十分選択エッチング可能な値である。
【００３０】
前述したように、少なくともＳｉ基板１の部分をヒドラジン水和物（ＮＨ₂ＮＨ₂・Ｈ₂Ｏ）中に浸漬して、Ｓｉ基板１のバックエッチングを行う。Ｓｉ（１００面）基板（厚さ約４８０μｍ）であれば、約５６°の角度のテーパーを形成しながら異方的にエッチングが進行するから、７５０μｍ□（７５０μｍ×７５０μｍ）の開口部Ｈ０を有する熱酸化膜のマスクを用いてバックエッチングを行うと、Ｓｉ基板１を完全に異方性エッチングした時には、７５０μｍ−２×４８０μｍ×ｃｏｔ（５６°）＝約１００μｍとなり、 ｎ⁺変成層２１に変質した当初のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３との界面部分において、Ｓｉ基板１には約１００μｍ□（約１００μｍ×約１００μｍ）のコンタクト用の穴があいた第１の開口部Ｈ１が形成される。
【００３１】
このＳｉ基板１のバックエッチングでは、 前述のようにＳｉとＧａＡｓとのエッチング選択比が大きいことにより、Ｓｉの選択エッチングが可能となっており、 ｎ⁺変成層２１に変質した当初のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３の界面部分が露出した時点で、エッチング速度は極度に低下し、実質上エッチングが停止したようになり、この時点でこのＳｉ基板１のバックエッチングを実質上停止する。上述の点から明らかなように、本例では、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３が、Ｓｉ基板１をバックエッチングする際のエッチングストッパー層の機能を果たしているといえる。
【００３２】
さらに第１の開口部Ｈ１から露出した部分のｎ⁺変成層２１（即ち、ｎ⁺変成層２１に変質した当初のｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３の一部）及びｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３を、硫酸系エッチング溶液（例えば、硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液）を用いてエッチングして、 ｎ⁺変成層２１を貫通し、 さらにｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３中の所定の深さまで達するように、第２の開口部Ｈ２を形成する。この第２の開口部Ｈ２の深さは、最大で、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３とｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５との界面までに達する深さとすることもできる。その際は、できるだけＢＳＦ層５に損傷を与えないようにすることが重要である。なお、このバッファ層３のエッチングにおいては、エッチングレートを考慮した時間による制御を行い、エッチング深さを所定の深さとなるようにしている。
【００３３】
図３に、これらのエッチング工程によりＳｉ基板１、 ｎ⁺変成層２１及びバッファ層３に第１、第２の開口部Ｈ１及びＨ２が形成された状態を示す。また、ここで、基板１の裏面側から上述の第１、第２の開口部Ｈ１及びＨ２の形成された箇所を見た平面図を図４に示す。
【００３４】
（裏面電極形成工程）
上述のようにして、エッチングを完了した後、熱酸化膜からなるエッチングマスク２ａを除去する。その後、Ｓｉ基板１の裏面側の全面にＡｕＺｎ／Ｐｔ／Ａｕの積層構成の導体膜からなる裏面電極１９を形成する。
【００３５】
このようにして、第１の実施の形態の製造方法によるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池が完成する。図５は、以上の製造工程により形成されたｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の構造を示している。
【００３６】
このようにして製造されるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池においては、裏面電極１９が、ＧａＡｓバッファ層／Ｓｉ基板ヘテロ界面及びその近傍に形成されるＳｉが高濃度にドープされたｎ⁺変性層を介することなく、直接ＧａＡｓバッファ層３に電気的に接続され、さらにＧａＡｓバッファ層３、ＢＳＦ層５を介して太陽電池のベース層に電気的に接続されるため、太陽電池として良好に動作を行うことができる。また、従来技術で述べたような表面側（受光面側）から他方の電極を設けた構成とする必要はないため、受光面における電極占有率を増大させることがなく、その結果、太陽電池の変換効率を低下させることがなく、変換効率のよい太陽電池を実現できる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の製造方法について、図６〜図９を参照して説明する。この第２の実施の形態においては、 ｐ型Ｓｉ基板１とｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３との間にｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５を設けた点が前述の第１の実施の形態と異なる。この第２の実施の形態において、前述の第１の実施の形態と同一の部位については、同一の番号を付して説明している。以下、この第２の実施の形態の製造工程について説明する。
【００３８】
（熱酸化膜形成工程）
まず、前述の第１の実施の形態で説明した「熱酸化膜形成工程」を実施して、ｐ型Ｓｉ基板１の裏面電極を形成する面（Ｓｉ基板１の裏面という）のみを熱酸化膜２で被覆されるように加工する。この熱酸化膜２は緻密な膜であり、Ｓｉ基板１の裏面を被覆するこの熱酸化膜を後述するように加工して、後述のバックエッチング工程においてマスクパターンとして用いる。
【００３９】
（ヘテロエピタキシャル成長層形成工程）
次いで、裏面側に熱酸化膜２が形成されたｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５、ｐ型ＧａＡｓベース層７、ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層９、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層１１、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａを、それぞれ、ヘテロエピタキシャル成長させることにより所定の膜厚に形成して、順次積層する。なお、 ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａは、後述するコンタクト層加工工程において所定のパターンに加工される。
