JP5103038B2 - Photoelectric conversion element, solar cell module, solar power generation system - Google Patents

Photoelectric conversion element, solar cell module, solar power generation system Download PDF

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Description

本発明は、太陽光などの光の照射を受けてそのエネルギーを直接電気エネルギーに変える、太陽電池素子に代表される光電変換素子及びこの素子を備える太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element typified by a solar battery element, a solar battery module including this element, and a solar power generation system, which are irradiated with light such as sunlight and change its energy directly into electric energy.

通常、結晶シリコン太陽電池の母材には、p型半導体基板が用いられる。このp型半導体基板を用いた太陽電池の特性改善の技術として、基板の裏面に基板よりも高濃度にp型不純物を有するp+層を形成し、p層−p+層の内部電界により裏面電界層が形成することが一般的に行われている。しかしながら、このp+層を形成するために高濃度のp型不純物を添加する必要があるが、この添加が基板裏面の品質を低下させるという問題があった。また、通常、p+層の形成は、アルミニウムペーストを印刷焼成して実現されるが、この形成過程は700℃前後の焼成工程を経るために、シリコンとアルミニウムの熱膨張係数の違いから熱応力を発生し、基板の反りや割れの原因となることが知られている。 Usually, a p-type semiconductor substrate is used as a base material of a crystalline silicon solar cell. As a technique for improving the characteristics of a solar cell using this p-type semiconductor substrate, a p + layer having p-type impurities at a higher concentration than the substrate is formed on the back surface of the substrate, and the back surface is generated by an internal electric field of the p layer-p + layer. It is common practice to form an electric field layer. However, in order to form the p + layer, it is necessary to add a high-concentration p-type impurity. However, this addition has a problem that the quality of the back surface of the substrate is deteriorated. Usually, the formation of the p + layer is realized by printing and baking an aluminum paste. However, since this formation process goes through a baking process at around 700 ° C., the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and aluminum. Is known to cause warping and cracking of the substrate.

これまでに、アルミニウムの印刷焼成に代わるp+層の形成方法として、Bなどのp型不純物を熱拡散する方法や、p型の半導体膜を基板表面に堆積する方法などが検討されてきた。しかしながら、何れも実用化されていない。前者は高温長時間の熱処理を要するために製造コストが高いこと、後者はデバイス性能がSi/半導体膜界面特性に依存することや半導体膜に多数キャリアを流す必要があることなどから、高品質な半導体膜が必要となり、十分に低コストな製造技術が確立されていないことが原因である。 So far, methods for thermally diffusing p-type impurities such as B and methods for depositing a p-type semiconductor film on a substrate surface have been studied as methods for forming a p + layer in place of printing and baking aluminum. However, none has been put into practical use. The former requires high-temperature and long-time heat treatment, resulting in high manufacturing costs. The latter has high quality because the device performance depends on the Si / semiconductor film interface characteristics and the majority of carriers must flow through the semiconductor film. This is because a semiconductor film is required and a sufficiently low-cost manufacturing technique has not been established.

+層は、裏面近傍における再結合損失を抑制する等の目的で設けられる。高温長時間の熱処理を必要とせず、また、高品質な半導体膜を形成せずとも再結合損失を抑制することができる技術が望まれている。 The p + layer is provided for the purpose of suppressing recombination loss in the vicinity of the back surface. A technique that can suppress recombination loss without requiring high-temperature and long-time heat treatment and without forming a high-quality semiconductor film is desired.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高温長時間の熱処理を必要とせず、また、高品質な半導体膜を形成せずとも再結合損失を抑制することができる光電変換素子を提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require a high-temperature and long-time heat treatment, and can also suppress recombination loss without forming a high-quality semiconductor film. An element is provided.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の光電変換素子は、第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層に接して設けられた第2導電型の第2半導体層と、第1半導体層の裏面上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた導電層を備え、前記導電層は、第1半導体層と電気的に分離され且つ第2半導体層に電気的に接続されている。   The photoelectric conversion element of the present invention is provided on a first conductive type first semiconductor layer, a second conductive type second semiconductor layer provided in contact with the first semiconductor layer, and a back surface of the first semiconductor layer. An insulating layer and a conductive layer provided on the insulating layer, the conductive layer being electrically isolated from the first semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor layer.

光電変換素子では、第1半導体層と第2半導体層の間で使用材料に応じた拡散電位が形成され、発電時には、その拡散電位に応じた光起電圧(動作電圧ともいう。)が生じる。光起電圧は、結晶シリコンの場合、0.5V程度である。
本発明によれば、導電層が第2半導体層に電気的に接続されているので、第1半導体層と第2半導体層の間で発生した電圧が第1半導体層と導電層の間に印加される。この印加された電圧によって第1半導体層の裏面近傍に第1導電型キャリアが高濃度に蓄積した蓄積層(第1導電型がp型層の場合はp+層)が形成される。
第1半導体層の裏面上の絶縁層は、例えば低温のプラズマCVD法などを用いて形成することができるため、高温長時間の熱処理は不要である。また、第1導電型層と蓄積層の界面が、第1半導体層の内部に形成されるために、絶縁層/第1導電型層の界面特性の影響を低減することができる。
従って、本発明の光電変換素子では、高温長時間の熱処理を必要とせず、また、高品質な半導体膜を形成せずとも再結合損失を抑制することができる。
In the photoelectric conversion element, a diffusion potential corresponding to the material used is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and a photovoltaic voltage (also referred to as an operating voltage) corresponding to the diffusion potential is generated during power generation. The photovoltaic voltage is about 0.5 V in the case of crystalline silicon.
According to the present invention, since the conductive layer is electrically connected to the second semiconductor layer, a voltage generated between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is applied between the first semiconductor layer and the conductive layer. Is done. By this applied voltage, an accumulation layer (a p + layer when the first conductivity type is a p-type layer) in which the first conductivity type carriers are accumulated at a high concentration is formed near the back surface of the first semiconductor layer.
Since the insulating layer on the back surface of the first semiconductor layer can be formed using, for example, a low-temperature plasma CVD method, heat treatment for a long time at a high temperature is not necessary. In addition, since the interface between the first conductivity type layer and the accumulation layer is formed inside the first semiconductor layer, the influence of the interface characteristics of the insulating layer / first conductivity type layer can be reduced.
Therefore, in the photoelectric conversion element of the present invention, recombination loss can be suppressed without requiring high-temperature and long-time heat treatment and without forming a high-quality semiconductor film.

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified.

第2半導体層は、その少なくとも一部が第1半導体層の受光面側に設けられ、第2半導体層の受光面上に第2半導体層に電気的に接続されるように設けられた受光面電極と、前記受光面電極と前記導電層を電気的に接続する接続部をさらに備えてもよい。この場合、第1半導体層と第2半導体層の間に発生した電圧を第1半導体層と導電層の間に確実に印加することができる。   The second semiconductor layer is at least partially provided on the light receiving surface side of the first semiconductor layer, and is provided on the light receiving surface of the second semiconductor layer so as to be electrically connected to the second semiconductor layer. You may further provide the connection part which electrically connects an electrode and the said light-receiving surface electrode, and the said conductive layer. In this case, the voltage generated between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer can be reliably applied between the first semiconductor layer and the conductive layer.

