JP5877333B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体材料からなる基板の両主面上に真性半導体層を有する太陽電池の製造方法、及び太陽電池に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光エネルギーを直接電気エネルギー変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
従来、結晶系半導体からなる基板の両主面上に、ドーピング用の不純物が添加されずに形成された非結晶性半導体からなる真性半導体層（ｉ型半導体層）を有する太陽電池が知られている。この太陽電池では、一の主面に形成されたｉ型半導体層上には、第１導電型半導体層（例えば、ｎ型半導体層）が形成されている。他の主面に形成されたｉ型半導体層上には、第２導電型半導体層（例えば、ｐ型半導体層）が形成されている。
このような太陽電池の製造方法として、プラズマ化学気相成長法（以下、プラズマＣＶＤと略す）が一般的に用いられている（例えば、特許文献１）。
具体的には、単結晶シリコンからなる基板を第１反応室に搬送する。このとき、基板の一の主面にのみ半導体層が形成されるように、基板の他の主面は、例えばトレイによって、覆われている。搬送された基板の一の主面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｉ型半導体層を形成する。ｉ型半導体層が形成された基板を第２反応室に搬送する。搬送後、プラズマＣＶＤ法を用いて、第１導電型半導体層をｉ型半導体層上に形成する。第１導電型半導体層が形成された基板を第２反応室から取り出す。次に、取り出された基板の他の主面にのみ半導体層が形成されるように、基板の一の主面を、例えばトレイによって、覆う。一の主面が覆われた基板を第１反応室に搬送する。搬送された基板の他の主面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｉ型半導体層を形成する。他の主面上にｉ型半導体層が形成された基板を第３反応室に搬送する。搬送後、プラズマＣＶＤ法を用いて、第２導電型半導体層をｉ型半導体層上に形成する。第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層が形成された基板を第３反応室から取り出す。第１導電型半導体層上及び第２導電型半導体層上にそれぞれＩＴＯ等の透光性を有する透光性導電膜をスパッタ法によって形成する。これら透光性導電膜上に集電電極をスクリーン印刷法によって形成する。このような工程を経て太陽電池を製造していた。
なお、第１導電型の半導体層は、ｐ型及びｎ型のいずれか一方の導電型であり、第２導電型は、他方の導電型である。
特開平１１−２５１６０９号公報
上述した通り、従来技術では、第１導電型半導体層を形成した後に、他の主面上にｉ型半導体層を形成する。すなわち、基板の一の主面上に第１導電型半導体層を形成している間、基板の他の主面は、基板の表面が露出している。このとき、基板の他の主面は、例えば、トレイによって覆われているが、他の主面とトレイとの間には隙間があいている。このため、第１導電型半導体層を形成している間に、第１導電型半導体層の原料となるドーパントガスが基板の他の主面に付着することがあった。このような場合、第１導電型半導体層の原料に由来する不純物が他の主面に付着したまま、ｉ型半導体層が形成されるため、基板とｉ型半導体層との界面には、不純物が存在することがあった。これによって、基板とｉ型半導体層との界面特性が低下するため、上述した方法により製造した太陽電池は、変換効率が低下することがあった。これは、第２導電型半導体層を第１導電型半導体層よりも先に形成する場合でも同様である。
トレイは、搬送のために用いられているので、トレイから基板の出し入れがなされる。このため、気体であるドーパントガスを入り込ませないために、基板の他の主面とトレイとの間の隙間をなくすことは、困難である。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、基板の両主面上にｉ型半導体層を形成する際に、基板とｉ型半導体層との界面にドーピング用の不純物が混入することを抑制し、変換効率を向上させた太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、一の主面と他の主面とを有し、結晶系半導体からなる基板と、非結晶性半導体からなる真性半導体層と、非結晶性半導体からなる第一半導体層と第二半導体層とを有し、前記第一半導体層及び前記第二半導体層の一方は前記基板と同じ導電型を有し、他方は前記基板と逆の導電型を有する太陽電池の製造方法であって、触媒化学気相成長法によって、前記基板の前記一の主面上と前記他の主面上とに前記真性半導体層を形成する工程Ｓ１と、前記基板の両主面上に形成された前記真性半導体層上にそれぞれ前記第一半導体層及び前記第二半導体層を形成する工程Ｓ２とを備え、前記工程Ｓ１では、通電加熱され、原料ガスを分解する触媒体は、第１触媒体と第２触媒体とを有し、前記第１触媒体は、前記工程Ｓ１中に前記一の主面に対向する位置に配置されており、前記第２触媒体は、前記工程Ｓ１中に前記他の主面に対向する位置に配置されていることを要旨とする。
図１は、本発明の第１参考例及び第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図２は、本発明の第１参考例及び第３参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１の概略構成上面図である。 図３は、工程Ｓ１における本発明の第１参考例、実施形態及び第３参考例に係る基板搬送用のトレイ２０１の一部斜視図である。 図４は、本発明の第１参考例、実施形態及び第２参考例に係る太陽電池５００Ａの断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１Ａの概略構成上面図である。 図７は、本発明の第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１Ｂの概略構成上面図である。 図８は、本発明の第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１Ｂの概略Ｍ−Ｍ断面図である。 図９は、本発明の第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１０は、本発明の第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの断面図である。
本発明の実施形態に係る太陽電池５００の一例について、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）第１参考例（太陽電池５００Ａの製造方法）
本発明の第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。図２は、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１の概略構成上面図である。図３は、工程Ｓ１における第１参考例に係る基板搬送用のトレイ２０１の一部斜視図である。図４は、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの断面図である。
図１に示されるように、太陽電池５００Ａの製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ３を備える。
工程Ｓ１は、触媒化学気相成長法によって、半導体材料からなる基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂを形成する工程である。まず、基板５１０を準備する。第１参考例に係る基板５１０は、ｎ型又はｐ型の単結晶又は多結晶シリコン等の結晶系半導体からなる基板である。基板５１０は、互いに対向する一の主面５１５ａ及び他の主面５１５ｂを有する（図４参照）。基板５１０は、概略四角形状の板状に加工されている。基板５１０表面の汚れを除去するため、基板５１０の表面には、酸又はアルカリ溶液でエッチングがなされている。また、一の主面５１５ａ及び他の主面５１５ｂの少なくとも一方の主面は、光反射を低減するためのテクスチャ構造を有する。
