JP5183588B2

JP5183588B2 - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JP5183588B2
Application number: JP2009166954A
Authority: JP
Inventors: 剛彦佐藤; 秀一檜座; 雅酒井; 繁松野; 誠小長井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: JP2011023526A

Description

本発明は、光起電力装置の製造方法に関し、特に結晶シリコン基板をベースとして高効率化が可能なヘテロ接合構造を有する太陽電池などの光起電力装置の製造方法に関する。

現在の多結晶シリコン太陽電池は、厚さが２００μｍ程度のｐ型多結晶シリコン基板を用い、光吸収率を高める表面テクスチャ、ｎ型拡散層、反射防止膜および表面電極（例えば、櫛型Ａｇ電極）を当該基板の受光面側に順次形成し、また、裏面電極（例えば、Ａｌ電極）をスクリーン印刷によって当該基板の非受光面側に形成した後、これらを焼成することによって一般に製造されている。かかる焼成では、表面電極および裏面電極の溶媒分が揮発すると共に、当該基板の受光面側において櫛型Ａｇ電極が反射防止膜を突き破ってｎ型拡散層に接続され、また、当該基板の非受光面側においてＡｌ電極の一部のＡｌが当該基板に拡散して裏面電界層（ＢＳＦ：Back Surface Field）を形成する。このＢＳＦ層は、当該シリコン基板との接合面で内部電界を形成してＢＳＦ層近傍で発生した少数キャリアをシリコン基板内部へ押し戻し、Ａｌ電極近傍でのキャリア再結合を抑制するため、開放電圧を高くすることができる。

特許文献１〜３では、結晶シリコン基板に薄い真性半導体層を介して不純物ドープシリコン層からなる接合或いはＢＳＦ層を形成するヘテロ接合構造を有する太陽電池に関する発明が記載されている。不純物ドープ層を薄膜で形成することにより不純物ドープ層の濃度分布を自由に設定でき、また、不純物層が薄いため膜中でのキャリアの再結合を抑制することができる。また、間に挿入した真性半導体層は接合間の不純物拡散を抑制し、急峻な不純物プロファイルをもつ接合を形成することができるため、良好な接合界面形成により高い開放電圧を得ることができる。さらに、真性半導体層、不純物ドープ層は２００℃程度の低温で形成できるため、基板の厚みが薄くても熱により基板に生じるストレスや、基板の反りを低減することができる。また、熱により劣化しやすい多結晶シリコン基板に対しても基板品質の低下を抑制できることが期待できる。

しかしながら、ヘテロ接合構造を有する太陽電池を多結晶シリコンに適用する場合、多結晶シリコン基板が基板内部や粒界に多くの欠陥をもつため、上記のヘテロ接合構造を形成するだけでは高効率な特性を得るのは難しい。特許文献４には、真性半導体層形成前に水素プラズマ処理を行い、多結晶シリコン基板内部や粒界に存在する欠陥を修復することにより高効率な多結晶シリコンのヘテロ接合を形成する方法が記載されている。

特許第２１３２５２７号公報特許第２６１４５６１号公報特許第３４６９７２９号公報特許第２８９１６００号公報

水素プラズマ処理により多結晶シリコン基板内部の欠陥を抑制する場合、多結晶シリコン基板表面に直接水素プラズマ処理を行うと基板表面にダメージを生じてしまう。特許文献４では、真性半導体層形成前に水素プラズマ処理を行っているが、生じたダメージ層を除去するための化学的なエッチング工程が必要となる。

水素の脱離を防ぐため、透明導電膜や反射防止膜、電極などを形成することで、太陽電池が完成してから水素プラズマ処理を行う方法もある。しかしながら、厚い透明導電膜や反射防止膜を介しての水素プラズマ処理では基板内部および基板とシリコン半導体層との界面の欠陥を有効に修復することができず、また、透明導電膜や電極などにダメージが生じるという問題もあった。