第1半導体層は、貫通孔を有し、前記接続部は、前記貫通孔を通じて前記受光面電極と前記導電層を電気的に接続してもよい。この場合、第1半導体層の周縁部の外側に接続部を配置する場合、接続部が他の光電変換素子や配線とショートする恐れがあるが、本実施形態では、接続部が第1半導体層の貫通孔を通るので、そのような恐れがない。   The first semiconductor layer may have a through hole, and the connection portion may electrically connect the light receiving surface electrode and the conductive layer through the through hole. In this case, when the connection portion is disposed outside the peripheral portion of the first semiconductor layer, the connection portion may be short-circuited with other photoelectric conversion elements or wirings. In this embodiment, the connection portion is the first semiconductor layer. There is no such fear because it passes through the through hole.

第2半導体層は、第1半導体層の受光面側から前記貫通孔の側面を通って第1半導体層の裏面側にまで延びるように設けられている。第2半導体層が貫通孔の途中まで延びているような場合には貫通孔の側壁において接続部と第1半導体層とが短絡する恐れがあるが、本実施形態では、第2半導体層が第1半導体層の裏面にまで延びているので、そのような恐れがない。   The second semiconductor layer is provided so as to extend from the light receiving surface side of the first semiconductor layer to the back surface side of the first semiconductor layer through the side surface of the through hole. When the second semiconductor layer extends partway through the through hole, the connection portion and the first semiconductor layer may be short-circuited on the side wall of the through hole. However, in the present embodiment, the second semiconductor layer is the first semiconductor layer. Since it extends to the back surface of one semiconductor layer, there is no such fear.

第2半導体層は、第1半導体層の受光面側にのみ、又は、第1半導体層の受光面側及び前記貫通孔の側壁にのみ設けられていてもよい。第2半導体層が第1半導体層の裏面にまで延びているとその分だけ第1半導体層の裏面に形成可能な蓄積層の面積が減少するが、本実施形態では、第2半導体層が第1半導体層の裏面側には形成されないので、蓄積層の面積を比較的広くすることができる。   The second semiconductor layer may be provided only on the light receiving surface side of the first semiconductor layer, or only on the light receiving surface side of the first semiconductor layer and on the side wall of the through hole. If the second semiconductor layer extends to the back surface of the first semiconductor layer, the area of the storage layer that can be formed on the back surface of the first semiconductor layer is reduced by that amount. Since it is not formed on the back side of one semiconductor layer, the area of the storage layer can be made relatively wide.

第2半導体層は、第1半導体層の受光面側に設けられた受光面部と、第1半導体層の裏面側に設けられた裏面部とを備え、前記導電層は、前記裏面部に電気的に接続されていてもよい。この場合、第1半導体層に貫通孔を設けることなく第1半導体層と導電層の間に電圧を印加することができる。   The second semiconductor layer includes a light receiving surface portion provided on the light receiving surface side of the first semiconductor layer and a back surface portion provided on the back surface side of the first semiconductor layer, and the conductive layer is electrically connected to the back surface portion. It may be connected to. In this case, a voltage can be applied between the first semiconductor layer and the conductive layer without providing a through hole in the first semiconductor layer.

第1半導体層の裏面上に設けられた裏面電極をさらに備え、前記裏面電極は、前記第1半導体層に電気的に接続され且つ前記導電層と電気的に分離されている。この場合、裏面電極を通じて第1半導体層から電流を取り出すことができる。   A back electrode provided on the back surface of the first semiconductor layer is further provided, and the back electrode is electrically connected to the first semiconductor layer and electrically separated from the conductive layer. In this case, a current can be extracted from the first semiconductor layer through the back electrode.

また、本発明は、上記光電変換素子を備える太陽電池モジュールや太陽光発電システムであってもよい。   Moreover, a solar cell module and a solar power generation system provided with the said photoelectric conversion element may be sufficient as this invention.

ここで示した種々の実施形態は、互いに組み合わせることができる。   The various embodiments shown here can be combined with each other.

以下,本発明の種々の実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は,例示であって,本発明の範囲は,図面や以下の記述中で示すものに限定されない。以下、第1導電型がp型である場合を例にとって説明を進める。また、以下の説明中の「p型」と「n型」、「正孔」と「電子」、「正」と「負」を入れ替える等必要な読み替えをすることによって、以下の説明は、第1導電型がn型である場合にも基本的に適用可能である。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The contents shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description. Hereinafter, description will be given by taking as an example the case where the first conductivity type is p-type. In addition, the following explanation can be made by replacing the “p-type” and “n-type”, “hole” and “electron”, “positive” and “negative” in the following explanation, etc. Basically, the present invention can be applied to the case where one conductivity type is n-type.

1.第1実施形態
1−1.光電変換素子の構造
まず、図1(a),(b)を用いて本発明の第1実施形態の光電変換素子の構造を説明する。図1(a),(b)は、本実施形態の光電変換素子の構造を示す。図1(b)は、裏面図であり、図1(a)は、図1(b)中のI−I断面図である。
1. First embodiment 1-1. First, the structure of the photoelectric conversion element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show the structure of the photoelectric conversion element of this embodiment. 1B is a rear view, and FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1B.

本実施形態の光電変換素子は、p型の第1半導体層(以下「p型層」と呼ぶ。)1と、第1半導体層1に接して設けられたn型の第2半導体層(以下「n型層」と呼ぶ。)3と、p型層1の裏面上に設けられた絶縁層5と、絶縁層5上に設けられた導電層7を備え、導電層7は、p型層1と電気的に分離されており且つn型層3に電気的に接続されている。n型層3は、p型層1の受光面側からp型層1に設けられた貫通孔の側面を通ってp型層1の裏面側にまで延びるように設けられている。   The photoelectric conversion element of this embodiment includes a p-type first semiconductor layer (hereinafter referred to as “p-type layer”) 1 and an n-type second semiconductor layer (hereinafter referred to as “p-type layer”) provided in contact with the first semiconductor layer 1. 3), an insulating layer 5 provided on the back surface of the p-type layer 1, and a conductive layer 7 provided on the insulating layer 5. The conductive layer 7 is a p-type layer. 1 and electrically connected to the n-type layer 3. The n-type layer 3 is provided so as to extend from the light-receiving surface side of the p-type layer 1 to the back surface side of the p-type layer 1 through the side surface of the through hole provided in the p-type layer 1.

n型層3の受光面上には、n型層3に電気的に接続されるように受光面電極9が設けられている。p型層1の貫通孔内には導電層7と受光面電極9とを電気的に接続する接続部11が設けられている。n型層3の受光面上には反射防止膜15が設けられている。p型層1及びn型層3の受光面には任意に凹凸構造を設けてもよい。   A light receiving surface electrode 9 is provided on the light receiving surface of the n-type layer 3 so as to be electrically connected to the n-type layer 3. A connection portion 11 for electrically connecting the conductive layer 7 and the light receiving surface electrode 9 is provided in the through hole of the p-type layer 1. An antireflection film 15 is provided on the light receiving surface of the n-type layer 3. The light receiving surfaces of the p-type layer 1 and the n-type layer 3 may be arbitrarily provided with an uneven structure.

p型層1の裏面上には裏面電極13が設けられている。裏面電極13は、p型層1に電気的に接続され且つ導電層7から電気的に分離されている。裏面電極13は、図1(b)に示すように互いに分離された複数の島状電極からなっている。   A back electrode 13 is provided on the back surface of the p-type layer 1. The back electrode 13 is electrically connected to the p-type layer 1 and electrically separated from the conductive layer 7. The back electrode 13 is composed of a plurality of island-shaped electrodes separated from each other as shown in FIG.

