JP6639295B2

JP6639295B2 - 光電変換装置、光電変換モジュールおよび太陽光発電システム

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Publication number: JP6639295B2
Application number: JP2016057982A
Authority: JP
Inventors: 誠東川; 敏彦酒井; 和也辻埜; 柳民鄒; 輝明肥後; 雄太松本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2017174926A

Description

この発明は、光電変換装置、光電変換モジュールおよび太陽光発電システムに関する。

特許文献１には、裏面電極型太陽電池が開示されている。この裏面電極型太陽電池は、単結晶シリコン基板の裏面に、ヘテロ接合を形成し、ｎ型非晶質半導体層とｐ型非晶質半導体層が交互に形成されており、櫛型構造となっている。そして、ｎ型非晶質半導体層とｐ型非晶質半導体層の上にはそれぞれ電極が形成されている。また、この裏面電極型太陽電池は、互いに接続されていない非晶質半導体層を備え、非晶質半増体層の離間部分にも電極が形成されている。

特許第５２７０６５８号

特許文献１に記載された裏面電極型太陽電池においては、非晶質半導体層が離間している部分を絶縁材料で覆い、絶縁材料上に電極が形成されている。従って、この離間部分においては、結晶部分で発電されたキャリアを収集できない。また、離間部分の下のキャリアの寿命に影響を与え、キャリアを電極に有効に収集することが困難である。

そこで、この発明の実施の形態によれば、良好な特性を有する光電変換装置を提供する。

また、この発明の実施の形態によれば、良好な特性を有する光電変換装置を備えた光電変換モジュールを提供する。

更に、この発明の実施の形態によれば、良好な特性を有する光電変換装置を備えた太陽光電システムを提供する。

この発明の実施の形態によれば、光電変換装置は、半導体基板と、第１の非晶質半導体部と、第２の非晶質半導体部と、複数の第１の電極と、複数の第２の電極と、保護膜とを備える。半導体基板は、第１の導電型を有する。第１の非晶質半導体部は、半導体基板の一方の面に形成され、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む。第２の非晶質半導体部は、半導体基板の一方の面に形成されるとともに半導体基板の面内方向において第１の非晶質半導体層と交互に配置され、第１の導電型と異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む。複数の第１の電極は、第１の非晶質半導体部上に互いに離間して配置される。複数の第２の電極は、第２の非晶質半導体部上に互いに離間して配置される。保護膜は、第１および第２の非晶質半導体層の各々において、膜厚が減少する膜厚減少領域の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率が正である領域に接して形成される。そして、膜厚減少領域は、非晶質半導体層を幅方向に横断するように形成され、曲率が正である領域には、電極が形成されていない。

この発明の実施の形態による光電変換装置は、膜厚減少領域が配置された第１の非晶質半導体層を含む第１の非晶質半導体部と、膜厚減少領域が配置された第２の非晶質半導体層を含む第２の非晶質半導体部と、第１の非晶質半導体部上に配置された複数の第１の電極と、第２の非晶質半導体部上に配置された複数の第１の電極と、第１および第２の非晶質半導体層の膜厚減少領域のうち、長手方向に対する曲率ｒが正である領域に接して配置された保護膜とを備え、膜厚減少領域の曲率ｒが正である領域には、電極が設けられていない。

その結果、第１および第２の非晶質半導体層は、長手方向に繋がっているので、長手方向に繋がっていない非晶質半導体層を用いた場合よりも、パッシベーション効果を得ることができる。

また、膜厚減少領域の長手方向に対する曲率が正である領域には電極が形成されていないので、開放電圧が低い膜厚減少領域を電極に接続することによる特性の低下が起こらない。

従って、光電変換装置の変換効率を向上できる。

好ましくは、光電変換装置は、半導体基板と、第１および第２の非晶質半導体部との間に配置されたパッシベーション膜を更に備える。

半導体基板とパッシベーション膜との界面におけるキャリアの再結合が抑制され、キャリアの収集効率が増加する。

従って、光電変換装置の変換効率を更に向上できる。

好ましくは、パッシベーション膜は、真性水素化非晶質シリコンを含む。

パッシベーション膜を形成した後の工程において、パッシベーション膜を形成したときの温度と同程度の温度で半導体層が形成される結果、半導体基板に与える熱歪みが抑制され、半導体基板の特性劣化が抑制される。また、半導体基板の表面の未結合手を水素によって終端でき、キャリアの再結合が抑制される。