さらに、シリコン半導体層を形成してから水素プラズマ処理を行う方法も考えられる。しかしながら、シリコン半導体層を介してプラズマ処理を行うと、水素が基板の深い位置にある欠陥を修復することができない。また、プラズマ処理において表面に発生する熱によってシリコン半導体層或いは基板から簡単に水素が脱離してしまい、基板内部および基板とシリコン半導体層との界面の欠陥を有効に修復できなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、結晶シリコン基板内部および結晶シリコン基板とシリコン半導体層との界面における欠陥を、結晶シリコン基板にダメージを与えることなく、有効に修復することができる光起電力装置の製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光起電力装置の製造方法は、一導電型の結晶シリコンを基板とし、該基板の受光面側に真性型シリコン層、前記基板と逆の導電型の不純物ドープ層、透明導電膜、および電極が順次積層された積層構造、或いは前記基板の受光面側とは反対側に真性型シリコン層、前記基板と同じ導電型の不純物ドープ層、および電極が順次積層された積層構造の少なくとも一方を備える光起電力装置の製造方法であって、少なくとも一方の層に酸素、窒素或いは炭素のいずれかの元素を含ませて前記真性型シリコン層と前記不純物ドープ層とを前記基板に形成する工程と、前記基板に形成されたこれらの前記真性型シリコン層および前記不純物ドープ層を介して低周波水素プラズマ処理を施す工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、半導体層（真性型シリコン層または不純物ドープ層）が酸素、窒素或いは炭素のいずれかの元素を含むことにより、半導体層への水素プラズマ処理において半導体層のエッチングを抑制しながら水素の脱離も抑制し、有効に結晶シリコン基板内部および結晶シリコン基板と半導体層との界面における欠陥を修復することができ、また、低周波水素プラズマ処理は、結晶シリコン基板にダメージを与えることのない半導体層を介してのプラズマ処理であっても、より深い位置まで水素を導入することができ、よって、良好な特性を有する光起電力装置を製造することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の製造方法によって製造される太陽電池のセル構成を模式的に示す断面図である。図２は、実施の形態１の製造方法を示す概略工程図である。図３は、実施の形態２の製造方法によって製造される太陽電池のセル構成を模式的に示す断面図である。図４は、実施の形態２の製造方法を示す概略工程図である。

以下に、本発明にかかる光起電力装置の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、光起電力装置として太陽電池の例を挙げて説明するが、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態に示す太陽電池の断面図は、模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１の製造方法によって製造される太陽電池のセル構成を模式的に示す断面図である。この太陽電池１は、基板としてのｐ型多結晶シリコン基板１１と、このｐ型多結晶シリコン基板１１の受光面側に順次積層されたｎ型拡散層１２、反射防止膜１３、および表面電極１４と、ｐ型多結晶シリコン基板１１の受光面側とは反対側の表面に順次積層された真性型シリコン層１５、ｐ型不純物ドープ層１６、および裏面電極１７とを備える。

本実施の形態１では、基板として多結晶シリコン基板１１を用いているが、品質の劣る単結晶シリコン基板など、水素プラズマによる修復が可能なものであれば多結晶シリコン基板１１に限定されるものではない。また、多結晶シリコン基板１１の一導電型をｐ型としているが、ｎ型としてもよい。また、不純物ドープ層１６は、多結晶シリコン基板１１の受光面側とは反対側の表面を形成面位置としているため、多結晶シリコン基板１１と同じｐ型の導電型としている。これにより、ｐ型多結晶シリコン基板１１に真性型シリコン層１５を介してｐ型不純物ドープ層１６からなるＢＳＦ層を形成するヘテロ接合構造を有する太陽電池１として構成されている。

つぎに、このような太陽電池１の製造方法について図２を参照して説明する。図２は、太陽電池１の製造方法を示す概略工程図である。

まず、基板として抵抗率が１Ωｃｍのｐ型多結晶シリコン基板１１を用意し、アルカリ溶液中でスライス時のワイヤーソーダメージを除去した後、アルカリ溶液による異方性エッチングにより表面にテクスチャ構造を形成する（工程Ｐ１）。テクスチャ構造は、基板表面を意図的に微細な凹凸構造とすることで、光吸収率を高めるためのものである。本実施の形態１では受光面の反射率低減のためのテクスチャとしてアルカリ溶液による異方性エッチングを用いたが、テクスチャの形成方法はアルカリ溶液による異方性エッチングに限定されるものではない。