準備された基板５１０を基板搬送用のトレイ２００にセットし、半導体形成装置１に搬送する。
半導体形成装置１は、図２に示すように、補助室１０、ｉ層形成室２０、第１導電型層形成室３０、第２導電型層形成室４０、補助室５０、ゲートバルブ６１、ゲートバルブ６２、ゲートバルブ６３、及びゲートバルブ６４を備える。図示しないが、補助室１０及び補助室５０を大気雰囲気から隔離するためのゲートバルブも有する。
補助室１０では、トレイ２００及び基板５１０から脱ガスするため、大気中から搬送されたトレイ２００が加熱される。補助室５０では、トレイ２００の温度が下げられる。ｉ層形成室２０では、基板５１０の両主面である主面５１５ａ上及び主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂが形成される。第１導電型層形成室３０では、ｉ型半導体層５２０ａ上に第１導電型半導体層５３０が形成される。第２導電型層形成室４０では、ｉ型半導体層５２０ｂ上に第２導電型半導体層５４０が形成される。なお、第１導電型は、ｐ型及びｎ型のうち一方の導電型であり、第２導電型は、他方の導電型である。補助室１０、ｉ層形成室２０、第１導電型層形成室３０、第２導電型層形成室４０及び補助室５０には、それぞれ図示しない原料ガスの導入口、排気口が設けられている。各室は、ゲートバルブ６１、ゲートバルブ６２、ゲートバルブ６３、又はゲートバルブ６４を介してつながっている。各ゲートバルブは、各室へトレイ２００を移動させるとき以外は基本的に閉じられている。
ｉ層形成室２０、第１導電型層形成室３０及び第２導電型層形成室４０は、通電加熱され、原料ガスを分解するための触媒体を有している。ｉ層形成室２０内では、触媒体２５１、触媒体２５２、触媒体２５３、触媒体２５４及び触媒体２５５は、間隔Ｌを空けて配置されている。第１参考例において、触媒体２５１から触媒体２５５は、それぞれ複数の触媒線を含む。各触媒線は、反応室の底面に対して略鉛直方向に延びるように配置されている。また、各触媒線は、トレイ２００の主面と略平行になるように配置されている。第１導電型層形成室３０及び第２導電型層形成室４０でも同様に、触媒体が、所定間隔を空けて複数配置されている。触媒体の材料には、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル等が用いられる。
基板５１０は、図３に示されるように、トレイ２００（トレイユニット２０１）にセットされる。トレイ２００は、複数直列に接続され、一つのトレイユニットを構成する。トレイ２００は、概略四角形状の枠状部材である。トレイ２００の枠内部の上側（すなわち、トレイ２００が直列に並ぶ方向の一方の端部側）には、支持部材２００ａが２つ取り付けられている。トレイ２００の枠内部の下側（すなわち、トレイ２００が直列に並ぶ方向の他方の端部側）には、支持部材２００ｂが２つ取り付けられている。これらの支持部材２００ａ及び支持部材２００ｂによって、基板５１０を支持することにより、基板５１０は、工程Ｓ１の間にトレイ２００から外れないようになっている。
基板５１０がセットされたトレイ２００は、補助室１０に搬入される。補助室１０を密閉した後、排気口から排気を行い、補助室１０の内部を所定の真空度にする。ｉ層形成室２０は、排気口から排気が行われ、ｉ層形成室２０内部は、所定の真空度になっている。このｉ層形成室２０へと、図示しない搬送系によって、トレイ２００を補助室１０から移動させる。図２及び図３に示されるように、トレイユニットにセットされた基板５１０の主面５１５ａ及び主面５１５ｂが、触媒体と対向する位置に搬送される。具体的には、トレイユニット２０１は、触媒体２５１及び触媒体２５２に挟まれる位置に搬送される。触媒体２５１は、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０の主面５１５ｂに対向する。触媒体２５２は、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０の主面５１５ａに対向し、トレイユニット２０２にセットされた基板５１０の主面５１５ａに対向する。触媒体２５３は、トレイユニット２０２にセットされた基板５１０の主面５１５ｂに対向し、トレイユニット２０３にセットされた基板５１０の主面５１５ｂに対向する。触媒体２５４は、トレイユニット２０３にセットされた基板５１０の主面５１５ａに対向し、トレイユニット２０４にセットされた基板５１０の主面５１５ａに対向する。触媒体２５５は、トレイユニット２０４にセットされた基板５１０の主面５１５ｂに対向する。
換言すると、触媒体２５２及び触媒体２５４は、基板５１０の主面５１５ａに対向する。触媒体２５１、触媒体２５３及び触媒体２５５は、基板５１０の主面５１５ｂに対向する。すなわち、第１参考例にあっては、基板５１０の主面５１５ａに対向する触媒体２５２及び触媒体２５４と、基板５１０の主面５１５ｂに対向する触媒体２５１、触媒体２５３、触媒体２５５とが交互に配置されている。
触媒体２５１、触媒体２５２、触媒体２５３、触媒体２５４及び触媒体２５５に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。ｉ層形成室２０に反応ガスであるＳｉＨ４及びＨ２を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、基板５１０の主面５１５ａ上及び主面５１５ｂ上に堆積する。これによって、基板５１０の主面５１５ａ上にｉ型半導体層５２０ａが形成され、基板５１０の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂが形成される。
触媒体２５１、触媒体２５２、触媒体２５３、触媒体２５４及び触媒体２５５は、間隔Ｌを空けて複数配置されている。触媒体２５１と触媒体２５２との間隔Ｌには、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０が入れられている。同様に、他の間隔Ｌにも、それぞれトレイユニット２０２、トレイユニット２０３、トレイユニット２０４が入れられている。このため、複数の基板５１０の主面５１５ａ上及び主面５１５ｂ上に同時にｉ型半導体層を形成することができる。
基板５１０に、ｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、ｉ層形成室２０内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ２が行われる。工程Ｓ２は、ｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂが形成された基板５１０に第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成する工程である。工程Ｓ２も、工程Ｓ１と同様に、触媒化学気相成長法を用いる。工程Ｓ２は、工程Ｓ２４と工程Ｓ２８とを有する。
工程Ｓ２４は、基板５１０の主面５１５ａ上に形成されたｉ型半導体層５２０ａの表面上に第１導電型半導体層５３０を形成する工程である。第１導電型層形成室３０は、排気口から排気が行われ、第１導電型層形成室３０内部は、所定の真空度になっている。図示しない搬送系によって、トレイ２００をｉ層形成室２０から第１導電型層形成室３０へと移動させる。トレイユニット２０１の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット３０１の位置へと移動する。同様に、トレイユニット２０２の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット３０２の位置へと移動する。トレイユニット２０３の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット３０３の位置へと移動する。トレイユニット２０４の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット３０４の位置へと移動する。具体的には、トレイユニット２０１及びトレイユニット２０２は、触媒体３５１を挟むような位置へと搬送される。トレイユニット２０３及びトレイユニット２０４は、触媒体３５２を挟むような位置へと搬送される。