1−2.再結合損失が抑制される作用
次に、図2を用いて、上記構成によって再結合損失が抑制される作用について説明する。図2は、上記光電変換素子の光照射時の、図1(a)中の直線II−IIに沿ったエネルギーバンド図を示す。
1-2. Next, the operation of suppressing the recombination loss by the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an energy band diagram along a straight line II-II in FIG. 1A when the photoelectric conversion element is irradiated with light.

図2に示すように上記構造の光電変換素子に対して光16が照射されると、受光面近傍においてp型層1とn型層3の間に光起電圧が発生する。n型層3にはp型層1に対して負電圧(結晶シリコンの場合、約−0.5V)が発生する。n型層3と導電層7は受光面電極9及び接続部11を通じて電気的に接続されているので、導電層7にはp型層1に対して負電圧が印加される。この負電圧によってp型層1中の正孔が絶縁層5に引き付けられると共にp型層1中の電子が絶縁層5から遠ざけられて絶縁層5直下のp型層1内に正孔が高濃度に蓄積した蓄積層17が形成される。蓄積層17では、エネルギーバンドが上向きに曲がっている。また、蓄積層17は、p型層1と導電層7の間に印加される電圧と絶縁層5の静電容量に応じた電荷を有している。
蓄積層17では、電子の濃度に比べて正孔の濃度が非常に大きいので、正孔と電子とが再結合する割合が小さくなる。従って、本実施形態によれば、再結合損失を抑制することができる。また、従来技術の項で記載したp+層では、高濃度の不純物添加によって再結合中心となる欠陥が導入されることがあるが、本実施形態では、高濃度の不純物添加を行うことなく蓄積層17を形成しているのでそのような欠陥が導入されることを防ぐことができる。
As shown in FIG. 2, when the photoelectric conversion element having the above structure is irradiated with light 16, a photovoltaic voltage is generated between the p-type layer 1 and the n-type layer 3 in the vicinity of the light receiving surface. A negative voltage (about −0.5 V in the case of crystalline silicon) is generated in the n-type layer 3 relative to the p-type layer 1. Since the n-type layer 3 and the conductive layer 7 are electrically connected through the light-receiving surface electrode 9 and the connecting portion 11, a negative voltage is applied to the conductive layer 7 with respect to the p-type layer 1. Due to this negative voltage, holes in the p-type layer 1 are attracted to the insulating layer 5, and electrons in the p-type layer 1 are moved away from the insulating layer 5, so that holes are increased in the p-type layer 1 immediately below the insulating layer 5. The accumulation layer 17 accumulated in the concentration is formed. In the accumulation layer 17, the energy band is bent upward. The storage layer 17 has a charge corresponding to the voltage applied between the p-type layer 1 and the conductive layer 7 and the capacitance of the insulating layer 5.
In the accumulation layer 17, the concentration of holes is much higher than the concentration of electrons, so that the rate of recombination of holes and electrons is small. Therefore, according to this embodiment, recombination loss can be suppressed. In addition, in the p + layer described in the section of the prior art, a defect that becomes a recombination center may be introduced by the addition of a high concentration of impurities. Since the layer 17 is formed, it is possible to prevent such a defect from being introduced.

1−3.光電変換素子の製造方法
次に、図3(a)〜(d)を用いて上記光電変換素子の製造方法の一例について説明する。
1-3. Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element will be described with reference to FIGS.

(1)貫通孔形成、表面凹凸加工工程
まず、図3(a)に示すように、p型半導体基板19に貫通孔21を形成する。半導体基板1の種類は、特に限定されないが、例えば、結晶シリコン基板である。半導体基板1の厚さは、好ましくは10〜300μmであり、さらに好ましくは50〜100μmである。貫通孔21の形成方法は、特に限定されない。貫通孔21は、例えばレーザー加工によって形成することができる。貫通孔21の形状や寸法は、特に限定されない。貫通孔21は、一例では断面が円形でその直径0.3mm程度である。
次に、基板19の表面を酸やアリカリの溶液や反応性プラズマを用いてエッチングすることによって表面に凹凸構造(テクスチャ構造)を形成する。
(1) Through-hole formation and surface irregularity processing step First, as shown in FIG. Although the kind of semiconductor substrate 1 is not specifically limited, For example, it is a crystalline silicon substrate. The thickness of the semiconductor substrate 1 is preferably 10 to 300 μm, and more preferably 50 to 100 μm. The method for forming the through hole 21 is not particularly limited. The through hole 21 can be formed by, for example, laser processing. The shape and dimensions of the through hole 21 are not particularly limited. In one example, the through hole 21 has a circular cross section and a diameter of about 0.3 mm.
Next, a concavo-convex structure (texture structure) is formed on the surface of the substrate 19 by etching the surface of the substrate 19 using an acid or ant potassium solution or reactive plasma.

(2)n型層形成工程
次に、図3(b)に示すように、基板19の裏面の、絶縁層5又は裏面電極13を形成する予定の領域(言い換えると、貫通孔21の周縁以外の領域)に拡散防止マスク23を形成する。拡散防止マスク23は、一例では、SiO2からなり、APCVD法で形成することができる。
(2) n-type layer forming step Next, as shown in FIG. 3B, the region on the back surface of the substrate 19 where the insulating layer 5 or the back electrode 13 is to be formed (in other words, other than the periphery of the through hole 21). The diffusion prevention mask 23 is formed in this region. For example, the diffusion preventing mask 23 is made of SiO 2 and can be formed by the APCVD method.