ついで、ＰＯＣｌ_３ガス雰囲気下で熱処理することによりｐ型多結晶シリコン基板１１と逆導電型の接合層としてｎ型拡散層１２を形成し、さらに熱処理した基板をフッ酸に浸漬して熱処理工程で形成したリンガラスを除去する（工程Ｐ２）。ここで、本実施の形態１では、ｎ型拡散層１２は、リン拡散層とした。

さらに、ｐ型多結晶シリコン基板１１の受光面側に反射防止膜１３としてシランとアンモニアを原料とするプラズマＣＶＤでＳｉＮ反射防止膜を形成する（工程Ｐ３）。その後、受光面側のＳｉＮ反射防止膜（反射防止膜１３）を保護した状態で、裏面をフッ硝酸に浸漬することによりｐ型多結晶シリコン基板１１の裏面を５μｍ程度除去し、裏面（受光面側と反対の面）に形成されたｎ型拡散層を完全に除去する（工程Ｐ４）。

そして、受光面側のＳｉＮ反射防止膜（反射防止膜１３）上にＡｇの電極ペーストを用いたスクリーン印刷により櫛型電極を形成し、８００℃で焼成することにより表面電極１４を形成する（工程Ｐ５）。

その後、ｐ型多結晶シリコン基板１１の裏面をＲＣＡ洗浄によりクリーニングするとともに、希フッ酸での酸化膜除去を施し、真性型シリコン層１５として６０ＭＨｚのＶＨＦプラズマＣＶＤチャンバで膜厚約４ｎｍのｉ型非晶質酸化シリコン層を形成する。ｉ型非晶質酸化シリコン層は、ＲＦ出力１５ｍＷ／ｃｍ^２、基板温度１７０℃、ガス圧０．４Ｔｏｒｒの雰囲気下で、シラン６．０ｓｃｃｍ、水素１８０ｓｃｃｍ、炭酸ガス３.０ｓｃｃｍの流量で流して成膜を行った。この条件による膜の酸素含有量は約１０原子％であった。酸素含有量、表面再結合を抑制するために続けて同様の６０ＭＨｚプラズマＣＶＤチャンバで、高濃度のｐ型不純物ドープ層１６として膜厚約３０ｎｍのｐ型微結晶酸化シリコン層を形成する（工程Ｐ６）。成膜条件は基板温度１７０℃、ガス圧０．５Ｔｏｒｒの雰囲気下で、ＲＦ出力４５ｍＷ／ｃｍ^２、流量はシラン２．０ｓｃｃｍ、水素２００ｓｃｃｍ、１％に水素希釈したジボラン１．０ｓｃｃｍ、炭酸ガス０．５ｓｃｃｍとした。この条件による酸素の含有量は約８原子％であった。

このようにして、酸素を含む真性型シリコン層１５およびｐ型不純物ドープ層１６を形成した後、低周波プラズマチャンバに移動し、ＲＦ周波数３００ｋＨｚ、プラズマ出力１００ｍＷ／ｃｍ^２、水素流量６０ｓｃｃｍでｐ型多結晶シリコン基板１１の裏面側からｐ型不純物ドープ層１６および真性型シリコン層１５を介して約３０分間の低周波水素プラズマ処理を施す（工程Ｐ７）。

その後、裏面側全面に真空蒸着により裏面電極１７としてＡｌ電極を形成し（工程Ｐ８）、フォーミングガス（水素５％含有の不活性ガス雰囲気）中で約２００℃、約３０分間のアニールを行う（工程Ｐ９）。本実施の形態１において裏面電極は裏面全面に形成したＡｌ蒸着膜を用いるが、裏面電極は透明導電膜と金属電極の任意の組み合わせにより構成することができる。金属電極を局所的に形成する場合は比較的抵抗の高い不純物ドープ層からキャリアを金属電極に有効に取り出すため、不純物ドープ層と金属電極の間の全面に透明導電膜を用いることが望ましい。