【００４０】
上記各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に、ｐ型Ｓｉ基板１とｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５とのヘテロ界面、即ち、ＩｎＧａＰ／Ｓｉヘテロ界面で相互拡散が起こり、このヘテロ界面及びその近傍に、Ｓｉが高濃度にドープされたｎ⁺変成層２７が生成される。このｎ⁺変成層２７の厚さは主に成長温度によって決まるが、通常は数十ｎｍの厚さとなる。このため、ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部も）は、ｎ⁺変成層２７に変質する。
【００４１】
このｎ⁺変成層２７の生成がｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３にまで及ばないようにするために、形成直後のＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の厚さは、 生成されるｎ⁺変成層２７の厚さ以上の厚さ、例えば１００ｎｍ或いはそれ以上の厚さとなるように、形成しておく。なお、後で説明する図６では、ｎ⁺変成層２７が生成された後の構造を示しているが、このｎ⁺変成層２７は、前述のように当初はＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部でも）であったものである。
【００４２】
（表面電極形成工程）
前述のようにして、ｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、前述の各層２５、３、５、７、９、１１、１３ａを、ヘテロエピタキシャル成長により順次積層した後、 ｎ⁺型ＧａＡｓ層１３ａ上に、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層構成の導体膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、エッチング工程を実施して、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜からなる所定のパターン形状の表面電極（一方の電極とも呼ぶ）１５を形成する。
【００４３】
（コンタクト層加工工程）
次いで、この表面電極１５をマスクとしたエッチング工程により、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａを選択的にエッチングして、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層を所定のパターン１３に加工する。
【００４４】
（反射防止膜形成工程）
次いで、少なくとも窓層の露出した表面上にＺｎＳ（硫化亜鉛）／ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）の積層膜からなる反射防止膜１７を形成する。
図６は、以上の工程により、上述の各層を積層した積層体２９が形成された状態を示したものである。
【００４５】
（バックエッチング工程）
次に、バックエッチング工程について説明する。このバックエッチング工程に先だって、前述したように、図６で示す構造の積層体２９が形成されている。この積層体２９におけるＳｉ基板１の裏面側には、熱酸化膜２が形成されている。この熱酸化膜２をマスクとした異方性エッチングにより、Ｓｉ基板１のバックエッチングを行うために、バックエッチングする個所に対応して、熱酸化膜２の選択的エッチングを行う。この熱酸化膜２の選択的エッチングは通常のフォトリソグラフィ、エッチング工程により行う。これにより、図７に示すように、熱酸化膜２の所定の個所に開口部Ｈ０が形成され、エッチングマスク２ａが形成される。
【００４６】
ここで、エッチングマスクのパターンは種々考えられるが、開口部の形状を考慮して適宜設計する必要がある。この例では、第１の実施の形態の場合と同様に、３インチのＳｉ（１００）基板（厚さ約４８０μｍ）を用い、エッチングマスクの開口部を７５０μｍ□（７５０μｍ×７５０μｍ）としている。その詳細は後述する。
【００４７】
次いで、熱酸化膜からなるエッチングマスク２ａでその裏面を選択的に覆われた積層体２９の少なくともＳｉ基板１の部分をヒドラジン水和物（ＮＨ₂ＮＨ₂・Ｈ₂Ｏ）中に浸漬する。
【００４８】
ここで、ＩｎＧａＰをエッチングストッパー層２５として用いた理由を説明する。それは、第１に、このＩｎＧａＰを用いることにより、ＳｉのＩｎＧａＰに対するエッチング選択比が大きい（即ち、Ｓｉの方がＩｎＧａＰよりエッチングレートが大幅に大きい）ことにより、Ｓｉの選択エッチングが可能となるためであり、第２に、ＩｎＧａＰがＳｉ基板１とｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３との格子不整合を緩和できるためである。
【００４９】
表２にヒドラジン水和物によるＳｉ基板及びＩｎＰ基板のエッチングレートの実験結果を示す。なお、この実験に関し、ＩｎＧａＰの基板は市販されていないため、ＩｎＧａＰと物性が類似し、しかも市販されているＩｎＰ基板をＩｎＧａＰ基板の代替物として用いた結果を表２に示した。
【００５０】
【表２】

【００５１】
これら各基板のエッチングは有機ドラフトの中で、９０℃に加熱したヒドラジン水和物中に浸積して行った。エッチングレートはそれぞれ２５．５μｍ／時（Ｓｉ）、２．０μｍ／時（ＩｎＰ）であった。今回の実験結果からも明らかなように、Ｓｉ基板のＩｎＰに対するエッチング選択比は１２．８（≒２５．５／２．０）であり十分選択エッチング可能な値である。なお、ここでは、入手が容易なＩｎＰ基板を用いた実験結果について説明したが、市販されていないＩｎＧａＰ基板も物性がＩｎＰと類似しているため、ＩｎＰと同等のエッチングレートを示すものといえる。
【００５２】
前述したように、少なくともＳｉ基板１の部分をヒドラジン水和物（ＮＨ₂ＮＨ₂・Ｈ₂Ｏ）中に浸漬して、Ｓｉ基板１のバックエッチングを行う。Ｓｉ（１００面）基板（厚さ約４８０μｍ）であれば、約５６°の角度のテーパーを形成しながら異方的にエッチングが進行するから、７５０μｍ□（７５０μｍ×７５０μｍ）の開口部Ｈ０を有する熱酸化膜のマスクを用いてバックエッチングを行うと、Ｓｉ基板１を完全に異方性エッチングした時には、７５０μｍ−２×４８０μｍ×ｃｏｔ（５６°）＝約１００μｍとなり、 ｎ⁺変成層２７に変質した当初のｐ⁺型ＩｎＧａＰストッパー層２５との界面部分において、Ｓｉ基板１には約１００μｍ□（約１００μｍ×約１００μｍ）のコンタクト用の穴があいた第１の開口部Ｈ１が形成される。