従って、光電変換装置の変換効率を更に向上できる。

好ましくは、保護膜は、第１の電極または第２の電極に接して形成されている。

外部からの水分、酸素および有機物等の混入が抑制される。

従って、光電変換装置の信頼性を向上できる。

好ましくは、保護膜は、シリコン窒化膜を少なくとも含む。

水分、酸素、有機物等の透過が少なく、水分等の混入を更に防止できる。また、界面の固定電荷によるパッシベーション効果をより得ることができる。

また、この発明の実施の形態によれば、光電変換モジュールは、導電部と、複数の光電変換装置とを備える。導電部は、配線シートまたはワイヤーグリッドからなる。複数の光電変換装置は、導電部上に配置される。そして、複数の光電変換装置の各々は、上記のいずれかの光電変換装置からなる。

上記の光電変換装置は、変換効率を向上できるので、その光電変換装置を備えた光電変換モジュールも、変換効率を向上できる。

更に、この発明の実施の形態によれば、太陽光発電システムは、光電変換モジュールアレイと、電力変換器とを備える。光電変換モジュールアレイは、複数の光電変換モジュールを含む。電力変換器は、光電変換モジュールアレイから受けた直流電力を交流電力に変換する。そして、複数の光電変換モジュールの各々は、上記に記載の光電変換モジュールからなる。

上記に記載の光電変換モジュールは、変換効率を向上できるので、太陽光発電システムは、変換効率を向上できる。

更に、この発明の実施の形態によれば、太陽光発電システムは、複数の太陽光発電サブシステムと、複数の電力変換器とを備える。複数の電力変換器は、複数の太陽光発電サブシステムに対応して設けられる。複数の太陽光発電サブシステムの各々は、複数のモジュールシステムを含む。複数のモジュールシステムの各々は、複数の光電変換モジュールアレイを含む。複数の光電変換モジュールアレイの各々は、複数の光電変換モジュールを含む。複数の光電変換モジュールの各々は、上記に記載の光電変換モジュールからなる。

上記に記載の太陽光発電システムよりも大きい規模の太陽光発電システムの変換効率を向上できる。

光電変換装置、光電変換モジュールおよび太陽光発電システムの変換効率を向上できる。

この発明の実施の形態１による光電変換装置の構成を示す平面図である。図１に示す線ＩＩ−ＩＩにおける光電変換装置の断面図である。半導体基板の表面に凹凸がある場合の非晶質半導体層の膜厚の測定方法を説明するための図である。この発明の実施の形態における配線シートの一部を拡大した模式図である。光電変換装置(導電部を含む)の断面を示す模式図である。光電変換装置(導電部を含む)の他の方向の断面を示す模式図である。ワイヤーグリッドを用いた光電変換装置(導電部を含む)の断面を示す模式図である。ｐ型非晶質半導体層を形成するためのメタルマスクの平面図である。ｎ型非晶質半導体層を形成するためのメタルマスクの平面図である。電極を形成するためのメタルマスクの平面図である。図１に示す光電変換装置の製造方法を示す第１の工程図である。図１に示す光電変換装置の製造方法を示す第２の工程図である。図１に示す光電変換装置の製造方法を示す第３の工程図である。図１に示す光電変換装置の製造方法を示す第４の工程図である。保護膜を形成するためのメタルマスクの平面図である。光電変換装置の裏面側の平面図である。実施の形態２による光電変換装置の構成を示す概略図である。この実施の形態による光電変換装置を備える光電変換モジュールの構成を示す概略図である。この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。図１９に示す光電変換モジュールアレイの構成を示す概略図である。この実施の形態による光電変換装置を備える別の太陽光発電システムの構成を示す概略図である。この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。この実施の形態による光電変換装置を備える別の太陽光発電システムの構成を示す概略図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

この明細書においては、非晶質半導体層は、微結晶相を含んで良いものとする。微結晶相は、平均粒子径が１〜５０ｎｍである結晶を含む。また、この明細書においては、光電変換装置は、光電変換素子、光電変換素子を用いた光電変換モジュール、および光電変換モジュールを備えた太陽電池発電システムを含む。更に、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。そして、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による光電変換装置の構成を示す平面図である。図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩにおける光電変換装置の断面図である。