比較のため上記プロセスにて作製した太陽電池と同じ結晶、同じ特性をもつ基板を用い、低周波水素プラズマ処理を行わないこと以外はすべて同じプロセスによる太陽電池を作製した。そして、ＡＭ１．５のソーラーシミュレータにて電流−電圧特性を評価したところ、低周波水素プラズマ処理を行った本実施の形態１のサンプルにおいて約３ｍＶ高い開放電圧を得ることができたものである。

本実施の形態１においては、酸素を含む半導体層（真性型シリコン層１５およびｐ型不純物ドープ層１６）に低周波水素プラズマ処理を施すことにより水素の脱離を抑制し、有効にｐ型多結晶シリコン基板１１内部およびｐ型多結晶シリコン基板１１と半導体層との界面における欠陥を修復することが可能となった。また、低周波プラズマによる水素処理は、結晶シリコン基板にダメージを与えることのない半導体層を介してのプラズマ処理であっても、より深い位置まで水素を導入することが可能となり、開放電圧を向上させることができる。

また、本実施の形態１においては、低周波水素プラズマ処理の周波数は３００ｋＨｚとしたが、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数を用いることで、半導体層（真性型シリコン層１５およびｐ型不純物ドープ層１６）を介して水素がｐ型多結晶シリコン基板１１に有効に照射されると同時に、ｐ型多結晶シリコン基板１１の深い位置にある欠陥を修復することができ、開放電圧の向上効果が得られる。また、本実施の形態１では、酸素を含む半導体層（真性型シリコン層１５およびｐ型不純物ドープ層１６）を用いたが、窒素または炭素を含む半導体層を用いてもよい。

また、本実施の形態１においては、真性型シリコン層１５として約４ｎｍの膜を、ｐ型不純物ドープ層１６として約３０ｎｍの膜を用いたが、真性型シリコン層１５とｐ型不純物ドープ層１６との膜厚の合計が１０〜５０ｎｍとなるときにプラズマ処理によるパッシベーション効果が最大となると同時に受光面側の接合特性或いは裏面側の裏面電界効果が良好となる。

また、本実施の形態１においては、真性型シリコン層１５として酸素含有量が約１０原子％のｉ型非晶質酸化シリコン層を、不純物ドープ層１６として酸素含有量が約８原子％の微結晶酸化シリコン層を用いたが、真性型シリコン層１５或いは不純物ドープ層１６のいずれかが５原子％以上の酸素を含んでいれば電圧が向上する効果が得られる。また、各半導体層の酸素含有量は高いほど良好なパッシベーション効果が得られるが、それ以上の含有率では膜の導電性が低下し、直列抵抗が増加するため、酸素含有量は５〜２０原子％が望ましい。また、本実施の形態１においては、不純物ドープ層１６として微結晶酸化シリコンを用いたが、非晶質酸化シリコンを用いてもよい。

また、本実施の形態１においては、低周波水素プラズマ処理後に、水素を含む雰囲気下でアニール処理を行うことにより、低周波水素プラズマ処理によりｐ型多結晶シリコン基板１１内部に導入した水素のｐ型多結晶シリコン基板１１あるいは界面へのパッシベーション効果を高めることができる。本実施の形態１では、水素５％を含む不活性ガスを用いたが、水素を含まない不活性ガスでは電極付近の酸化を生じやすく、直列抵抗が増加することがあるため、水素含有ガスを用いることが望ましい。

実施の形態２．
図３は、本実施の形態２の製造方法によって製造される太陽電池のセル構成を模式的に示す断面図である。この太陽電池２は、基板としてのｐ型多結晶シリコン基板１１と、このｐ型多結晶シリコン基板１１の受光面側に順次積層された真性型シリコン層２１、ｎ型不純物ドープ層２２、透明導電膜２３、および表面電極１４と、ｐ型多結晶シリコン基板１１の受光面側とは反対側の表面に順次積層された真性型シリコン層１５、ｐ型不純物ドープ層１６、および裏面電極１７とを備える。