【００５３】
このＳｉ基板１のバックエッチングでは、 前述のようにＳｉとＩｎＧａＰとのエッチング選択比が大きいことにより、Ｓｉの選択エッチングが可能となっており、 ｎ⁺変成層２７に変質した当初のｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の界面部分が露出した時点で、エッチング速度は極度に低下し、実質上エッチングが停止したようになり、この時点でＳｉ基板１のバックエッチングを停止することが容易となる。上述の点から明らかなように、本例では、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の存在により、Ｓｉ基板１のバックエッチングを精度良く行うことができる。
【００５４】
さらに第１の開口部Ｈ１から露出した部分のｎ⁺変成層２７（即ち、ｎ⁺変成層２７に変質した当初のｐ⁺型ＩｎＧａＰストッパー層２５）及びＩｎＧａＰストッパー層２５を塩酸（ＨＣｌ）等でエッチングして、ｎ⁺変成層２７及びストッパー層２５にＧａＡｓバッファ層３との界面にまで達する第２の開口部Ｈ２が形成される。この塩酸を用いたエッチングでは、ＩｎＧａＰとＧａＡｓ（バッファ層３）とのエッチング選択比が大きい（即ち、ＩｎＧａＰの方がＧａＡｓよりエッチングレートが大幅に大きい）ことにより、ＩｎＧａＰの選択エッチングが可能となっている。
【００５５】
図８に、これらのエッチング工程によりＳｉ基板１、ｎ⁺変成層２７及びストッパー層２５にそれぞれ第１、第２の開口部Ｈ１及びＨ２が形成された状態を示す。
【００５６】
（裏面電極形成工程）
上述のようにして、バックエッチングを完了した後、熱酸化膜からなるエッチングマスク２ａを除去する。その後、Ｓｉ基板１の裏面側の全面にＡｕＺｎ／Ｐｔ／Ａｕの積層構成の導体膜からなる裏面電極１９を形成する。
【００５７】
このようにして、第２の実施の形態の製造方法によるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池が完成する。図９は、以上の製造工程により形成されたｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の構造を示している。
【００５８】
このようにして製造されるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池においては、裏面電極１９が、ＩｎＧａＰストッパー層／Ｓｉ基板ヘテロ界面及びその近傍に形成される高濃度にドープされたｎ⁺変性層を介することなく、直接ＧａＡｓバッファ層３に電気的に接続され、さらにＧａＡｓバッファ層３及びＢＳＦ層５を介して太陽電池のベース層に電気的に接続されるため、太陽電池として良好に動作を行うことができる。また、従来技術で述べたような表面側（受光面側）から他方の電極を設けた構成とする必要はないため、受光面における電極占有率を増大させることがなく、その結果、太陽電池の変換効率を低下させることがなく、変換効率のよい太陽電池を実現できる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の製造方法について説明する。この第３の実施の形態と前述の第２の実施の形態との主な相違点は、次の通りである。即ち、前述の第２の実施の形態では、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５を、 ｐ型Ｓｉ基板１とｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３との間に形成したが、これに代えて、この第３の実施の形態においては、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５を、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３とｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５との間に形成するようにしたものである。なお、この第３の実施の形態において、前述の第１、第２の実施の形態と同一の部位については、同一の番号を付して説明している。
【００６０】
以下に、第３の実施の形態の製造工程について説明する。
先ず、「熱酸化膜形成工程」は、前述の第１、第２の実施の形態の場合と同様にして行う。
【００６１】
それに続く「ヘテロエピタキシャル成長層形成工程」においては、裏面側に熱酸化膜２１が形成されたｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５、ｐ型ＧａＡｓベース層７、ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層９、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層１１、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａを、それぞれ、ヘテロエピタキシャル成長させることにより所定の膜厚に形成して、順次積層する。
【００６２】
この第３の実施の形態においては、ｐ型Ｓｉ基板１と界面を接するのはｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３である。従って、エピタキシャル成長層形成工程で、各エピタキシャル成長層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に、前述の第１の実施の形態の場合と同様に、ｐ型Ｓｉ基板１とｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３とのヘテロ界面、即ち、ＧａＡｓ／Ｓｉヘテロ界面で相互拡散が起こり、このヘテロ界面及びその近傍に、Ｓｉが高濃度にドープされたｎ⁺変成層２１が生成される。このため、 ｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部も）は、 ｎ⁺変成層２１に変質する。
【００６３】
この「エピタキシャル成長層形成工程」に続く「表面電極形成工程」、「コンタクト層加工工程」、「反射防止膜形成工程」は、前述の第１、第２の実施の形態の場合と同様にして行う。
【００６４】