触媒体３５１及び触媒体３５２に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。第１導電型層形成室３０に反応ガスであるＳｉＨ４及びドーピングガス（例えば、Ｂ２Ｈ６又はＰＨ３等）を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、基板５１０の主面５１５ａ側に堆積する。これによって、基板５１０の主面５１５ａ上に形成されたｉ型半導体層５２０ａの表面上に、第１導電型半導体層５３０が形成される。第１導電型半導体層５３０は、非結晶性半導体からなる。
触媒体３５１はトレイユニット３０１にセットされた基板５１０の主面５１５ａと対向している。また、触媒体３５１は、トレイユニット３０２にセットされた基板５１０の主面５１５ａとも対向している。このため、基板５１０の主面５１５ａ上と基板５１０の主面５１５ａ上とに同時に第１導電型半導体層５３０を形成することができる。触媒体３５２についても同様である。
図２に示されるように、触媒体３５１と触媒体３５２とは所定間隔を空けて配置されている。その間隔の間に、トレイユニット３０２及びトレイユニット３０３は位置している。触媒体３５１は、トレイユニット３０２にセットされた基板５１０の主面５１５ａと対向する位置にある。すなわち、触媒体３５１とトレイユニット３０３との間には、トレイユニット３０２が存在する。このため、トレイユニット３０２にセットされた基板５１０の主面５１５ｂ上には、第１導電型半導体層５３０は形成されない。
基板５１０の主面５１５ａ上に所定の厚みの第１導電型半導体層５３０を形成した後、ＳｉＨ４及びドーピングガスの導入を終了する。排気口から排気を行い、第１導電型層形成室３０内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ２８を行う。工程Ｓ２８は、基板５１０の主面５１５ｂ上に形成されたｉ型半導体層５２０ｂ上に第２導電型半導体層５４０を形成する工程である。図示しない搬送系によって、トレイ２００を第１導電型層形成室３０から第２導電型層形成室４０へと移動させる。第２導電型層形成室４０は、排気口から排気が行われ、第２導電型層形成室４０内部は、所定の真空度になっている。トレイユニット３０１の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット４０１の位置へと移動する。同様に、トレイユニット３０２の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット４０２の位置へと移動する。トレイユニット３０３の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット４０３の位置へと移動する。トレイユニット３０４の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット４０４の位置へと移動する。
具体的には、トレイユニット３０１は、触媒体４５１に基板５１０の主面５１５ｂが対向する位置へと搬送される。トレイユニット３０２及びトレイユニット３０３は、触媒体４５２を挟むような位置へと搬送される。トレイユニット３０４は、触媒体４５３に基板５１０の主面５１５ｂが対向する位置へと搬送される。
触媒体４５１、触媒体４５２及び触媒体４５３に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。第２導電型層形成室４０に反応ガスであるＳｉＨ４、及びドーピングガスを導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、基板５１０の主面５１５ｂ側に堆積する。これによって、基板５１０の主面５１５ｂ上に形成されたｉ型半導体層５２０ｂの表面上に、基板５１０と逆の導電型を有する第２導電型半導体層５４０が形成される。
触媒体４５２はトレイユニット４０２にセットされた基板５１０の主面５１５ｂと対向している。また、触媒体４５２は、トレイユニット４０３にセットされた基板５１０の主面５１５ｂとも対向している。このため、基板５１０の主面５１５ｂ上と基板５１０の主面５１５ｂ上とに同時に第２導電型半導体層５４０を形成することができる。第２導電型半導体層５４０は、非結晶性半導体からなる。
図２に示されるように、触媒体４５１、触媒体４５２、触媒体４５３とは所定間隔を空けて配置されている。触媒体４５１と触媒体４５２との間隔の間に、トレイユニット４０１及びトレイユニット４０２は位置している。触媒体４５１は、トレイユニット４０１にセットされた基板５１０の主面５１５ｂと対向する位置である。すなわち、触媒体４５１とトレイユニット４０２との間には、トレイユニット４０１が存在する。このため、トレイユニット４０２にセットされた基板５１０の主面５１５ａ上には、第２導電型半導体層５４０は形成されない。他のトレイユニットにセットされた基板５１０についても同様である。
基板５１０の主面５１５ａ上に所定厚みの第１導電型半導体層５３０を形成した後、ＳｉＨ４、及びドーピングガスの導入を終了する。排気口から排気を行い、第２導電型層形成室４０内部を所定の真空度にする。
図示しない搬送系によって、トレイ２００を第２導電型層形成室４０から補助室５０へと移動させる。補助室５０へと移動したトレイユニットを半導体形成装置１から搬送する。
次に、工程Ｓ３が行われる。工程Ｓ３は、第１導電型半導体層５３０上及び第２導電型半導体層５４０上に電極５５０a及び電極５５０ｂを形成する工程である。
半導体形成装置１から搬送されたトレイ２００から基板５１０を取り出す。基板５１０の第１導電型半導体層５３０上に電極５５０aを形成する。基板５１０の第２導電型半導体層５４０上に電極５５０ｂを形成する。電極５５０aは、透光性導電層５５０ａ１及び集電極５５０ａ２を含む。また、電極５５０ｂは、透光性導電層５５０ｂ１及び集電極５５０ｂ２を含む。透光性導電層５５０ａ１及び透光性導電層５５０ｂ１は、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛などの透光性導電酸化物を用いて形成することができる。集電極５５０ａ２及び集電極５５０ｂ２は、銀、銅等の金属や合金等の金属を含む低抵抗の材料を用いて形成することができる。
以上の工程によって、図４に示される太陽電池５００Ａが製造される。上述した製造方法によれば、第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成するときには、すでにｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂが形成されているため、基板５１０とｉ型半導体層５２０ａとの界面及び基板５１０とｉ型半導体層５２０ｂとの界面に、第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０にドープされる不純物が混入するのを防ぐことができる。このため、基板５１０とｉ型半導体層５２０ａとの界面及び基板５１０とｉ型半導体層５２０ｂとの界面を清浄に保つことができる。従って、界面特性の低下を抑制できるため、高い光電変換効率を有する太陽電池を製造することができる。
平行平板電極を用いたプラズマＣＶＤ法では、半導体層を形成したい主面を一方の電極に対向させて、他方の電極に半導体材料からなる基板を載置している。載置した後に、電極に高周波電力を印加し、電極間に放電を生じさせることによって、半導体層を形成する。このため、基板の一の主面及び他の主面に半導体層を形成するためには、反応室から取り出して、一の主面と他の主面とを入れ替えるという作業を行う必要があった。