本実施の形態２でも、基板として多結晶シリコン基板１１を用いているが、品質の劣る単結晶シリコン基板など、水素プラズマによる修復が可能なものであれば多結晶シリコン基板１１に限定されるものではない。また、多結晶シリコン基板１１の一導電型をｐ型としているが、ｎ型としてもよい。さらに、不純物ドープ層２２は、多結晶シリコン基板１１の受光面側の表面を形成面位置としているため、多結晶シリコン基板１１と逆のｎ型の導電型としている。これにより、ｐ型多結晶シリコン基板１１に真性型シリコン層２１を介してｎ型不純物ドープ層２２からなる接合部を形成するヘテロ接合構造を有する太陽電池１として構成されている。また、裏面側のヘテロ接合構造については、実施の形態１の場合と同様である。

つぎに、このような太陽電池２の製造方法について図４を参照して説明する。図４は、太陽電池２の製造方法を示す概略工程図である。

まず、基板として抵抗率が１０Ωｃｍのｐ型多結晶シリコン基板１１を用意し、アルカリ溶液中でスライス時のワイヤーソーダメージを除去した後、アルカリ溶液による異方性エッチングにより表面にテクスチャ構造を形成する（工程Ｐ１１）。テクスチャ構造は、基板表面を意図的に微細な凹凸構造とすることで、光吸収率を高めるためのものである。本実施の形態２では受光面の反射率低減のためのテクスチャとしてアルカリ溶液による異方性エッチングを用いたが、テクスチャの形成方法はアルカリ溶液による異方性エッチングに限定されるものではない。ついで、ｐ型多結晶シリコン基板１１に対してゲッタリング処理を施して不純物を除去する（工程Ｐ１２）。

さらに、ＲＣＡ洗浄、希フッ酸での酸化膜除去を施した後、受光面側に６０ＭＨｚのＶＨＦプラズマＣＶＤチャンバで、真性型シリコン層２１として膜厚約４ｎｍのｉ型非晶質酸化シリコン層を形成する。ｉ型非晶質酸化シリコン層は、ＲＦ出力１５ｍＷ／ｃｍ^２、基板温度１７０℃、ガス圧０．４Ｔｏｒｒの雰囲気下で、シラン６．０ｓｃｃｍ、水素１８０ｓｃｃｍ、炭酸ガス３．０ｓｃｃｍの流量で流して成膜を行った。続けて、同様の６０ＭＨｚのプラズマＣＶＤチャンバに移動し、ｎ型不純物ドープ層２２として膜厚約３０ｎｍのｎ型微結晶酸化シリコン層を形成する（工程Ｐ１３）。成膜条件は、基板温度１７０℃、ガス圧０．５Ｔｏｒｒの雰囲気下で、ＲＦ出力４５ｍＷ／ｃｍ^２、流量をシラン２．０ｓｃｃｍ、水素２００ｓｃｃｍ、水素で１％に希釈したホスフィン１．０ｓｃｃｍ、炭酸ガス０．５ｓｃｃｍとした。

このようにして、酸素を含む真性型シリコン層２１およびｎ型不純物ドープ層２２を形成した後、低周波プラズマチャンバに移動し、ＲＦ周波数３００ｋＨｚ、プラズマ出力１００ｍＷ／ｃｍ^２、水素流量６０ｓｃｃｍで、ｐ型多結晶シリコン基板１１の表面側からｎ型不純物ドープ層２２および真性型シリコン層２１を介して約３０分間の低周波水素プラズマ処理を施す（工程Ｐ１４）。その後、受光面側全面に透明導電膜２３を形成する（工程Ｐ１５）。

