JP5352190B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、本形態に係る光電変換装置100の平面図を示す。この光電変換装置100は、支持基板101上に固定された第1ユニットセル104及び第2ユニットセル105が設けられている。第1ユニットセル104及び第2ユニットセル105は半導体接合を含有し、それにより光電変換を行うように構成されている。
次に、図1のA−B切断線に対応する断面構造として、図2の場合を前提として光電変換装置100の製造方法について説明する。
H2+e− → H2 ++2e− −Q (Q=15.39eV) (1)
H2 ++H2 → H3 ++H +Q (Q=1.49eV) (2)
実施の形態2において、図6(B)で半導体基板119を分離することにより露出した単結晶半導体層106の表面は、損傷層121を形成したことにより結晶欠陥が残留する場合がある。その場合には単結晶半導体層106の表層部をエッチングにより除去しておくことが好ましい。エッチングはドライエッチング又はウエットエッチングで行う。また、単結晶半導体層106の劈開された面は、平均面粗さ(Ra)が7nm〜10nm、山谷の最大高低差(P−V)が300nm〜400nmの凹凸面が残留する場合がある。なお、ここでいう山谷の最大高低差とは、山頂と谷底の高さの差を示す。また、ここでいう山頂と谷底とはJIS B0101で定義されている「山頂」「谷底」を三次元に拡張したものであり、山頂とは指定面の山において最も標高の高いところ、谷底とは指定面の谷において最も標高の低いところと表現される。
本形態は、実施形態1と異なる製造工程を図12に示す。図12において、(A)保護膜120を形成して第1不純物半導体層107を形成した後、(B)保護膜120をそのまま残して損傷層121を形成しても良い。その後、(C)保護膜120を除去して第1電極103を形成する。このような工程とすることで、保護膜120を有効に利用することができる。すなわち、イオンの照射で損傷を受けた保護膜120を、第1電極103の形成前に除去することで、半導体基板119の表面の損傷を防止することができる。また、第1不純物半導体層107を通して水素のクラスターイオンが打ち込まれる損傷層121を形成することにより、第1不純物半導体層107の水素化を兼ねることができる。以降の工程は、実施の形態1と同様に行えば良い。
本形態は、実施形態1と異なる製造工程を図13に示す。図13において、(A)半導体基板119に第1電極103を形成し、(B)第1電極103を通して一導電型の不純物を添加して、第1不純物半導体層107を形成する。そして、(C)第1電極103を通して水素のクラスターイオンを打ち込み損傷層121を形成する。本工程では、第1電極103を最初に形成することにより、これをイオンドーピングにおける損傷防止層として利用することができる。また、イオンドーピングのために保護膜を形成する工程を省略することができる。以降の工程は、実施の形態1と同様に行えば良い。
本形態は、実施形態1と異なる製造工程を図14に示す。図14において、(A)半導体基板119に第1電極103を形成し、(B)第1電極103を通して水素のクラスターイオンを打ち込み損傷層121を形成する。そして、(C)第1電極103を通して一導電型の不純物を添加して第1不純物半導体層107を形成する。本工程では、第1電極103を最初に形成することにより、これをイオンドーピングにおける損傷防止層として利用することができる。本形態では、イオンドーピングのために保護膜を形成する工程を省略することができる。以降の工程は、実施の形態1と同様に行えば良い。
本形態は、実施形態1と異なる製造工程を図15に示す。図15において、(A)保護膜120を形成して水素のクラスターイオンを打ち込み損傷層121を形成し、(B)保護膜120をそのまま残して第1不純物半導体層107を形成する。そして、(C)保護膜120を除去して第1電極103を形成する。このような工程とすることで、保護膜120を有効に利用することができる。また、損傷層121を形成した後に、第1不純物半導体層107を形成することにより、該第1不純物半導体層107の不純物濃度を高濃度化することができ、浅い接合を形成することができる。それにより、裏面電界(BSF:Back Surface Field)効果により光生成キャリアの収集効率の高い光電変換装置を製造することができる。以降の工程は、実施の形態1と同様に行えば良い。
本形態は、実施形態1と異なる製造工程を図16に示す。図16において、(A)保護膜120を形成して水素のクラスターイオンを打ち込み損傷層121を形成し、(B)保護膜120を除去して第1電極103を形成する。そして、(C)第1電極103を通して一導電型の不純物を添加して第1不純物半導体層107を形成する。第1電極103を通して第1不純物半導体層107を形成することにより、第1不純物半導体層107の厚さを制御することが容易となる。以降の工程は、実施の形態1と同様に行えば良い。