それに続く「バックエッチング工程」においては、先ずＳｉ基板のバックエッチングを前述の第１の実施の形態と同様にして行い、第１の開口部Ｈ１を形成する。続いて、ｎ⁺変成層２１（即ち、ｎ⁺変成層２１に変質した当初のｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３の一部）及びｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３のエッチングを第１の実施の形態の場合と同様にして硫酸系エッチング溶液を用いて行う。このエッチングに際して、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３上にはｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５が存在しており、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の表面が露出した時点でエッチング速度が大幅に遅くなり、実質上エッチングが停止するといえるため、エッチング時間の制御を厳密に行う必要はない。
【００６５】
次いでｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５のエッチングを第２の実施の形態と同様にして塩酸を用いて行い、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５の表面が露出した時点でエッチングを停止する。この塩酸を用いたエッチングでは、ＩｎＧａＰのＡｌＧａＡｓ（ＢＳＦ層５）に対するエッチング選択比が大きい（即ち、ＩｎＧａＰの方がＡｌＧａＡｓよりエッチングレートが大幅に大きい）ことにより、ＩｎＧａＰの選択エッチングが可能となっている。このようにして、ｎ⁺変成層２１、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５を貫通し、ＢＳＦ層５の表面を露出させる第２の開口部Ｈ２が形成される。
【００６６】
続いて、前述の第１、第２の実施の形態の場合と同様の「裏面電極形成工程」を実施して、裏面電極１９を形成する。
【００６７】
このようにして、第３の実施の形態の製造方法によるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池が完成する。図１０は、以上の製造工程により形成されたｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の構造を示している。
【００６８】
この第３の実施の形態の方法により製造されるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池においては、裏面電極１９が、ｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３／Ｓｉ基板ヘテロ界面及びその近傍に形成される高濃度にドープされたｎ⁺変性層２１を介することなく、直接ＢＳＦ層５に電気的に接続され、さらにＢＳＦ層５を介して太陽電池のベース層に電気的に接続されるため、太陽電池として良好に動作を行うことができる。また、従来技術で述べたような表面側（受光面側）から他方の電極を設けた構成とする必要はないため、受光面における電極占有率を増大させることがなく、その結果、太陽電池の変換効率を低下させることがなく、変換効率のよい太陽電池を実現できる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施の形態に係るｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の製造方法について説明する。この第４の実施の形態と前述の第３の実施の形態との主な相違点は、次の通りである。前述の第３の実施の形態における「ヘテロエピタキシャル成長層形成工程」において、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層上に、更にもう１層のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３（第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層と呼ぶ）を形成した点が第３の実施の形態の工程と大きく異なり、それ以外は、バッファ層の膜厚を除けば、ほぼ第３の実施の形態と同様の工程となる。なお、この第４の実施の形態において、前述の第３の実施の形態と同一の部位については、同一の番号を付して説明している。
【００７０】
以下に、第４の実施の形態の製造工程について説明する。
先ず、「熱酸化膜形成工程」は、前述の第１、第２、第３の実施の形態の場合と同様にして行う。
【００７１】
それに続く「ヘテロエピタキシャル成長層形成工程」においては、裏面側に熱酸化膜２１が形成されたｐ型Ｓｉ基板１の主表面上に、第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５、第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３、ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層５、ｐ型ＧａＡｓベース層７、ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層９、ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層１１、ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層１３ａを、それぞれ、ヘテロエピタキシャル成長させることにより所定の膜厚に形成して、順次積層する。なお、第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１及び第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３の膜厚は、両者を合計した膜厚が、前述の第１〜第３の実施の形態におけるｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３の膜厚と同等の膜厚に成るように形成すれば良い。
【００７２】