図１および図２を参照して、この発明の実施の形態１による光電変換装置１０は、半導体基板１と、反射防止膜２と、パッシベーション膜３と、ｎ型非晶質半導体部４と、ｐ型非晶質半導体部５と、電極６，７と、保護膜８とを備える。

半導体基板１は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板からなる。半導体基板１は、例えば、１００〜１５０μｍの厚さを有する。そして、半導体基板１は、一方の表面にテクスチャ構造が形成されている。テクスチャ構造が形成された面を「受光面」と言う。

反射防止膜２は、半導体基板１の一方の表面（受光面）に接して配置される。

パッシベーション膜３は、半導体基板１の受光面と反対側の表面に接して配置される。

ｎ型非晶質半導体部４は、パッシベーション膜３に接して配置される。

ｐ型非晶質半導体部５は、半導体基板１の面内方向（Ｙ軸方向）においてｎ型非晶質半導体部４に隣り合って配置される。より詳しくは、ｐ型非晶質半導体部５は、半導体基板１の面内方向（Ｙ軸方向）においてｎ型非晶質半導体部４との間で所望の間隔を隔てて配置される。

そして、ｎ型非晶質半導体部４およびｐ型非晶質半導体部５は、半導体基板１の面内方向（Ｙ軸方向）において交互に配置される。

ｎ型非晶質半導体部４は、少なくとも１つのｎ型非晶質半導体層４ｎを含む。ｎ型非晶質半導体層４ｎは、ｎ型非晶質半導体層４ｎの長手方向（Ｘ軸方向）において、所望の間隔で膜厚減少領域４１を有する。膜厚減少領域４１は、ｎ型非晶質半導体層４ｎのうち、膜厚減少領域４１以外の部分よりも膜厚が薄い領域である。そして、膜厚減少領域４１は、ｎ型非晶質半導体層４ｎの幅方向（Ｙ軸方向）にｎ型非晶質半導体層４ｎを横断する。ｎ型非晶質半導体層４ｎは、少なくとも１つの膜厚減少領域４１を含んでいればよい。

ｐ型非晶質半導体部５は、少なくとも１つのｐ型非晶質半導体層５ｐを含む。ｐ型非晶質半導体層５ｐは、ｐ型非晶質半導体層５ｐの長手方向（Ｘ軸方向）において、所望の間隔で膜厚減少領域５１を有する。膜厚減少領域５１は、ｐ型非晶質半導体層５ｐのうち、膜厚減少領域５１以外の部分よりも膜厚が薄い領域である。そして、膜厚減少領域５１は、ｐ型非晶質半導体層５ｐの幅方向（Ｙ軸方向）にｐ型非晶質半導体層５ｐを横断する。ｐ型非晶質半導体層５ｐは、少なくとも１つの膜厚減少領域５１を含んでいればよい。

電極６は、ｎ型非晶質半導体層４ｎ上にｎ型非晶質半導体層４ｎに接して配置される。

電極７は、ｐ型非晶質半導体層５ｐ上にｐ型非晶質半導体層５ｐに接して配置される。

電極６がｎ型非晶質半導体層４ｎ上に配置され、電極７がｐ型非晶質半導体層５ｐ上に配置されることが好ましい。

隣り合うｎ型非晶質半導体部４ｎとｐ型非晶質半導体部５ｐとの間のギャップ領域に電極６（または電極７）が形成されると、これらの領域において、パッシベーション膜３を介してｐｎ接合のリーク電流が増大するからである。

従って、隣り合う電極６と電極７とは、Ｙ軸方向に距離Ｌだけ隔てて配置されている。距離Ｌは、例えば、約１００〜３００μｍである。

保護膜８は、ｎ型非晶質半導体層４ｎの膜厚減少領域４１、ｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域５１、および電極６，７上の領域において、ｎ型非晶質半導体層４ｎ、ｎ型非晶質半導体層４ｎの膜厚減少領域４１、ｐ型非晶質半導体層５ｐ、およびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域５１に接するとともに、電極６，７の上端の一部に重なるように配置される。

半導体基板１の裏面上の半導体層の膜厚が１０ｎｍ以下となる領域（以下、アモルファスシリコン層薄膜領域と称する）が最表面となっている場合、アモルファスシリコン層薄膜領域から水分、酸素、有機物等が混入しやすく、光電変換装置１０の劣化につながり易い。