第１参考例によれば、基板の一の主面と他の主面とに真性半導体層を形成する工程Ｓ１を備え、工程Ｓ１では、通電加熱され、原料ガスを分解する触媒体は、第１触媒体と第２触媒体とを有し、第１触媒体は、工程Ｓ１中に一の主面に対向する位置に配置されており、第２触媒体は、工程Ｓ１中に他の主面に対向する位置に配置されている。具体的には、主面５１５ａに対向する位置に配置された触媒体によって、ｉ型半導体層５２０ａは、主面５１５ａに形成され、主面５１５ｂに対向する位置に配置された触媒体によって、ｉ型半導体層５２０ｂは、主面５１５ｂに形成される。従って、基板５１０をｉ層形成室２０から取り出して主面５１５ａと主面５１５ｂとを入れ替えるという作業を行わずに主面５１５ａ及び主面５１５ｂにｉ型半導体層を形成できる。これによって、太陽電池５００の製造工程の簡略化及び製造時間の短縮化が図ることができる。
第１参考例に係る太陽電池５００の製造方法では、例えば、触媒体２５２は、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０の主面５１５ａと対向し、触媒体２５２は、トレイユニット２０２にセットされた基板５１０の主面５１５ａとも対向している。このため、基板５１０の主面５１５ａと基板５１０の主面５１５ａとに同時にｉ型半導体層５２０ａを形成することができる。
第１参考例に係る太陽電池５００の製造方法では、例えば、触媒体２５１、触媒体２５２、触媒体２５３、触媒体２５４及び触媒体２５５は、間隔Ｌを空けて複数配置されている。触媒体２５１と触媒体２５２との間隔Ｌには、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０が入れられている。同様に、他の間隔Ｌにも、それぞれトレイユニット２０２、トレイユニット２０３、トレイユニット２０４が入れられている。このため、複数の基板５１０の主面５１５ａ及び主面５１５ｂに同時にｉ型半導体層を形成することができる。
（２）実施形態（太陽電池５００Ａの製造方法）
本発明の実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法について、図４から図６を参照しながら説明する。以下において、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同一部分については、説明を省略する。すなわち、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法との相違点を主に説明する。図５は、本実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法を説明するためのフローチャートである。図６は、本実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１Ａの概略構成上面図である。
図５に示されるように、本実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ３を備える。
工程Ｓ１は、触媒化学気相成長法によって、半導体材料からなる基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂを形成する工程である。工程Ｓ１は、工程Ｓ１２と工程Ｓ１４とを有する。
工程Ｓ１２は、基板５１０の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂを形成する工程である。まず、上述した太陽電池５００Ａの製造方法と同様に、基板５１０を準備する。準備された基板５１０をトレイ２００にセットし、半導体形成装置１Ａに搬送する。
半導体形成装置１Ａは、図６に示すように、補助室１０、ｉ層形成室２０Ａ、第１導電型層形成室３０、第２導電型層形成室４０、補助室５０、ゲートバルブ６１、ゲートバルブ６２、ゲートバルブ６３、及びゲートバルブ６４を備える。
ｉ層形成室２０Ａは、開閉できる隔壁２３によって、ｉ層形成室２１とｉ層形成室２２とに分けられている。ｉ層形成室２１及びｉ層形成室２２も他の室と同様に、それぞれ図示しないガスの導入口、排気口が設けられている。
ｉ層形成室２１では、触媒体２６１、触媒体２６３、触媒体２６５は、間隔Ｌ１を空けて配置されている。ｉ層形成室２２では、触媒体２６２及び触媒体２６４は、間隔Ｌ２を空けて配置されている。間隔Ｌ１及び間隔Ｌ２は、図２に示す間隔Ｌより大きい。
基板５１０がセットされたトレイ２００は、補助室１０に搬入される。補助室１０を密閉した後、排気口から排気を行い、補助室１０の内部を所定の真空度にする。ｉ層形成室２１は、排気口から排気が行われ、ｉ層形成室２０内部は、所定の真空度になっている。図示しない搬送系によって、トレイ２００を補助室１０からｉ層形成室２１へと移動させる。図６に示されるように、トレイユニットは、基板５１０の主面５１５ｂが、触媒体に対向する位置に搬送される。具体的には、トレイユニット２１１は、触媒体２６１に基板５１０の主面５１５ｂが対向する位置へと搬送される。トレイユニット２１２及びトレイユニット２１３は、触媒体２６３を挟むような位置へと搬送される。トレイユニット２１４は、触媒体２６５に基板５１０の主面５１５ｂが対向する位置へと搬送される。
触媒体２６１、触媒体２６３及び触媒体２６５に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。ｉ層形成室２１に反応ガスであるＳｉＨ４及びＨ２を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、基板５１０の主面５１５ｂ上に堆積する。これによって、基板５１０の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂが形成される。
基板５１０の主面５１５ｂ上に所定の厚みのｉ型半導体層５２０ｂを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、ｉ層形成室２１内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ１４が行われる。工程Ｓ１４は、基板５１０の主面５１５ａにｉ型半導体層５２０ａを形成する工程である。ｉ層形成室２２は、排気口から排気が行われ、ｉ層形成室２２内部は、所定の真空度になっている。このｉ層形成室２２へ、図示しない搬送系によって、トレイ２００をｉ層形成室２１から移動させる。トレイユニット２１１の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット２２１の位置へと移動する。同様に、トレイユニット２１２の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット２２２の位置へと移動する。トレイユニット２１３の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット２２３の位置へと移動する。トレイユニット２１４の位置にあったトレイユニットは、トレイユニット２２４の位置へと移動する。具体的には、触媒体２６２を挟むような位置へと、トレイユニット２２１及びトレイユニット２２２は搬送される。触媒体２６４を挟むような位置へと、トレイユニット２２３及びトレイユニット２２４は搬送される。
触媒体２６２及び触媒体２６４に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。ｉ層形成室２２に反応ガスであるＳｉＨ４及びＨ２を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、基板５１０の主面５１５ａ上に堆積する。これによって、基板５１０の主面５１５ａ上にｉ型半導体層５２０ａが形成される。
基板５１０の主面５１５ａ上に所定の厚みのｉ型半導体層５２０ａを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、ｉ層形成室２２内部を所定の真空度にする。以後の工程Ｓ２及び工程Ｓ３は、上述した第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様である。以上の工程によって、図４に示される太陽電池５００Ａが製造される。