この第４の実施の形態においては、ｐ型Ｓｉ基板１と界面を接するのは第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３である。従って、エピタキシャル成長層形成工程で、各エピタキシャル成長層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に、前述の第１の実施の形態の場合と同様に、ｐ型Ｓｉ基板１と第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３１とのヘテロ界面、即ち、ＧａＡｓ／Ｓｉヘテロ界面で相互拡散が起こり、このヘテロ界面及びその近傍に、Ｓｉが高濃度にドープされたｎ⁺変成層２１が生成される。このため、 第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３１の一部（場合によっては、Ｓｉ基板１の一部も）は、 ｎ⁺変成層２１に変質する。
【００７３】
この「エピタキシャル成長層形成工程」に続く「表面電極形成工程」、「コンタクト層加工工程」、「反射防止膜形成工程」は、前述の第１、第２の実施の形態の場合と同様にして行う。
【００７４】
それに続く「バックエッチング工程」においては、先ずＳｉ基板のバックエッチングを前述の第１〜第３の実施の形態と同様にして行い、第１の開口部Ｈ１を形成する。続いて、ｎ⁺変成層２１（即ち、ｎ⁺変成層２１に変質した当初の第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファ層３１の一部）及び第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１のエッチングを第１の実施の形態の場合と同様にして硫酸系エッチング溶液を用いて行う。このエッチングに際して、第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１上にはｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５が存在しており、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５の表面が露出した時点でエッチング速度が大幅に遅くなり、実質上エッチングが停止するといえるため、エッチング時間の制御を厳密に行う必要はない。
【００７５】
次いでｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５のエッチングを第２の実施の形態と同様にして塩酸を用いて行い、第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３の表面が露出した時点でエッチングを停止する。この塩酸を用いたエッチングでは、ＩｎＧａＰのＧａＡｓ（第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３）に対するエッチング選択比が大きい（即ち、ＩｎＧａＰの方がＧａＡｓよりエッチングレートが大幅に大きい）ことにより、ＩｎＧａＰの選択エッチングが可能となっている。このようにして、ｎ⁺変成層２１、第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１、ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層２５を貫通し、第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３の表面を露出させる第２の開口部Ｈ２が形成される。
【００７６】
続いて、前述の第１、第２の実施の形態の場合と同様の「裏面電極形成工程」を実施して、裏面電極１９を形成する。
【００７７】
このようにして、第４の実施の形態の製造方法によるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池が完成する。図１１は、以上の製造工程により形成されたｎ⁺／ｐ構成の太陽電池の構造を示している。
【００７８】
この第４の実施の形態の方法により製造されるｎ⁺／ｐ構成の太陽電池においては、裏面電極１９が、第１のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３１／Ｓｉ基板ヘテロ界面及びその近傍に形成されるＳｉが高濃度にドープされたｎ⁺変性層２１を介することなく、直接第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３に電気的に接続され、さらに第２のｐ⁺型ＧａＡｓバッファー層３３を介して太陽電池のベース層に電気的に接続されるため、太陽電池として良好に動作を行うことができる。また、従来技術で述べたような表面側（受光面側）から他方の電極を設けた構成とする必要はないため、受光面における電極占有率を増大させることがなく、その結果、太陽電池の変換効率を低下させることがなく、変換効率のよい太陽電池を実現できる。
【００７９】
さらに、本発明は、前述の各実施の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種々の変更を行うことができる。
【００８０】
例えば、Ｓｉ基板をバックエッチングする際のマスク材料として、前述の実施の形態において用いた熱酸化膜に代えて、熱ＣＶＤ酸化膜を用いることもできる。
【００８１】
また、バックエッチングの方法として、前述の実施の形態において説明したヒドラジン水和物を用いる方法に代えて、ドライエッチング、或いは、沸酸（ＨＦ）／硝酸（ＨＮＯ₃）系或いは水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いる方法等を用いることもできる。
【００８２】
また、好ましくは、Ａｕメッキ等で表面電極１５及び裏面電極１９の膜厚をさらに厚くして、電極抵抗を低減することが、変換効率を上げる上で有効となる。
【００８３】
また、前述の実施の形態では、単一接合型の太陽電池を形成する例を示したが、本発明の方法は、タンデムセル（積層セル）タイプなどの太陽電池を形成する場合にも適用できることは明らかである。
【００８４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、第１〜第４の発明に係る太陽電池の製造方法によれば、裏面電極を形成するに際して、 先ずＳｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、ヘテロエピタキシャル成長により各層を形成する際に前記Ｓｉ基板とその上に形成された化合物半導体からなる層（例えば、バッファ層、或いはエッチングストッパー層）とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更にバック・サーフェス・フィールド層に隣接したバッファ層の表面或いはその内部にまで達するか、若しくはバック・サーフェス・フィールド層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成した後、開口部の部分も含めてＳｉ基板の裏面側に導体膜からなる裏面電極を形成するようにしている。