この発明の実施の形態においては、アモルファスシリコン層薄膜領域であっても、導電層で覆われているため、影響は小さいが、アモルファスシリコン層薄膜領域に接するように保護層で被覆することによって、特性の経時変化を、より小さくすることができる。また、この膜厚減少領域において、導電層と保護層が接していることにより、界面の固定電荷によるパッシベーション効果が得られる。

この発明の実施の形態においては、このようなアモルファスシリコン層薄膜領域を、電極６，７又は保護膜８によって保護する。その結果、外部からの水分、酸素、有機物等の混入が防止され、光電変換装置１０の劣化をより抑制することができる。

保護膜８は、電極６，７の上端の一部と重なるように、形成されているため、端部からの水分、酸素、有機物等の混入がより防止される。

保護膜８は、少なくともシリコン窒化膜からなる構成が好適である。水分、酸素、有機物等の透過が少なく、混入をより防止できるためである。

図２の（ｂ）に示すように、膜厚減少領域４１，５１の各々は、ｎ型非晶質半導体層４ｎまたはｐ型非晶質半導体層５ｐの長手方向（Ｘ軸方向）に対する曲率ｒが負の領域と曲率ｒが正の領域とを有する。そして、光電変換装置１０においては、膜厚減少領域４１，５１のうち、曲率ｒが正である領域には、電極６，７が設けられない。

膜厚減少領域４１，５１は、導電層が薄いので、これらの領域において、開放電圧が低下するため、膜厚減少領域４１，５１が電極に繋がると、曲線因子が低下し、変換効率が低下するからである。

膜厚減少領域４１，５１の膜厚Ｔ１は、膜厚減少領域４１，５１が形成されていない領域の膜厚Ｔ２の１０％〜８０％の範囲の膜厚である。

このように、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐは、長手方向（Ｘ軸方向）に所望の間隔で膜厚減少領域４１，５１をそれぞれ有するが、膜厚減少領域４１，５１が膜厚減少領域４１，５１以外の領域の膜厚Ｔ２に対して１０〜８０％の膜厚Ｔ１を有する。その結果、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐは、長手方向（Ｘ軸方向）において、ひと繋がりになっているので、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐが長手方向に繋がっていない場合よりもパッシベーション効果を得ることができる。

また、膜厚減少領域４１，５１のうち、曲率ｒが正である領域に、電極６，７を設けないことにより、曲線因子が向上して、光電変換装置１０の良好な特性が得られる。膜厚減少領域４１，５１は、導電層が薄いため、開放電圧が低い部分であり、電極に接続すると、特性の低下が起こるためである。

更に、膜厚減少領域４１，５１は、ｐ型またはｎ型を示すドーパントを含む。例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）による分析結果によれば、膜厚減少領域４１，５１は、１×１０²⁰ｃｍ^-3以上のドーパント（ボロンまたはリン）を含む。

膜厚減少領域４１，５１は、ドーパントを含んだ良好な導電層であることが好ましい。膜厚減少領域４１，５１が良好な導電層であれば、導電型半導体層の電界パッシベーション効果によって、キャリアの寿命が低下せず、キャリアを電極に有効に収集できるからである。

なお、ドーパントをＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）等のＳＩＭＳ以外の方法を用いて検出してもよい。

膜厚減少領域４１，５１の下は、パッシベーション膜３の化学的なパッシベーション効果に加え、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの導電型半導体層の電界パッシベーション効果により、キャリアは、寿命が低下せず、電極に有効に収集される。

従って、膜厚減少領域４１，５１を設けずに、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐが離間している場合に比べて、曲線因子が向上して、良好な特性が得られる。

そして、膜厚減少領域４１，５１は、良好な電界パッシベーション効果が得られるように、１ｎｍ以上の膜厚を有することが好ましい。なお、膜厚減少領域４１，５１は、膜厚減少領域４１，５１以外の部分よりも膜厚が薄いので、膜厚減少領域４１，５１以外の部分の膜厚よりも厚くなることはない。