実施形態1乃至8により製造される光電変換装置を用いた太陽光発電モジュールの一例を図17(A)に示す。この太陽光発電モジュール128は、支持基板101上に設けられた第1ユニットセル104と第2ユニットセル105により構成されている。
図18は太陽光発電モジュール128を用いた太陽光発電システムの一例を示す。一又は複数の太陽光発電モジュール128の出力電力は、充電制御回路129により蓄電池130を充電する。蓄電池130の充電量が多い場合には、負荷131に直接出力される場合もある。
101 支持基板
102 絶縁層
103 第1電極
104 第1ユニットセル
105 第2ユニットセル
106 単結晶半導体層
107 第1不純物半導体層
108 第2不純物半導体層
109 非単結晶半導体層
110 第3不純物半導体層
111 第4不純物半導体層
112 第2電極
113 第1補助電極
114 第2補助電極
115 第3ユニットセル
116 非単結晶半導体層
117 第5不純物半導体層
118 第6不純物半導体層
119 半導体基板
120 保護膜
121 損傷層
122 イオンビーム
123 バリア層
124 パッシベーション層
125 レーザビーム
126 第1裏面電極
127 第2裏面電極
128 太陽光発電モジュール
129 充電制御回路
130 蓄電池
131 負荷
200 イオン源
201 フィラメント
202 フィラメント電源
203 電源制御部
204 ガス供給部
205 引出し電極系
206 載置台
207 質量分析管
208 質量分析計
209 排気系
210 レーザ発振器
211 光学系
212 ガス噴射筒
213 ガス供給部
214 流量制御部
215 ガス加熱部
216 ガス供給部
217 シリンドリカルレンズアレイ
218 シリンドリカルレンズ
219 ミラー
220 ダブレットシリンドリカルレンズ
221 光導入窓
222 基板ステージ
224 スライダ
Claims (4)
- 単結晶半導体層の一方の面に一導電型の第1不純物半導体層を介して第1電極が設けられ、他方の面に一導電型とは逆の導電型の第2不純物半導体層が設けられた第1ユニットセルと、
非単結晶半導体層の一方の面に一導電型の第3不純物半導体層が設けられ、他方の面に一導電型とは逆の導電型の第4純物半導体層を介して第2電極が設けられた第2ユニットセルと、
前記第1電極に接する第1補助電極と、
前記第2電極に接する第2補助電極とを有し、
前記第2補助電極は、櫛型又は格子状の形状を有し、
前記第1ユニットセルと前記第2ユニットセルを覆うように、フッ化マグネシウムを有する第1層を有し、
前記単結晶半導体層の厚さが0.1μm以上、10μm以下であり、
前記単結晶半導体層が単結晶シリコンであり、前記非単結晶半導体層が非晶質シリコンであり、
前記第1電極は、チタン、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、ニッケルから選択された金属材料であり、
前記第1電極は、前記金属材料の窒化物層を有し、該窒化物層が前記第1不純物半導体層と接しており、
前記第1ユニットセルと前記第2ユニットセルは、前記第2不純物半導体層と前記第3不純物半導体層が接することで直列接続され、前記第1電極の前記単結晶半導体層とは反対側の面に平滑面を有し親水性表面を有している絶縁層が設けられ、前記絶縁層が支持基板と接合していることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1において、
第1の裏面電極と、
第2の裏面電極とを有し、
前記支持基板は、第1の開口と、第2の開口を有し、
前記第1の開口は、前記支持基板の前記第1ユニットセルと前記第2ユニットセルが設けられていない領域に設けられ、
前記第2の開口は、前記支持基板の前記第1ユニットセルと前記第2ユニットセルが設けられていない領域に設けられ、
前記第1の裏面電極は、前記第1の開口を介して前記第1の補助電極と電気的に接続され、
前記第2の裏面電極は、前記第2の開口を介して前記第2の補助電極と電気的に接続されていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1又は2において、前記絶縁層が、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、又は窒化シリコン層であることを特徴とする光電変換装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記支持基板がガラス基板であることを特徴とする光電変換装置。
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