次に、基板19の、拡散防止マスク23で覆っていない領域にn型不純物を導入することによってn型層3を形成し、図3(b)に示す構造を得る。n型不純物の導入は、例えば、n型不純物を含む材料(例えばPOCl3)を含む高温気体中に基板19を置くことによって行うことができる。この工程によって、基板19の表面側、貫通孔21の側壁、及び基板19の裏面側のマスク23で覆っていない部分にn型層3が形成される。基板19のうちn型層3になっていない残りの部分がp型層1になる。n型層3を形成した後、拡散防止マスク23は、エッチング等により除去する。 Next, an n-type layer 3 is formed by introducing an n-type impurity into a region of the substrate 19 that is not covered with the diffusion prevention mask 23 to obtain the structure shown in FIG. The introduction of the n-type impurity can be performed, for example, by placing the substrate 19 in a high-temperature gas containing a material containing the n-type impurity (for example, POCl 3 ). By this step, the n-type layer 3 is formed on the front surface side of the substrate 19, the side wall of the through hole 21, and the portion not covered with the mask 23 on the back surface side of the substrate 19. The remaining part of the substrate 19 that is not the n-type layer 3 becomes the p-type layer 1. After forming the n-type layer 3, the diffusion prevention mask 23 is removed by etching or the like.

n型層3の形成方法は、ここで示した方法に限定されない。n型層3は、例えばn型不純物からなるイオンを基板1内にイオン注入することによって形成してもよい。また、基板19内にn型不純物を導入してn型層3を形成する代わりに、基板19上にCVD法等により別途n型半導体層を形成することによってn型層3を形成してもよい。この場合、基板19がそのままp型層1となる。   The formation method of the n-type layer 3 is not limited to the method shown here. The n-type layer 3 may be formed, for example, by ion-implanting ions made of n-type impurities into the substrate 1. Further, instead of forming the n-type layer 3 by introducing an n-type impurity into the substrate 19, the n-type layer 3 may be formed by separately forming an n-type semiconductor layer on the substrate 19 by a CVD method or the like. Good. In this case, the substrate 19 becomes the p-type layer 1 as it is.

(3)反射防止膜及び絶縁層形成工程
次に、図3(c)に示すように、n型層3の受光面上に反射防止膜15を形成し、p型層1の裏面上に絶縁層5を形成する。
(3) Antireflection Film and Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 3C, an antireflection film 15 is formed on the light receiving surface of the n-type layer 3 and insulated on the back surface of the p-type layer 1. Layer 5 is formed.

反射防止膜15は、n型層3の受光面上に、表面電極9を形成する領域に開口を有するように形成することができる。反射防止膜15は、n型層3の受光面全体に形成してもよい。この場合、表面電極9は、反射防止膜15上に形成し、ファイアスルーによって表面電極9とn型層3とを導通させることができる。特に、反射防止膜15は、表面反射を抑制する機能を有するものであればその材料、厚さ及び製法等は特に限定されない。反射防止膜15は、例えば、厚さ70nmのSiN膜からなる。反射防止膜15は、例えば、プラズマCVD法によって形成することができる。   The antireflection film 15 can be formed on the light receiving surface of the n-type layer 3 so as to have an opening in a region where the surface electrode 9 is formed. The antireflection film 15 may be formed on the entire light receiving surface of the n-type layer 3. In this case, the surface electrode 9 can be formed on the antireflection film 15, and the surface electrode 9 and the n-type layer 3 can be conducted by fire-through. In particular, the material, thickness, manufacturing method and the like of the antireflection film 15 are not particularly limited as long as they have a function of suppressing surface reflection. The antireflection film 15 is made of a SiN film having a thickness of 70 nm, for example. The antireflection film 15 can be formed by, for example, a plasma CVD method.

絶縁層5は、p型層1の裏面上に、裏面電極13を形成する領域に開口を有するように形成することができる。絶縁層5は、p型層1の裏面全面に形成してもよい。この場合、裏面電極13は、絶縁層5上に形成し、ファイアスルーによって裏面電極13とp型層1とを導通させることができる。   The insulating layer 5 can be formed on the back surface of the p-type layer 1 so as to have an opening in a region where the back electrode 13 is formed. The insulating layer 5 may be formed on the entire back surface of the p-type layer 1. In this case, the back electrode 13 can be formed on the insulating layer 5, and the back electrode 13 and the p-type layer 1 can be conducted by fire-through.

絶縁層5は、p型層1と導電層7の間を絶縁することができるものであれば、その材料、厚さ及び製法等は特に限定されない。絶縁層5は、例えば、酸化ケイ素、窒化珪素、酸化タンタル、酸化アルミニウム等で形成することができる。絶縁層5の厚さは、例えば、50〜100nm程度にすることができる。絶縁層5は、CVD法やスパッタ法で形成することができる。酸化タンタルは、例えば「Ta25系高誘電率絶縁膜の作製」、藤川ら、「豊田中央研究所R&Dレビュー、Vol.30 No.4(1995.12)のp13-23に記載されている方法で作製することができる。 If the insulating layer 5 can insulate between the p-type layer 1 and the conductive layer 7, the material, thickness, manufacturing method, etc. will not be specifically limited. The insulating layer 5 can be formed of, for example, silicon oxide, silicon nitride, tantalum oxide, aluminum oxide, or the like. The thickness of the insulating layer 5 can be about 50 to 100 nm, for example. The insulating layer 5 can be formed by a CVD method or a sputtering method. Tantalum oxide is a method described in, for example, “Preparation of Ta 2 O 5 High Dielectric Constant Insulating Film”, Fujikawa et al., “Toyota Central R & D Review, Vol. Can be produced.

絶縁層5は、静電容量が大きくなるように(例えば、1×10-4F以上になるように)形成することが好ましい。なぜなら、絶縁層5の静電容量が大きいほど蓄積層17に誘起される正電荷が大きくなるが、これは、より多くの正孔が蓄積層17に引き寄せられ、より多くの電子が蓄積層17から遠ざけられていることを意味し、この場合、正孔と電子とが再結合する割合がより小さくなるからである。絶縁層5の静電容量は、比誘電率に比例し、厚さに反比例するので、絶縁層5は、比誘電率の高い材料を用いて厚さが薄くなるように形成することが好ましい。 The insulating layer 5 is preferably formed so as to have a large capacitance (for example, 1 × 10 −4 F or more). This is because the positive charge induced in the storage layer 17 increases as the capacitance of the insulating layer 5 increases. This is because more holes are attracted to the storage layer 17 and more electrons are stored in the storage layer 17. This is because the rate of recombination of holes and electrons becomes smaller in this case. Since the capacitance of the insulating layer 5 is proportional to the relative dielectric constant and inversely proportional to the thickness, the insulating layer 5 is preferably formed to be thin using a material having a high relative dielectric constant.

(4)受光面電極、接続部、導電層、裏面電極形成工程
次に、図3(d)に示すように、n型層3の受光面上に受光面電極9を形成し、貫通孔21内に接続部11を形成し、絶縁層5上に導電層7を形成し、p型層1の裏面上に裏面電極13を形成し、光電変換素子の製造を完了する。
(4) Light-receiving surface electrode, connecting portion, conductive layer, back surface electrode forming step Next, as shown in FIG. 3 (d), the light-receiving surface electrode 9 is formed on the light-receiving surface of the n-type layer 3, and the through hole 21 is formed. The connecting portion 11 is formed therein, the conductive layer 7 is formed on the insulating layer 5, the back electrode 13 is formed on the back surface of the p-type layer 1, and the manufacture of the photoelectric conversion element is completed.