さらに、ｐ型多結晶シリコン基板１１の裏面をＲＣＡ洗浄によりクリーニングするとともに、希フッ酸での酸化膜除去を施し、真性型シリコン層１５として６０ＭＨｚのＶＨＦプラズマＣＶＤチャンバで膜厚約４ｎｍのｉ型非晶質酸化シリコン層を形成する。ｉ型非晶質酸化シリコン層は、ＲＦ出力１５ｍＷ／ｃｍ^２、基板温度１７０℃、ガス圧０．４Ｔｏｒｒの雰囲気下で、シラン６．０ｓｃｃｍ、水素１８０ｓｃｃｍ、炭酸ガス３.０ｓｃｃｍの流量で流して成膜を行った。酸素含有量、表面再結合を抑制するために続けて同様の６０ＭＨｚプラズマＣＶＤチャンバで、高濃度のｐ型不純物ドープ層１６として膜厚約３０ｎｍのｐ型微結晶酸化シリコン層を形成する（工程Ｐ１６）。成膜条件は基板温度１７０℃、ガス圧０．５Ｔｏｒｒの雰囲気下で、ＲＦ出力４５ｍＷ／ｃｍ^２、流量はシラン２．０ｓｃｃｍ、水素２００ｓｃｃｍ、１％に水素希釈したジボラン１．０ｓｃｃｍ、炭酸ガス０．５ｓｃｃｍとした。

このようにして、酸素を含む真性型シリコン層１５およびｐ型不純物ドープ層１６を形成した後、低周波プラズマチャンバに移動し、ＲＦ周波数３００ｋＨｚ、プラズマ出力１００ｍＷ／ｃｍ^２、水素流量６０ｓｃｃｍでｐ型多結晶シリコン基板１１の裏面側からｐ型不純物ドープ層１６および真性型シリコン層１５を介して約３０分間の低周波水素プラズマ処理を施す（工程Ｐ１７）。

ついで、受光面側に低温焼結Ａｇの櫛型電極をスクリーン印刷により形成し、約２００℃に加熱して表面電極１４を形成する（工程Ｐ１８）。また、真空蒸着により裏面に裏面電極１７としてＡｌ電極を形成し（工程Ｐ１９）、フォーミングガス（水素５％含有の不活性ガス雰囲気）中で２００℃、３０分間のアニールを行う（工程Ｐ２０）。本実施の形態２において裏面電極は裏面全面に形成したＡｌ蒸着膜を用いるが、裏面電極は透明導電膜と金属電極の任意の組み合わせにより構成することができる。金属電極を局所的に形成する場合は比較的抵抗の高い不純物ドープ層からキャリアを金属電極に有効に取り出すため、不純物ドープ層と金属電極の間の全面に透明導電膜を用いることが望ましい。

本実施の形態２においては、比較のため上記プロセスにて作製した太陽電池と同じ結晶、同じ特性をもつ基板を用い、低周波水素プラズマ処理を行わない以外はすべて同じプロセスによる太陽電池を作製し、ＡＭ１．５のソーラーシミュレータにて電流−電圧特性を評価したところ、低周波水素プラズマ処理を行った本実施の形態２のサンプルにおいて約５ｍＶ高い開放電圧を得ることができたものである。

なお、本実施の形態２における受光面側および裏面側の真性型シリコン層２１，１５の酸素の含有量は約１０原子％、受光面側のｎ型不純物ドープ層２２および裏面側のｐ型不純物ドープ層１６の酸素含有量は約８原子％であった。

本実施の形態２においては、受光面の接合部および裏面の裏面電界層の両方に酸素を含む半導体層（真性型シリコン層２１とｎ型不純物ドープ層２２、および真性型シリコン層１５とｐ型不純物ドープ層１６）に低周波水素プラズマ処理を施すことにより水素の脱離を抑制し、有効にｐ型多結晶シリコン基板１１内部およびｐ型多結晶シリコン基板１１と半導体層との界面における欠陥を修復することが可能となった。また、低周波プラズマによる水素処理は、結晶シリコン基板にダメージを与えることのない半導体層を介してのプラズマ処理であっても、より深い位置まで水素を導入することが可能となり、開放電圧を向上させることができる。