本実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法において、工程Ｓ１２では、基板５１０の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂを形成する。工程Ｓ１４では、基板５１０の主面５１５ａ上にｉ型半導体層５２０ａを形成する。このように、ｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂを別々に形成することにより、第１導電型半導体層５３０が形成されるｉ型半導体層５２０ａと、第２導電型半導体層５４０が形成されるｉ型半導体層５２０ｂとの形成条件（例えば、温度、圧力、反応ガスの濃度等）を変えることができる。これによって、ｉ型半導体層５２０ａとｉ型半導体層５２０ｂとの膜厚や膜質を制御できる。なお、ｉ型半導体層５２０ａとｉ型半導体層５２０ｂとを同じ条件で形成する場合には、隔壁２３はなくても良い。
触媒化学気相成長法によって、非晶質シリコン膜を形成する場合、触媒体は、約１６００℃〜２０００℃程度の高温に加熱される。第１参考例では、基板５１０が２つの触媒体によって加熱されている。具体的には、例えば、トレイユニット２０１にセットされた基板５１０は、触媒体２５１及び触媒体２５２の輻射熱で加熱される。このため、基板５１０が必要以上に加熱され過ぎるのを防ぐために、基板５１０と触媒体との間隔を広くしたり、基板５１０を冷却するための機構を付加したりすることが好ましい。
一方、本実施形態では、基板５１０は、１つの触媒体によって加熱される。本実施形態では、第１参考例に比べて、基板５１０を加熱する触媒体の数が少ないため、基板５１０が加熱され過ぎるのを抑制することができる。従って、本実施形態では、基板５１０が必要以上に加熱され過ぎるのを防ぐ製造装置の工夫が、第１参考例に比べると必要でない。すなわち、本実施形態によれば、第１参考例に比べて、製造装置の簡略化を図ることができる。
（３）第２参考例（太陽電池５００Ａの製造方法）
本発明の第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法について、図１、図７、図８を参照しながら説明する。以下において、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同一部分については、説明を省略する。すなわち、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法との相違点を主に説明する。図７は、本発明の第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法に用いられる半導体形成装置１Ｂの概略構成上面図である。触媒体は、省略している。図８は、半導体形成装置１Ｂの概略Ｍ−Ｍ断面図である。
半導体形成装置１Ｂは、図７に示されるように、出入室１０Ｂ、ｉ層形成室２０Ｂ、第１導電型層形成室３０Ｂ、第２導電型層形成室４０Ｂ、搬送室７０Ｂ及びゲートバルブ６５を備える。出入室１０Ｂでは、外部から半導体形成装置１Ｂへと基板５１０が搬入される。また、第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０が形成された基板５１０が、外部へ搬出される。ｉ層形成室２０Ｂでは、基板５１０上にｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂが形成される。第１導電型層形成室３０Ｂでは、ｉ型半導体層５２０ａ上に第１導電型半導体層５３０が形成される。第２導電型層形成室４０Ｂでは、ｉ型半導体層５２０ｂ上に第２導電型半導体層５４０が形成される。出入室１０Ｂ、ｉ層形成室２０Ｂ、第１導電型層形成室３０Ｂ、第２導電型層形成室４０Ｂ及び搬送室７０Ｂには、それぞれ図示しないガスの導入口、排気口が設けられている。
搬送室７０Ｂは、ゲートバルブ６５を介して、出入室１０Ｂ、ｉ層形成室２０Ｂ、第１導電型層形成室３０Ｂ及び第２導電型層形成室４０Ｂとつながっている。搬送室７０Ｂには、複数の搬送用フォーク７５が備えられている。この搬送用フォーク７５によって、基板５１０を搬送室７０Ｂから各室へ搬送できる。
ｉ層形成室２０Ｂ、第１導電型層形成室３０Ｂ及び第２導電型層形成室４０Ｂには、通電加熱され、原料ガスを分解するための触媒体を有している。図８に示されるように、ｉ層形成室２０Ｂでは、触媒体２７１、触媒体２７２、触媒体２７３、触媒体２７４及び触媒体２７５は、所定間隔を空けて配置されている。第１導電型層形成室３０Ｂ及び第２導電型層形成室４０Ｂでも同様に、触媒体が所定間隔を空けて複数配置されている。なお、第１導電型層形成室３０Ｂ内の触媒体と、第２導電型層形成室４０Ｂ内の触媒体とは、異なる位置に配置されている。具体的には、第１導電型層形成室３０Ｂ内の触媒体は、基板５１０の主面５１５ａに対向するように配置されており、第２導電型層形成室４０Ｂ内の触媒体は、基板５１０の主面５１５ｂに対向するように配されている。
第２参考例の太陽電池５００Ａの製造方法は、第１参考例の太陽電池５００Ａの製造方法と同様に、図１に示される工程Ｓ１から工程Ｓ３を備える。
工程Ｓ１は、触媒化学気相成長法によって、基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂを形成する工程である。準備された基板５１０を、外部から出入室１０Ｂへ搬入する。出入室１０Ｂを密閉した後、排気口から排気を行い、出入室１０Ｂの内部を所定の真空度にする。搬送室７０Ｂは、排気口から排気が行われ、搬送室７０Ｂ内部は、所定の真空度になっている。出入室１０Ｂと搬送室７０Ｂとをつなぐゲートバルブ６５を開き、出入室１０Ｂに搬入された基板５１０を各搬送用フォーク７５に載置させる。搬送用フォーク７５を搬送室７０Ｂの内部へ戻し、ゲートバルブ６５を閉じる。
次に、ｉ層形成室２０Ｂと搬送室７０Ｂとをつなぐゲートバルブ６５を開く。ｉ層形成室２０Ｂは、排気口から排気が行われ、ｉ層形成室２０Ｂ内部は、所定の真空度になっている。このｉ層形成室２０Ｂにあるそれぞれの載置トレイに基板５１０を載置させる。載置トレイは、トレイ２００と同様の概略四角形状の枠状部材をしている。枠内には、突起が付いている。基板５１０を枠内に入れると、突起が基板５１０の縁を支えるため、基板５１０は落下しない。載置トレイ２３１は、触媒体２７１と触媒体２７２との間に固定されている。同様に、載置トレイ２３２は、触媒体２７２と触媒体２７３との間に固定されている。載置トレイ２３３は、触媒体２７３と触媒体２７４との間に固定されている。載置トレイ２３４は、触媒体２７４と触媒体２７５との間に固定されている。基板５１０を載置させた後、搬送用フォーク７５を搬送室７０Ｂの内部へ戻し、ゲートバルブ６５を閉じる。
上述の第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様に、触媒化学気相成長法を用いることによって、基板５１０の主面５１５ａ上にｉ型半導体層５２０ａが、基板５１０の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂが同時に形成される。
排気口から排気を行い、ｉ層形成室２０Ｂ内部を所定の真空度にする。ｉ層形成室２０Ｂと搬送室７０Ｂとをつなぐゲートバルブ６５を開く。ｉ層形成室２０Ｂにあるそれぞれの載置トレイから基板５１０を各搬送用フォーク７５に載置させる。搬送用フォーク７５を搬送室７０Ｂの内部へ戻し、ゲートバルブ６５を閉じる。
次に、工程Ｓ２が行われる。工程Ｓ２は、ｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂが形成された基板５１０上に第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成する工程である。工程Ｓ２も、工程Ｓ１と同様に、触媒化学気相成長法を用いる。