受光面電極9、接続部11、導電層7及び裏面電極13の材料、厚さ及び製法等は特に限定されない。これらの材料は、同じものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。   The material, thickness, manufacturing method, etc. of the light-receiving surface electrode 9, the connection part 11, the conductive layer 7, and the back surface electrode 13 are not specifically limited. These materials may be the same or different from each other.

受光面電極9や裏面電極13は、電流の取り出しに利用されるので電気抵抗ができるだけ小さい材料で形成することが好ましい。受光面電極9や裏面電極13は、例えば、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、パラジウム等の金属材料で形成することができる。   Since the light receiving surface electrode 9 and the back surface electrode 13 are used for extracting current, it is preferable to form the light receiving surface electrode 9 and the back surface electrode 13 with a material having as low an electrical resistance as possible. The light-receiving surface electrode 9 and the back surface electrode 13 can be formed with metal materials, such as silver, aluminum, copper, nickel, palladium, for example.

裏面電極13は、図1(b)に示すように互いに分離された複数の島状電極からなるように形成することができる。各島状電極は、例えば、0.1〜1mm角程度の大きさを有し、1〜5mm程度の間隔で配置されている。裏面電極13は、図4に示すように、互いに分離された複数の串状電極からなるように形成してもよい。各串状電極は、一例では、幅0.01〜2mm程度の細線が0.5〜5mm程度の間隔で形成されて、これらの細線が太線で接続された構造を有している。   The back electrode 13 can be formed to include a plurality of island electrodes separated from each other as shown in FIG. Each island-like electrode has a size of about 0.1 to 1 mm square, for example, and is arranged at an interval of about 1 to 5 mm. As shown in FIG. 4, the back electrode 13 may be formed of a plurality of skewed electrodes separated from each other. For example, each skewer electrode has a structure in which thin wires having a width of about 0.01 to 2 mm are formed at intervals of about 0.5 to 5 mm, and these thin wires are connected by a thick line.

図1(b)のような構成の場合は、裏面電極13が占める面積を比較的小さくすることができ、従って蓄積層17が形成される領域を比較的広くすることができるという利点がある。
また、図1(b)のような構成の場合は、別途準備した外部導電体に各島状電極をそれぞれ接触させる等の手段によって複数の島状電極を互いに導通させる必要があるが、図4のように互いに分離された複数の串状電極で裏面電極13を構成すると、各串状電極を互いに導通させるだけでいいので、構成が単純になる。また、各串状電極部は、p型層1の裏面上において互いに導通させておいてもよい。この場合、外部導電体を省略することができ、また、導電層7と外部導電体とを絶縁する必要もないので、構成がさらに単純になる。
In the case of the configuration as shown in FIG. 1B, there is an advantage that the area occupied by the back electrode 13 can be made relatively small, and therefore the region where the storage layer 17 is formed can be made relatively wide.
In the case of the configuration shown in FIG. 1B, it is necessary to connect the plurality of island-shaped electrodes to each other by means such as contacting each island-shaped electrode with a separately prepared external conductor. If the back electrode 13 is constituted by a plurality of skewed electrodes separated from each other as described above, the configuration is simplified because the skewed electrodes need only be connected to each other. The skewer electrode portions may be electrically connected to each other on the back surface of the p-type layer 1. In this case, the external conductor can be omitted, and it is not necessary to insulate the conductive layer 7 from the external conductor, so that the configuration is further simplified.

接続部11及び導電層7は、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、パラジウム等の金属材料で形成することができる。但し、接続部11及び導電層7には電流を流す必要がないので、接続部11及び導電層7の材料は、電圧を伝達可能な程度の導電性を有していればよく、接続部11及び導電層7は、ITO、SnO2、ZnO、Si、SiC、SiGe等に導電型不純物をドーピングして導電性をもたせた材料で形成してもよい。但し、受光面側から電流を取り出すのではなく、導電層7から電流を取り出すことも可能であり、その場合は、接続部11及び導電層7にも電気抵抗が小さい材料を用いることが好ましい。 The connection portion 11 and the conductive layer 7 can be formed of a metal material such as silver, aluminum, copper, nickel, or palladium. However, since it is not necessary to pass a current through the connection portion 11 and the conductive layer 7, the material of the connection portion 11 and the conductive layer 7 only needs to have conductivity that can transmit a voltage. The conductive layer 7 may be formed of a material that is made conductive by doping a conductive impurity in ITO, SnO 2 , ZnO, Si, SiC, SiGe, or the like. However, it is also possible to extract a current from the conductive layer 7 instead of extracting a current from the light receiving surface side. In that case, it is preferable to use a material having a low electrical resistance for the connection portion 11 and the conductive layer 7.

また、p型層1を通過した光が導電層7で吸収されると光利用効率の低下に繋がるため、導電層7は、p型層1を通過した光を透過させる性質を有していることが好ましい。この場合、導電層7を透過した光が導電層7の後ろの部材で反射してp型層1とn型層3のpn接合部に戻されるようにすることができるからである。この観点から導電層7の材料は、p型層1の材料よりもバンドギャップが大きいものが好ましく、一例では、ITO,SnO2、ZnO、アモルファス−Si又はSiC等が好ましい。 Further, if the light that has passed through the p-type layer 1 is absorbed by the conductive layer 7, the light utilization efficiency is reduced. Therefore, the conductive layer 7 has a property of transmitting the light that has passed through the p-type layer 1. It is preferable. In this case, the light transmitted through the conductive layer 7 can be reflected by the member behind the conductive layer 7 and returned to the pn junction between the p-type layer 1 and the n-type layer 3. From this viewpoint, the material of the conductive layer 7 preferably has a larger band gap than the material of the p-type layer 1. In one example, ITO, SnO 2 , ZnO, amorphous-Si, or SiC is preferable.

受光面電極9、接続部11、導電層7及び裏面電極13は、蒸着法、ペースト電極の印刷焼成法、めっき法等によって形成することができる。裏面電極13は、アルミニウムなどのp型不純物を含むペースト材料を印刷し、焼成することによって形成することができる。この場合、裏面電極13の直下にはp型不純物が高濃度でドープされた層(p+層)が形成される(従来技術の項を参照)。接続部11及び導電層7は、例えば、裏面側から導電性ペーストを印刷し、焼成する等の方法によって同時に形成することができる。接続部11及び導電層7は、蒸着法やめっき法でも同時に形成することができる。 The light-receiving surface electrode 9, the connection part 11, the conductive layer 7, and the back electrode 13 can be formed by vapor deposition, paste electrode printing and baking, plating, or the like. The back electrode 13 can be formed by printing and baking a paste material containing a p-type impurity such as aluminum. In this case, a layer (p + layer) doped with a high concentration of p-type impurities is formed immediately below the back electrode 13 (see the section of the prior art). The connection part 11 and the conductive layer 7 can be simultaneously formed by, for example, a method of printing and baking a conductive paste from the back side. The connection part 11 and the conductive layer 7 can be formed simultaneously by vapor deposition or plating.