また、本実施の形態２においては、低周波水素プラズマ処理の周波数は３００ｋＨｚとしたが、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数を用いることで、半導体層（真性型シリコン層２１とｎ型不純物ドープ層２２、および真性型シリコン層１５とｐ型不純物ドープ層１６）を介して水素がｐ型多結晶シリコン基板１１に有効に照射されると同時に、ｐ型多結晶シリコン基板１１の深い位置にある欠陥を修復することができ、開放電圧の向上効果が得られる。また、本実施の形態１では、酸素を含む半導体層（真性型シリコン層２１とｎ型不純物ドープ層２２、および真性型シリコン層１５とｐ型不純物ドープ層１６）を用いたが、窒素または炭素を含む半導体層を用いてもよい。

また、本実施の形態２においては、真性型シリコン層１５，２１として約４ｎｍの膜を、不純物ドープ層１６，２２として約３０ｎｍの膜を用いたが、真性型シリコン層１５と不純物ドープ層１６との膜厚の合計、或いは真性型シリコン層２１と不純物ドープ層２２との膜厚の合計がそれぞれ１０〜５０ｎｍとなるときにプラズマ処理によるパッシベーション効果が最大となると同時に受光面側の接合特性或いは裏面側の裏面電界効果が良好となる。

また、本実施の形態２においては、真性型シリコン層１５，２１として酸素含有量１０原子％のｉ型非晶質酸化シリコン層を、不純物ドープ層１６，２２として酸素含有量８原子％の微結晶酸化シリコン層を用いたが、真性型シリコン層１５，２１或いは不純物ドープ層１６，２２のいずれかが５原子％以上の酸素を含んでいれば電圧が向上する効果が得られる。また、各半導体層の酸素含有量は高いほど良好なパッシベーション効果が得られるが、それ以上の含有率では膜の導電性が低下し、直列抵抗が増加するため、酸素含有量は５〜２０原子％が望ましい。また、本実施の形態２においては不純物ドープ層１６，２２として微結晶酸化シリコンを用いたが、非晶質酸化シリコンを用いてもよい。

また、本実施の形態２においては、低周波水素プラズマ処理後に、水素を含む雰囲気下でアニール処理を行うことにより、低周波水素プラズマ処理によりｐ型多結晶シリコン基板１１内部に導入した水素のｐ型多結晶シリコン基板１１あるいは界面へのパッシベーション効果を高めることができる。さらに、本実施の形態２では、水素５％を含む不活性ガスを用いたが、水素を含まない不活性ガスでは電極付近の酸化を生じやすく、直列抵抗が増加することがあるため、水素含有ガスを用いることが望ましい。

以上のように、本発明にかかる光起電力装置の製造方法は、結晶シリコン基板を用いてヘテロ接合構造を有する光起電力装置を製造する場合に有用である。

１，２太陽電池
１１多結晶シリコン基板
１４表面電極
１５真性型シリコン層
１６不純物ドープ層
１７裏面電極
２１真性型シリコン層
２２不純物ドープ層
２３透明導電膜

Claims

一導電型の結晶シリコンを基板とし、該基板の受光面側に真性型シリコン層、前記基板と逆の導電型の不純物ドープ層、透明導電膜、および電極が順次積層された積層構造、或いは前記基板の受光面側とは反対側に真性型シリコン層、前記基板と同じ導電型の不純物ドープ層、および電極が順次積層された積層構造の少なくとも一方を備える光起電力装置の製造方法であって、
少なくとも一方の層に酸素、窒素或いは炭素のいずれかの元素を含ませて前記真性型シリコン層と前記不純物ドープ層とを前記基板に形成する工程と、
前記基板に形成されたこれらの前記真性型シリコン層および前記不純物ドープ層を介して低周波水素プラズマ処理を施す工程と、
を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
前記低周波水素プラズマ処理の周波数が、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置の製造方法。
前記真性型シリコン層と前記不純物ドープ層との合計膜厚が、１０〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の光起電力装置の製造方法。
前記真性型シリコン層または前記不純物ドープ層が、５〜２０原子％の酸素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光起電力装置の製造方法。
低周波水素プラズマ処理を施した後に、水素を含む雰囲気下でアニール処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光起電力装置の製造方法。