【００８５】
そのため、従来、表面側から他方の電極（裏面電極に対応する電極）を設ける必要があったｎ⁺／ｐ構成太陽電池（ｐ型Ｓｉ基板上にｎ⁺／ｐ構成ＧａＡｓ層を積層した構造の太陽電池）について、本発明を適用することにより、ｎ⁺変成層の影響を何ら受けることが無く、且つ他方の電極を裏面側から形成することが可能となり、従って、受光面積を損なうことなく高変換効率のｎ⁺／ｐ構成太陽電池を良好に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図２】図２に続く本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図３に続く本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図４】第１、第２の開口部Ｈ１及びＨ２の箇所をＳｉ基板裏面側から見た平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の製造工程により形成された太陽電池の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く本発明の第２の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く本発明の第２の実施の形態の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の製造工程により形成された太陽電池の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の製造工程により形成された太陽電池の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の製造工程により形成された太陽電池の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ｐ型Ｓｉ基板
２：熱酸化膜
２ａ：エッチングマスク
３：ｐ⁺型ＧａＡＳバッファー層
５：ｐ型ＡｌＧａＡｓバック・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）層
７：ｐ型ＧａＡｓベース層
９：ｎ⁺型ＧａＡｓエミッタ層
１１：ｎ⁺型ＡｌＧａＡｓ窓（ｗｉｎｄｏｗ）層
１３：ｎ⁺⁺型ＧａＡｓコンタクト層
１５：表面電極
１７：反射防止膜
１９：裏面電極
２１、２７：ｎ⁺変成層
２３、２９：積層体
２５：ｐ⁺型ＩｎＧａＰエッチングストッパー層
３１：第１のｐ⁺型ＧａＡＳバッファー層
３３：第２のｐ⁺型ＧａＡＳバッファー層
Ｈ０：熱酸化膜の開口部
Ｈ１：第１の開口部
Ｈ２：第２の開口部

Claims (7)

1. ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、
   前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、
   前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、
   前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、
   前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、
   前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、
   前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、
   前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、
   少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、
   前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記バッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記バッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に少なくとも前記バッファ層の内部に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と
   前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程と
   を具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、前記Ｓｉ基板に対してエッチングレートの大幅に小さいｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、
   前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、
   前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、
   前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用いて、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、
   前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、
   前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、
   前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、
   前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、
   前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、
   少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、