受光面電極9、接続部11、導電層7及び裏面電極13を形成した後、必要に応じ、熱処理やフォーミングガスアニールを行ってもよい。   After forming the light-receiving surface electrode 9, the connection part 11, the conductive layer 7, and the back surface electrode 13, you may perform heat processing and forming gas annealing as needed.

ここで示した工程の順序は、一例であって、別の順序で各工程を実施してもよい。例えば、反射防止膜15及び受光面電極9を形成した後に、接続部11、導電層7及び裏面電極13を形成してもよい。   The order of the steps shown here is an example, and each step may be performed in a different order. For example, the connection part 11, the conductive layer 7, and the back electrode 13 may be formed after the antireflection film 15 and the light receiving surface electrode 9 are formed.

2.第2実施形態
2−1.光電変換素子の構造
図5を用いて本発明の第2実施形態の光電変換素子の構造を説明する。図5は、図1(a)に対応する断面図である。
2. Second embodiment 2-1. Structure of Photoelectric Conversion Element The structure of the photoelectric conversion element according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

本実施形態の光電変換素子は、第1実施形態の光電変換素子に類似しているが、異なる点が数点あるので、異なる点を中心に以下説明する。なお、第1実施形態で述べた内容は、基本的に第2実施形態にも当てはまる。   The photoelectric conversion element according to the present embodiment is similar to the photoelectric conversion element according to the first embodiment, but there are several differences. Therefore, the differences will be mainly described below. The contents described in the first embodiment are basically applicable to the second embodiment.

本実施形態では、n型層3は、p型層1の受光面側及び貫通孔21の側壁にのみ設けられている。n型層3は、p型層1の裏面側には設けられていない。第1実施形態では、n型層3がp型層1の裏面側にまで延びており、p型層1の裏面側においてn型層3が形成されている部分には蓄積層17が形成されないが、本実施形態では、p型層1の裏面側にはn型層3が設けられていないので第1実施形態よりも広い領域に蓄積層17が形成されるように絶縁層5及び導電層7を配置することが可能である。   In the present embodiment, the n-type layer 3 is provided only on the light-receiving surface side of the p-type layer 1 and the side wall of the through hole 21. The n-type layer 3 is not provided on the back side of the p-type layer 1. In the first embodiment, the n-type layer 3 extends to the back side of the p-type layer 1, and the storage layer 17 is not formed in the portion where the n-type layer 3 is formed on the back side of the p-type layer 1. However, in this embodiment, since the n-type layer 3 is not provided on the back side of the p-type layer 1, the insulating layer 5 and the conductive layer are formed so that the storage layer 17 is formed in a wider area than in the first embodiment. 7 can be arranged.

また、本実施形態では、絶縁層5が貫通孔21の側壁上にも設けられており、これによって接続部11とp型層1との絶縁が確保されている。なお、第1実施形態においても、絶縁層5が貫通孔21の側壁上にも設けられるようにしてもよい。   In the present embodiment, the insulating layer 5 is also provided on the side wall of the through hole 21, thereby ensuring insulation between the connection portion 11 and the p-type layer 1. In the first embodiment, the insulating layer 5 may also be provided on the side wall of the through hole 21.

2−2.再結合損失が抑制される作用
本実施形態により、再結合損失が抑制される作用は、第1実施形態と同じであるのでここでは説明を繰り返さない。
2-2. Action in which recombination loss is suppressed The action in which recombination loss is suppressed according to the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated here.

2−3.光電変換素子の製造方法
次に、図6(a)〜(d)を用いて上記光電変換素子の製造方法の一例について説明する。
2-3. Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element will be described with reference to FIGS.

(1)貫通孔形成、表面凹凸加工工程
まず、図6(a)に示すように、第1実施形態と同様の方法で、p型半導体基板19に貫通孔21と、表面凹凸構造を形成する。
(1) Through-hole formation and surface unevenness processing step First, as shown in FIG. 6A, the through-hole 21 and the surface unevenness structure are formed in the p-type semiconductor substrate 19 by the same method as in the first embodiment. .

(2)n型層形成工程
次に、基板19の裏面全面に、第1実施形態と同様の方法で、拡散防止マスク23を形成する。
(2) N-type Layer Formation Step Next, the diffusion prevention mask 23 is formed on the entire back surface of the substrate 19 by the same method as in the first embodiment.

次に、第1実施形態と同様の方法でn型層3を形成し、図6(b)に示す構造を得る。但し、n型層3を形成する条件(例えば、n型不純物の熱拡散の温度や時間)は適宜変更する。図6(b)は、貫通孔21の側壁の一部にn型層3が形成されている場合を示しているが、n型不純物を導入する際の熱拡散の温度や時間を変える等によって貫通孔21の側壁の全体にn型層3が形成されるようにすることもできる。
次に、第1実施形態と同様の方法で、拡散防止マスク23を除去する。
Next, the n-type layer 3 is formed by the same method as in the first embodiment, and the structure shown in FIG. 6B is obtained. However, conditions for forming the n-type layer 3 (for example, the temperature and time of thermal diffusion of n-type impurities) are changed as appropriate. FIG. 6B shows the case where the n-type layer 3 is formed on a part of the side wall of the through-hole 21, but by changing the temperature and time of thermal diffusion when introducing the n-type impurity, etc. The n-type layer 3 may be formed on the entire side wall of the through hole 21.
Next, the diffusion prevention mask 23 is removed by the same method as in the first embodiment.

(3)反射防止膜及び絶縁層形成工程
次に、図6(c)に示すように、反射防止膜15及び絶縁層5を形成する。反射防止膜15は、第1実施形態と同様の方法で形成することができる。絶縁層5も基本的に第1実施形態と同様の方法で形成することができるが、本実施形態では、貫通孔21を裏面に向かって広がるテーパー状にしておく等の方法によって貫通孔21の側壁上にも形成している。
(3) Antireflection Film and Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 6C, the antireflection film 15 and the insulating layer 5 are formed. The antireflection film 15 can be formed by the same method as in the first embodiment. The insulating layer 5 can also be basically formed by the same method as in the first embodiment, but in this embodiment, the through hole 21 is formed by a method such as making the through hole 21 tapered toward the back surface. It is also formed on the side wall.

(4)受光面電極、接続部、導電層、裏面電極形成工程
次に、図6(d)に示すように、第1実施形態と同様の方法により、受光面電極9、接続部11、導電層7及び裏面電極13を形成し、光電変換素子の製造を完了する。
(4) Light-receiving surface electrode, connection part, conductive layer, back surface electrode forming step Next, as shown in FIG. 6D, the light-receiving surface electrode 9, the connection part 11, and the conductive material are formed by the same method as in the first embodiment. The layer 7 and the back electrode 13 are formed to complete the manufacture of the photoelectric conversion element.