第１導電型層形成室３０Ｂと搬送室７０Ｂとをつなぐゲートバルブ６５を開く。第１導電型層形成室３０Ｂは、排気口から排気が行われ、第１導電型層形成室３０Ｂ内部は、所定の真空度になっている。この第１導電型層形成室３０Ｂにあるそれぞれの載置トレイに基板５１０を載置させる。触媒体は、基板５１０の主面５１５ａにのみ第１導電型半導体層５３０が形成されるように、載置トレイと触媒体との位置関係は、第１参考例の太陽電池５００Ａの製造方法と同様の位置関係となっている。載置トレイに基板５１０を載置させた後、搬送用フォーク７５を搬送室７０Ｂの内部へ戻し、ゲートバルブ６５を閉じる。
上述の第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様に、触媒化学気相成長法を用いることによって、ｉ型半導体層５２０ａ上に第１導電型半導体層５３０が形成される。
排気口から排気を行い、第１導電型層形成室３０Ｂ内部を所定の真空度にする。第１導電型層形成室３０Ｂと搬送室７０Ｂとをつなぐゲートバルブ６５を開く。第１導電型層形成室３０Ｂにあるそれぞれの載置トレイから基板５１０を各搬送用フォーク７５に載置させる。搬送用フォーク７５を搬送室７０Ｂの内部へ戻し、ゲートバルブ６５を閉じる。
第１導電型層形成室３０Ｂにおいて、ｉ型半導体層５２０ａの表面上に第１導電型半導体層５３０を形成したように、第２導電型層形成室４０Ｂにおいて、ｉ型半導体層５２０ｂの表面上に第２導電型半導体層５４０を形成する。
第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０が形成された基板５１０を搬送用フォーク７５を用いて、出入室１０Ｂまで搬送する。出入室１０Ｂに搬送された基板５１０を外部へと移動させる。この基板５１０を用いて、工程Ｓ３を行う。工程Ｓ３は、上述した第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様である。以上の工程によって、図４に示される第２参考例に係る太陽電池５００Ａが製造される。
第２参考例では、搬送用フォーク７５を用いて、基板搬送用のトレイを使用することなく基板５１０の搬送を行う。すなわち、上述の工程を行うための搬送において、基板５１０のみが搬送される。このため、第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成時にドーピング用不純物が表面に付着したトレイを使用する必要がない。従って、トレイを用いる他の実施形態に比べ、第２参考例に係る太陽電池５００Ａは、トレイに付着したドーピング用不純物の影響が抑制されている。すなわち、基板５１０とｉ型半導体層５２０ａとの界面５１５ａ及び基板５１０とｉ型半導体層５２０ｂとの界面５１５ｂに混入するドーピング用不純物の量を少なくすることができる。この結果、界面特性の低下をより抑制することができるため、さらに光電変換効率の向上した太陽電池を製造することができる。
（４）第３参考例（太陽電池５００Ｂの製造方法）
本発明の第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法について、図２，図９及び図１０を参照しながら説明する。以下において、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同一部分については、説明を省略する。すなわち、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法との相違点を主に説明する。図９は、第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法を説明するためのフローチャートである。図１０は、第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの断面図である。
図９に示されるように、第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ３を備える。第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法は、第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様に半導体形成装置１が用いられる。
工程Ｓ１は、触媒化学気相成長法によって、基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂを形成する工程である。太陽電池５００Ａの製造方法と同様にして、ｉ層形成室２０において、基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂが形成される。太陽電池５００Ａの製造方法と異なる点は、後述する工程Ｓ２において、さらにｉ型半導体層５２６ａ及びｉ型半導体層５２６ｂが形成されるため、ｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂを薄く形成することが可能である点である。ｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂの膜厚として、工程Ｓ１において、基板５１０の両主面上にｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂが存在することにより、基板５１０と第１導電型半導体層５３０又は第２導電型半導体層５４０との間における不純物の混入を防ぐことができる程度の厚さ以上となれば良い。具体的には、ｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂの基板５１０からの厚さを、２ｎｍ以上とする。
基板５１０の両主面上に、所定の厚みのｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、ｉ層形成室２０内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ２が行われる。工程Ｓ２は、工程Ｓ２２と工程Ｓ２４と工程Ｓ２６と工程Ｓ２８とを有する。
まず、工程Ｓ２２を行う。工程Ｓ２２は、基板５１０の主面５１５ａ上に形成されたｉ型半導体層５２１ａ上にｉ型半導体層５２６ａを形成する工程である。
第１導電型層形成室３０は、排気口から排気が行われ、第１導電型層形成室３０内部は、所定の真空度になっている。図示しない搬送系によって、トレイ２００をｉ層形成室２０から第１導電型層形成室３０へと移動させる。
トレイ２００が第１導電型層形成室３０へと移動した後、触媒体３５１及び触媒体３５２に通電し、各触媒体の温度を上昇させる。第１導電型層形成室３０に、反応ガスであるＳｉＨ４及びＨ２を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、ｉ型半導体層５２１ａにｉ型半導体層５２６ａが形成される。
ｉ型半導体層５２１ａの表面上にｉ型半導体層５２６ａを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、第１導電型層形成室３０内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ２４を行う。工程Ｓ２４は、基板５１０の主面５１５ａ側に形成されたｉ型半導体層５２６ａ上に第１導電型半導体層５３０を形成する工程である。真空度が所定の真空度になった第１導電型層形成室３０に、反応ガスであるＳｉＨ４及びドーピングガスを導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、ｉ型半導体層５２６ａ上に第１導電型半導体層５３０が形成される。
ｉ型半導体層５２６ａの表面上に第１導電型半導体層５３０を形成した後、ＳｉＨ４及びドーピングガスの導入を終了する。排気口から排気を行い、第１導電型層形成室３０内部を所定の真空度にする。なお、ここでは、工程Ｓ２２終了後に第１導電型層形成室３０内部を所定の真空度まで排気したが、排気することなくドーピングガスを加えて工程Ｓ２４を引き続き行っても良い。