   前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記エッチングストッパー層、バッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記エッチングストッパー層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記エッチングストッパー層を貫通して、少なくとも前記バッファ層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と
   前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程と
   を具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
3. ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、
   前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、
   前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、
   前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、
   前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、
   前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、
   前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、
   前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、
   前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、
   少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、
   前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記バッファ層、エッチングストッパー層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板とバッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記バッファ層及び前記エッチングストッパー層を貫通して、バック・サーフェス・フィールド層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と
   前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程と
   を具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
4. ｐ型のＳｉ基板の主表面上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなる第１のバッファ層を形成する工程と、
   前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなるエッチングストッパー層を形成する工程と、
   前記エッチングストッパー層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ⁺型化合物半導体からなる第２のバッファ層を形成する工程と、
   前記バッファ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるバック・サーフェス・フィールド層を形成する工程と、
   前記バック・サーフェス・フィールド層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｐ型化合物半導体からなるベース層を形成する工程と、
   前記ベース層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなるエミッタ層を形成する工程と、
   前記エミッタ層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺型化合物半導体からなる窓層を形成する工程と、
   前記窓層上に、ヘテロエピタキシャル成長法を用い、ｎ⁺⁺型化合物半導体からなるコンタクト層を形成する工程と、
   前記コンタクト層上に、所定のパターンの表面電極を形成する工程と、
   前記表面電極をマスクとして前記コンタクト層を選択的にエッチングすることにより、前記コンタクト層を所定のパターンに加工する工程と、
   少なくとも窓層の露出した部分上に、反射防止膜を形成する工程と、
   前記Ｓｉ基板の裏面を選択的にバックエッチングし、更に前記第１のバッファ層、エッチングストッパー層、第２のバッファ層、バック・サーフェス・フィールド層、ベース層、エミッタ層、窓層、コンタクト層の各層をヘテロエピタキシャル成長により形成する際に前記Ｓｉ基板と前記第１のバッファ層とのヘテロ界面及びその近傍に生成されたｎ⁺変成層を貫通し、更に前記第１のバッファ層及び前記エッチングストッパー層を貫通して、少なくとも第２のバッファ層の表面に達するようにエッチングして開口部を形成する工程と
   前記開口部が形成された前記Ｓｉ基板の裏面に導体膜を形成し且つ当該導体膜が前記開口部の位置で前記バッファ層と電気的に接続するように構成された、前記導体膜からなる裏面電極を形成する工程と
   を具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
5. 前記バッファ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層がいずれもＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載の太陽電池の製造方法。
6. 前記エッチングストッパー層が、ＩｎＧａＰからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の太陽電池の製造方法。
7. 前記Ｓｉ基板のバックエッチングに、ヒドラジン水和物を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の太陽電池の製造方法。

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