3.第3実施形態
3−1.光電変換素子の構造
図7を用いて本発明の第3実施形態の光電変換素子の構造を説明する。図7は、図1(a)に対応する断面図である。本実施形態の光電変換素子は、第1実施形態の光電変換素子に類似しているが、異なる点が数点あるので、異なる点を中心に以下説明する。なお、第1実施形態で述べた内容は、基本的に第3実施形態にも当てはまる。
3. Third embodiment 3-1. Structure of Photoelectric Conversion Element The structure of the photoelectric conversion element according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. The photoelectric conversion element according to the present embodiment is similar to the photoelectric conversion element according to the first embodiment, but there are several differences. Therefore, the differences will be mainly described below. The contents described in the first embodiment are basically applicable to the third embodiment.

本実施形態では、n型層3は、p型層1の受光面側に設けられた受光面部3aと、p型層1の裏面側に設けられた裏面部3bとを備え、導電層7は、裏面部3bに電気的に接続されている。受光面部3aと裏面部3bとは、電気的に接続されていてもいなくてもよい。   In the present embodiment, the n-type layer 3 includes a light-receiving surface portion 3 a provided on the light-receiving surface side of the p-type layer 1 and a back surface portion 3 b provided on the back surface side of the p-type layer 1. , And electrically connected to the back surface portion 3b. The light receiving surface portion 3a and the back surface portion 3b may or may not be electrically connected.

本実施形態では、p型層1と裏面部3bとの間に発生する光起電圧がp型層1と導電層7の間に印加される。このような構成のため、p型層1を貫通する接続部11が不要であり、構成が単純になる。また、裏面部3bからは通常は電流が取り出されないので、電流取り出しによる電圧低下がなく、安定した電圧をp型層1と導電層7の間に印加することができる。   In the present embodiment, a photovoltage generated between the p-type layer 1 and the back surface portion 3 b is applied between the p-type layer 1 and the conductive layer 7. Due to such a configuration, the connection portion 11 penetrating the p-type layer 1 is not necessary, and the configuration is simplified. In addition, since no current is normally taken out from the back surface portion 3 b, there is no voltage drop due to the current taking out, and a stable voltage can be applied between the p-type layer 1 and the conductive layer 7.

また、接続部11を形成するための貫通孔21の寸法を非常に小さくした場合、導通不良等が発生する割合が高くなると考えられるが、本実施形態では貫通孔21が不要なので裏面部3bが占める面積を縮小することが容易であり、その分だけ、蓄積層17の面積を増大させやすい。   In addition, when the size of the through hole 21 for forming the connection portion 11 is very small, it is considered that the rate of occurrence of poor conduction or the like is increased. It is easy to reduce the occupied area, and it is easy to increase the area of the storage layer 17 accordingly.

3−2.再結合損失が抑制される作用
次に、図8(a),(b)を用いて、上記構成によって再結合損失が抑制される作用について説明する。図8(a)、(b)は、それぞれ、上記光電変換素子の光照射時の、図7中の直線I−I、II−IIに沿ったエネルギーバンド図を示す。
3-2. Action in which recombination loss is suppressed Next, the action in which the recombination loss is suppressed by the above-described configuration will be described with reference to FIGS. FIGS. 8A and 8B show energy band diagrams along straight lines II and II-II in FIG. 7 when the photoelectric conversion element is irradiated with light, respectively.

図8(a),(b)に示すように、本実施形態の光電変換素子に対して光が照射されると、n型層3の受光面部3aとp型層1の間、及びn型層3の裏面部3bとp型層1の間にそれぞれ光起電圧が発生する。裏面部3bは、導電層7に電気的に接続されているので、n型層3の裏面部3bとp型層1の間に発生した電圧が、導電層7とp型層1の間に印加される。この印加された電圧により、第1実施形態と同様の作用によって蓄積層17が形成される。この蓄積層17により、第1実施形態と同様の作用によって再結合損失が抑制される。   As shown in FIGS. 8A and 8B, when light is irradiated to the photoelectric conversion element of this embodiment, the n-type layer 3 is disposed between the light-receiving surface portion 3a and the p-type layer 1, and the n-type layer. A photovoltaic voltage is generated between the back surface portion 3 b of the layer 3 and the p-type layer 1. Since the back surface portion 3 b is electrically connected to the conductive layer 7, a voltage generated between the back surface portion 3 b of the n-type layer 3 and the p-type layer 1 is generated between the conductive layer 7 and the p-type layer 1. Applied. With this applied voltage, the accumulation layer 17 is formed by the same action as in the first embodiment. The accumulation layer 17 suppresses recombination loss by the same action as in the first embodiment.

3−3.光電変換素子の製造方法
次に、図9(a)〜(d)を用いて上記光電変換素子の製造方法の一例について説明する。
3-3. Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element will be described with reference to FIGS.

(1)表面凹凸加工工程
まず、図9(a)に示すように、第1実施形態と同様の方法で、p型半導体基板19に表面凹凸構造を形成する。
(1) Surface Irregularity Processing Step First, as shown in FIG. 9A, a surface unevenness structure is formed on the p-type semiconductor substrate 19 by the same method as in the first embodiment.

(2)n型層形成工程
次に、第1実施形態と同様の方法で、n型層3の裏面部3bを形成する領域に開口を有する拡散防止マスク23を基板19の裏面に形成する。
(2) n-type Layer Formation Step Next, a diffusion prevention mask 23 having an opening in a region for forming the back surface portion 3b of the n-type layer 3 is formed on the back surface of the substrate 19 by the same method as in the first embodiment.

次に、基板19の、拡散防止マスク23で覆っていない領域にn型不純物を導入することによってn型層3を形成し、図9(b)に示す構造を得る。この工程によって、n型層3の受光面部3aと裏面部3bが形成される。
次に、第1実施形態と同様の方法で、拡散防止マスク23を除去する。
Next, an n-type layer 3 is formed by introducing an n-type impurity into a region of the substrate 19 that is not covered with the diffusion prevention mask 23, and a structure shown in FIG. 9B is obtained. By this step, the light receiving surface portion 3a and the back surface portion 3b of the n-type layer 3 are formed.
Next, the diffusion prevention mask 23 is removed by the same method as in the first embodiment.

(3)反射防止膜及び絶縁層形成工程
次に、図9(c)に示すように、第1実施形態と同様の方法で反射防止膜15及び絶縁層5を形成する。
(3) Antireflection Film and Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 9C, the antireflection film 15 and the insulating layer 5 are formed by the same method as in the first embodiment.

(4)受光面電極、導電層、裏面電極形成工程
次に、図9(d)に示すように、第1実施形態と同様の方法により、受光面電極9、導電層7及び裏面電極13を形成し、光電変換素子の製造を完了する。導電層7は、n型層3の裏面部3bに電気的に接続されるように形成する。
(4) Light-receiving surface electrode, conductive layer, and back electrode forming step Next, as shown in FIG. 9D, the light-receiving surface electrode 9, the conductive layer 7, and the back electrode 13 are formed by the same method as in the first embodiment. To complete the manufacture of the photoelectric conversion element. The conductive layer 7 is formed so as to be electrically connected to the back surface portion 3 b of the n-type layer 3.