次に、工程Ｓ２６を行う。工程Ｓ２６は、基板５１０の主面５１５ｂ上に形成されたｉ型半導体層５２１ｂの表面上にｉ型半導体層５２６ｂを形成する工程である。図示しない搬送系によって、トレイ２００を第１導電型層形成室３０から第２導電型層形成室４０へと移動させる。第２導電型層形成室４０は、排気口から排気が行われ、第２導電型層形成室４０内部は、所定の真空度になっている。触媒体４５１、触媒体４５２及び触媒体４５３を加熱し、各触媒体の温度を上昇させる。第２導電型層形成室４０に反応ガスであるＳｉＨ４及びＨ２を導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、ｉ型半導体層５２１ｂの表面上にｉ型半導体層５２６ｂが形成される。
ｉ型半導体層５２１ｂ上にｉ型半導体層５２６ｂを形成した後、ＳｉＨ４及びＨ２の導入を終了する。排気口から排気を行い、第２導電型層形成室４０内部を所定の真空度にする。
次に、工程Ｓ２８を行う。工程Ｓ２８は、基板５１０の主面５１５ｂ側に形成されたｉ型半導体層５２６ｂの表面上に第２導電型半導体層５４０を形成する工程である。真空度が所定の真空度になった第２導電型層形成室４０に、反応ガスであるＳｉＨ４、及びドーピングガスを導入する。導入された反応ガスは、各触媒体によって分解され、ｉ型半導体層５２６ｂの表面上に第２導電型半導体層５４０が形成される。
ｉ型半導体層５２６ｂの表面上に第２導電型半導体層５４０を形成した後、ＳｉＨ４、及びドーピングガスの導入を終了する。排気口から排気を行い、第２導電型層形成室４０内部を所定の真空度にする。なお、ここでは、工程Ｓ２６終了後に第２導電型層形成室４０内部を所定の真空度まで排気したが、排気することなくドーピングガスを加えて工程Ｓ２８を引き続き行っても良い。
次に、工程Ｓ３を行う。工程Ｓ３は、上述した第１参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法と同様である。以上の工程によって、図１０に示される第３参考例に係る太陽電池５００Ｂが製造される。第３参考例に係る製造方法によれば、第１導電型半導体層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成される前に、基板５１０にｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂが形成される。このため、基板５１０とｉ型半導体層５２１ａとの界面５１５ａ及び基板５１０とｉ型半導体層５２１ｂとの界面５１５ｂに、第１導電型半導体層５３０又は第２導電型半導体層５４０にドープされる不純物が含まれるのを抑制できる。このため、基板５１０とｉ型半導体層５２１ａとの界面及び基板５１０とｉ型半導体層５２１ｂとの界面を清浄に保つことができる。従って、界面特性の低下を抑制できるため、高い光電変換効率を有する太陽電池を製造することができる。
また、ｉ型半導体層５２６ｂは、第２導電型半導体層５４０と同じ形成室（第２導電型層形成室４０）内で形成されるため、第２導電型層形成室４０内に残留するドーピングガスの影響を受ける。このため、主面５１５ｂに垂直な方向ｘを軸として、基板５１０とｉ型半導体層５２１ｂとの界面５１５ｂからｉ型半導体層５２６ｂと第２導電型半導体層５４０との界面５４５までのｉ型半導体層５２０ｂに含まれるドーピング用不純物の量のピークは、ｉ型半導体層５２１ｂとｉ型半導体層５２６ｂとからなるｉ型半導体層５２０ｂ中にある。具体的には、ドーピング用不純物の量のピークは、ｉ型半導体層５２１ｂとｉ型半導体層５２６ｂとの界面５２５ｂ付近にある。しかしながら、ｉ型半導体層５２１ｂの不純物量は少ない。特に、基板５１０とｉ型半導体層５２１ｂとの界面５１５ｂにおけるドーピング用不純物の量は、極めて少ない。このため、太陽電池５００Ｂは、優れた変換効率を有する。
また、第３参考例では、ｉ型半導体層５２０ａ及びｉ型半導体層５２０ｂをそれぞれ２層構造としている。１層目のｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂのみをｉ層形成室２０内で形成している。このため、ｉ層形成室２０内でのｉ型半導体層の形成時間を第１参考例に比べて短くできる。従って、ｉ層形成室２０において、基板５１０と触媒体との間隔を広くしたり、基板５１０を冷却するための機構を付加したりする必要がなくなるため、第１参考例に比べて、製造装置の簡略化を図ることができる。
また、第３参考例では、ｉ型半導体層５２６ａとｉ型半導体層５２６ｂとをそれぞれ第１導電型層形成室３０、第２導電型層形成室４０で形成している。従って、ｉ型半導体層５２６ａ及びｉ型半導体層５２６ｂの膜質及び厚みを別々に制御することができる。このため、ｉ型半導体層５２６ｂの膜質及び厚みを最適化できるので、変換効率の高い太陽電池を製造することができる。
（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。
本発明の実施形態及び第１〜第３参考例では、例えば、ｉ層形成室２０内に配置された触媒体への通電を同時に行ったが、必ずしもそうである必要はない。例えば、触媒体２５１、触媒体２５３及び触媒体２５５の組に通電しているときには、触媒体２５２及び触媒体２５４の組に通電せず、触媒体２５２及び触媒体２５４の組に通電しているときには、触媒体２５１、触媒体２５３及び触媒体２５５の組に通電をしない、或いは触媒体２５１，触媒体２５３及び触媒体２５５の組と触媒体２５２及び触媒体２５４の組とに交互に通電するというように、触媒体によって適宜タイミングや通電時間を変えても良い。これによって、過加熱を防止でき、品質の良好な半導体層を形成することができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池５００Ａの製造方法では、ｉ層形成室２０Ａは、開閉できる隔壁２３によって、ｉ層形成室２１とｉ層形成室２２とに分けられているが、必ずしもそうである必要はない。ｉ層形成室２１とｉ層形成室２２とは、一つの室であっても良い。また、ｉ層形成室２１内に配置される触媒体とｉ層形成室２２内に配置される触媒体との位置関係は逆であっても良い。
第２参考例に係る太陽電池５００Ａの製造方法では、搬送用フォーク７５は、基板５１０を１つしか載せなかったが、必ずしもそうである必要はない。搬送用フォーク７５は、複数の基板５１０を載せても良い。例えば、基板５１０を縦に２つ載せる搬送用フォークを左右に設置し、基板５１０を４つずつ移動させても良い。また、前述の実施形態と同様に、２つのｉ層形成室２０Ｂを備えても良い。なお、この場合、図７に示されるような搬送室７０Ｂの形状が四角形でなく、搬送室７０Ｂの形状が五角形以上の多角形となっても良い。
第３参考例に係る太陽電池５００Ｂの製造方法では、工程Ｓ１において、基板５１０にｉ型半導体層５２１ａ及びｉ型半導体層５２１ｂを同時に形成したが、必ずしもそうである必要はない。太陽電池５００Ａの製造方法のように、工程Ｓ１は、工程Ｓ１２と工程Ｓ１４とを有していても良い。すなわち、基板５１０の主面５１５ｂにｉ型半導体層５２０ｂを形成した後に、基板５１０の主面５１５ａにｉ型半導体層５２０ａを形成しても良い。