以上の実施形態で示した種々の特徴は,互いに組み合わせることができる。1つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合,そのうちの1又は複数個の特徴を適宜抜き出して,単独で又は組み合わせて,本発明に採用することができる。   Various features shown in the above embodiments can be combined with each other. When a plurality of features are included in one embodiment, one or a plurality of features can be appropriately extracted and used in the present invention alone or in combination.

(a),(b)は、本発明の第1実施形態の光電変換素子の構造を示し、(b)は、裏面図であり、(a)は、(b)中のI−I断面図である。(A), (b) shows the structure of the photoelectric conversion element of 1st Embodiment of this invention, (b) is a back view, (a) is II sectional drawing in (b). It is. 本発明の第1実施形態の光電変換素子の光照射時の、図1(a)中の直線II−IIに沿ったエネルギーバンド図を示す。The energy band figure along the straight line II-II in Fig.1 (a) at the time of light irradiation of the photoelectric conversion element of 1st Embodiment of this invention is shown. (a)〜(d)は、本発明の第1実施形態の光電変換素子の製造工程を示す図1(a)に対応した断面図である。(A)-(d) is sectional drawing corresponding to Fig.1 (a) which shows the manufacturing process of the photoelectric conversion element of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の光電変換素子の別の実施形態を示す、図1(b)に対応した裏面図である。It is a reverse view corresponding to FIG.1 (b) which shows another embodiment of the photoelectric conversion element of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光電変換素子の構造を示す、図1(a)に対応した断面図である。It is sectional drawing corresponding to Fig.1 (a) which shows the structure of the photoelectric conversion element of 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の第2実施形態の光電変換素子の製造工程を示す図5に対応した断面図である。(A)-(d) is sectional drawing corresponding to FIG. 5 which shows the manufacturing process of the photoelectric conversion element of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の光電変換素子の構造を示す、図1(a)に対応した断面図である。It is sectional drawing corresponding to Fig.1 (a) which shows the structure of the photoelectric conversion element of 3rd Embodiment of this invention. (a)、(b)は、それぞれ、本発明の第3実施形態の光電変換素子の光照射時の、図7中の直線I−I、II−IIに沿ったエネルギーバンド図を示す。(A), (b) shows the energy band figure along the straight line II and II-II in FIG. 7, respectively at the time of light irradiation of the photoelectric conversion element of 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の第3実施形態の光電変換素子の製造工程を示す図7に対応した断面図である。(A)-(d) is sectional drawing corresponding to FIG. 7 which shows the manufacturing process of the photoelectric conversion element of 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:p型層 3:n型層 3a:n型層の受光面部 3b:n型層の裏面部 5:絶縁層 7:導電層 9:受光面電極 11:接続部 13:裏面電極 15:反射防止膜 16:光 17:蓄積層 19:半導体基板 21:貫通孔 23:拡散防止マスク 1: p-type layer 3: n-type layer 3a: light-receiving surface portion of n-type layer 3b: back surface portion of n-type layer 5: insulating layer 7: conductive layer 9: light-receiving surface electrode 11: connection portion 13: back surface electrode 15: reflection Prevention film 16: Light 17: Storage layer 19: Semiconductor substrate 21: Through hole 23: Diffusion prevention mask

Claims (8)

第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層に接して設けられた第2導電型の第2半導体層と、第1半導体層の裏面上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた導電層を備え、
前記導電層は、第1半導体層と電気的に分離され且つ第2半導体層に電気的に接続され
第1半導体層の裏面上に設けられた裏面電極をさらに備え、前記裏面電極は、第1半導体層に電気的に接続され且つ前記導電層と電気的に分離され、
前記裏面電極は、島状電極または串状電極であり、
前記導電層は、前記裏面電極の外縁に沿って設けられ、前記絶縁層の大部分を覆うことを特徴とする光電変換素子。
A first conductive type first semiconductor layer; a second conductive type second semiconductor layer provided in contact with the first semiconductor layer; an insulating layer provided on a back surface of the first semiconductor layer; and the insulating layer Comprising a conductive layer provided on top;
The conductive layer is electrically separated from the first semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor layer ;
A back electrode provided on the back surface of the first semiconductor layer, wherein the back electrode is electrically connected to the first semiconductor layer and electrically separated from the conductive layer;
The back electrode is an island electrode or a skewer electrode,
The photoelectric conversion element , wherein the conductive layer is provided along an outer edge of the back electrode and covers most of the insulating layer .
第2半導体層は、その少なくとも一部が第1半導体層の受光面側に設けられ、
第2半導体層の受光面上に第2半導体層に電気的に接続されるように設けられた受光面電極と、前記受光面電極と前記導電層を電気的に接続する接続部をさらに備える請求項1に記載の素子。
At least a part of the second semiconductor layer is provided on the light receiving surface side of the first semiconductor layer,
A light receiving surface electrode provided on the light receiving surface of the second semiconductor layer so as to be electrically connected to the second semiconductor layer, and a connection portion for electrically connecting the light receiving surface electrode and the conductive layer. Item 2. The device according to Item 1.
第1半導体層は、貫通孔を有し、
前記接続部は、前記貫通孔を通じて前記受光面電極と前記導電層を電気的に接続する請求項2に記載の素子。
The first semiconductor layer has a through hole,
The element according to claim 2, wherein the connection portion electrically connects the light-receiving surface electrode and the conductive layer through the through hole.
第2半導体層は、第1半導体層の受光面側から前記貫通孔の側面を通って第1半導体層の裏面側にまで延びるように設けられている請求項3に記載の素子。 The element according to claim 3, wherein the second semiconductor layer is provided so as to extend from the light receiving surface side of the first semiconductor layer to the back surface side of the first semiconductor layer through the side surface of the through hole. 第2半導体層は、第1半導体層の受光面側にのみ、又は、第1半導体層の受光面側及び前記貫通孔の側壁にのみ設けられている請求項3に記載の素子。 The element according to claim 3, wherein the second semiconductor layer is provided only on the light receiving surface side of the first semiconductor layer, or only on the light receiving surface side of the first semiconductor layer and the side wall of the through hole. 第2半導体層は、第1半導体層の受光面側に設けられた受光面部と、第1半導体層の裏面側に設けられた裏面部とを備え、
前記導電層は、前記裏面部に電気的に接続されている請求項1に記載の素子。
The second semiconductor layer includes a light receiving surface portion provided on the light receiving surface side of the first semiconductor layer and a back surface portion provided on the back surface side of the first semiconductor layer,
The element according to claim 1, wherein the conductive layer is electrically connected to the back surface portion.
請求項1〜の何れか1つに記載の素子を備える太陽電池モジュール。 A solar cell module provided with the element as described in any one of Claims 1-6 . 請求項1〜の何れか1つに記載の素子を備える太陽光発電システム。 A solar power generation system provided with the element as described in any one of Claims 1-6 .
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