また、本発明の実施形態及び第１〜第３参考例では、基板５１０の一の主面５１５ａ上にｉ型半導体層５２０ａと第１導電型半導体層５３０とを有し、一の主面と対向する他の主面５１５ｂ上にｉ型半導体層５２０ｂと第２導電型半導体層５４０とを有する太陽電池５００の製造方法について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、裏面接合型の太陽電池の製造方法にも本発明を適用することができる。基板５１０の両主面５１５上にｉ型半導体層を形成する。その後、半導体材料からなる基板５１０の一の主面５１５ａ側の第１領域上に第１導電型半導体層を形成する。また、主面５１５ａの第２領域上に第２導電型半導体層を形成する。第２領域は、第１領域と異なる領域である。例えば、第１領域及び第２領域は、櫛形状をしており、第１領域の櫛の歯に相当する部分と第２領域の櫛の歯に相当する部分とが交互に並ぶ形状であってもよい。第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成する場合には、保護部材を用いて一方の領域を覆う。また、一の主面と対向する他の主面５１５ｂ側に、反射防止層を形成する。このように、他の主面５１５ｂ側を光入射側とする、裏面接合型の太陽電池の製造方法にも本発明を適用することができる。なお、反射防止層は、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を形成する前に形成してもよい。また、上記例では第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を形成する場合に保護部材を用いて一方の領域を覆ったがこれに限るものではない。例えば、まず、第１導電型半導体層を一の主面のほぼ全面に形成する。その後、エッチング等の手法で第２領域に相当する部分の第１半導体層を除去する。その後、除去した部分に第２導電型半導体層を形成してもよい。 また、反射防止層とｉ型半導体層との間に、基板５１０と同じ導電型の第３半導体層を形成してもよい。この場合、第３半導体層は第１導電型半導体層か第２導電型半導体層のいずれか一方と同じ導電型を持つため、基板５１０の両主面側に同時に、基板５１０と同じ導電型の半導体層を形成してもよい。
また、本発明において、ｉ型半導体層、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層は種々の半導体材料を用いて形成することができるが、水素を含む非晶質半導体層、特に水素化非晶質シリコン層を用いて形成することで、良好な光電変換特性を有する太陽電池を製造することができる。
なお、一般的に、トレイに半導体膜が付着すると、その影響によって、トレイ全体の電位を０に維持しにくくなる。このため、プラズマＣＶＤ法では、半導体膜の膜質及び膜厚が不均一になることもある。上述した本発明の実施形態及び第１〜第３参考例によれば、触媒化学気相成長法を用いている。このため、プラズマＣＶＤ法と異なり、基板と触媒体との間に電界を生じさせる必要がない。従って、基板の電位を０（アース）にする必要がない。このため、トレイにセットされた基板の全てに対して均一な半導体膜を形成することができる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
なお、日本国特許出願第２０１０−８３２１７号（２０１０年３月３１日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
以上のように、本発明に係る太陽電池の製造方法及び太陽電池は、基板の両主面上にｉ型半導体層を形成する際に、基板とｉ型半導体層との界面にドーピング用の不純物が混入することを抑制し、変換効率を向上させることができるため、太陽電池の製造分野において有用である。

Claims (9)

  1. 一の主面と他の主面とを有し、結晶系半導体からなる基板と、非結晶性半導体からなる真性半導体層と、非結晶性半導体からなる第一半導体層と第二半導体層とを有し、
    前記第一半導体層及び前記第二半導体層の一方は前記基板と同じ導電型を有し、他方は前記基板と逆の導電型を有する太陽電池の製造方法であって、
    触媒化学気相成長法によって、前記基板の前記一の主面上と前記他の主面上とに前記真性半導体層を形成する工程Ｓ１と、
    前記基板の両主面上に形成された前記真性半導体層の少なくとも一方の真性半導体層上に前記第一半導体層または前記第二半導体層を形成する工程Ｓ２とを備え、
    前記工程Ｓ１では、
    通電加熱され、原料ガスを分解する触媒体は、前記基板の主面に垂直方向に設けられ開閉可能な隔壁で分けられた第１触媒体と第２触媒体とを有し、
    前記第１触媒体は、前記工程Ｓ１中に前記一の主面に対向する位置に配置されており、前記第２触媒体は、前記工程Ｓ１中に前記他の主面に対向する位置に配置されており、
    前記第１触媒体は、第１間隔を空けて複数配置され、前記第２触媒体は、第２間隔を空けて複数配置され、
    前記工程Ｓ１は、前記一の主面に前記真性半導体層を形成する工程Ａと、前記他の主面に前記真性半導体層を形成する工程Ｂとを有し、
    前記工程Ａでは、
    前記第１間隔の間であり前記第１触媒体と対向する位置に、一の前記基板を搬送し、前記一の基板の前記一の主面に前記真性半導体層を形成し、
    前記第１間隔に隣接する他の前記第１間隔の間であり、前記一の基板が対向する前記第１触媒体と対向する位置に、他の前記基板を搬送し、前記他の基板の前記一の主面に前記真性半導体層を形成し、
    前記工程Ｂでは、
    一の前記第２触媒体と前記一の第２触媒体に隣接する他の前記第２触媒体との間であり、前記一の第２触媒体と対向する位置に、前記一の基板を搬送し、前記一の基板の前記他の主面に前記真性半導体層を形成し、
    前記一の第２触媒体と前記他の第２触媒体との間であり、前記他の第２触媒体と対向する位置に、前記他の基板を搬送し、前記他の基板の前記他の主面に前記真性半導体層を形成する、太陽電池の製造方法。
  2. 前記工程Ｓ２は、第一半導体層形成工程と第二半導体層形成工程とを有し、
    前記第一半導体層形成工程では、前記基板の前記一の主面上に形成された前記真性半導体層上に前記第一半導体層を形成し、
    前記第二半導体層形成工程では、前記基板の前記他の主面上に形成された前記真性半導体層上に前記第二半導体層を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
  3. 前記工程Ｓ２は、第一半導体層形成工程と第二半導体層形成工程とを有し、
    前記第一半導体層形成工程では、前記基板の前記一の主面上に形成された前記真性半導体層の第１の領域上を含んで前記第一半導体層を形成し、
    前記第二半導体層形成工程では、前記基板の前記一の主面上に形成された前記真性半導体層上の第２の領域を含んで前記第二半導体層を形成する、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
  4. 前記第一半導体層形成工程及び前記第二半導体層形成工程は、非晶質からなる第２真性半導体層を形成する工程を有し、
    前記第一半導体層形成工程では、前記真性半導体層上に前記第２真性半導体層と前記第一半導体層とをこの順に形成し、
    前記第二半導体層形成工程では、前記真性半導体層上に前記第２真性半導体層と前記第二半導体層とをこの順に形成する、請求項２または３に記載の太陽電池の製造方法。
  5. 前記第２真性半導体層と、前記第一半導体層及び前記第二半導体層のうち少なくとも一方の半導体層とを、同じ形成室内で形成する請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
  6. 前記一の主面における前記基板と前記真性半導体層との界面から、前記第２真性半導体層と前記第一半導体層との界面までの前記第一半導体層にドープされる不純物の量のピークは、前記真性半導体層と前記第２真性半導体層とからなる層の間にある請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
  7. 前記真性半導体層の前記基板からの厚さは、２ｎｍ以上である請求項４又は５に記載の太陽電池の製造方法。
  8. 前記第１触媒体は、一の前記基板の前記一の主面及び前記一の基板とは異なる他の前記基板の前記一の主面と対向しており、
    前記一の基板の前記一の主面と前記他の基板の前記一の主面とには、前記真性半導体層が同時に形成される請求項１から７の何れか１項に記載の太陽電池の製造方法。
  9. 前記工程Ｓ１及び前記工程Ｓ２を行うために、前記基板は搬送が行われ、
    前記搬送の際には、前記基板のみ搬送される請求項１から８に記載の太陽電池の製造方法。
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