また、膜厚減少領域４１，５１は、膜厚減少領域４１，５１以外の部分よりも膜厚が薄いので、膜厚減少領域４１，５１が設けられていない一繋がりのｎ型非晶質半導体層およびｐ型非晶質半導体層が形成される場合に比べ、半導体基板１に印加される応力が軽減され、半導体基板１の反りや撓みが抑制される。

光電変換装置１０においては、Ｘ軸方向における膜厚減少領域４１の位置は、Ｘ軸方向における膜厚減少領域５１の位置と異なる。このように膜厚減少領域４１の位置を膜厚減少領域５１の位置と異なることにすることで、同じ位置とする場合よりも、半導体基板１に印加される応力が軽減され、半導体基板１の反りや撓みを抑制できる。そして、膜厚減少領域４１，５１のＸ軸方向における長さは、例えば、２ｍｍ以下であり、半導体基板１で発生するキャリア（電子および正孔）の拡散長（例えば、約２ｍｍ）よりも短い。従って、膜厚減少領域４１，５１の下の領域におけるキャリアの再結合が抑制され、キャリアの収集効率を向上させることができる。

反射防止膜２は、例えば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる。そして、シリコン酸化膜が半導体基板１に接して配置され、シリコン窒化膜がシリコン酸化膜に接して配置される。シリコン酸化膜は、例えば、２０ｎｍの膜厚を有し、シリコン窒化膜は、例えば、６０ｎｍの膜厚を有する。

パッシベーション膜３は、例えば、非晶質シリコン、非晶質シリコンの酸化物、非晶質シリコンの窒化物、非晶質シリコンの酸窒化物、および多結晶シリコンのいずれかからなる。

実施の形態１においては、パッシベーション膜３は、シリコン酸化膜からなる。そして、パッシベーション膜３は、シリコンの熱酸化膜からなっていてもよいし、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法等の気相成膜法によって形成されたシリコンの酸化物からなっていてもよい。

パッシベーション膜３は、例えば、１０ｎｍ以下の膜厚を有する。パッシベーション膜３の膜厚が１０ｎｍよりも薄くなるとパッシベーション性は低下するが、パッシベーション膜３の膜厚を厚くすると直列抵抗成分が高くなる。そのため、パッシベーション性及び直列抵抗成分を考慮すると、パッシベーション膜３の膜厚は、１０ｎｍ以下が望ましい。

ｎ型非晶質半導体層４ｎは、ｎ型の導電型を有し、水素を含有する非晶質半導体層である。ｎ型非晶質半導体層４ｎは、例えば、ｎ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンゲルマニウム、ｎ型非晶質ゲルマニウム、ｎ型非晶質シリコンカーバイド、ｎ型非晶質シリコンナイトライド、ｎ型非晶質シリコンオキサイド、ｎ型非晶質シリコンオキシナイトライド、およびｎ型非晶質シリコンカーボンオキサイド等からなる。

ｎ型非晶質半導体層４ｎは、例えば、ｎ型ドーパントとしてリン（Ｐ）を含む。

そして、ｎ型非晶質半導体層４ｎの膜厚は、例えば、５〜２０ｎｍである。

ｐ型非晶質半導体層５ｐは、ｐ型の導電型を有し、水素を含有する非晶質半導体層である。ｐ型非晶質半導体層５ｐは、例えば、ｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンゲルマニウム、ｐ型非晶質ゲルマニウム、ｐ型非晶質シリコンカーバイド、ｐ型非晶質シリコンナイトライド、ｐ型非晶質シリコンオキサイド、ｐ型非晶質シリコンオキシナイトライド、およびｐ型非晶質シリコンカーボンオキサイド等からなる。

ｐ型非晶質半導体層５ｐは、例えば、ｐ型ドーパントとしてボロン（Ｂ）を含む。

そして、ｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚は、例えば、５〜２０ｎｍである。

電極６，７は、例えば、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｐｔ（プラチナ）、Ａｕ（金）、Ｔｉ（チタン）等の金属、ＩＴＯ等の酸化物導電体膜、又はこれらの金属の合金、又はこれら金属の積層膜で構成されている。電極６，７は、導電率の高い金属により構成されていることが好ましい。電極６，７の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜１μｍ程度である。

上記の例では、半導体基板１の表面が平坦である場合について説明したが、実際には、半導体基板１には、ダメージ層を除去するために行うエッチングの影響等によって、テクスチャが形成されていない面にも、１μｍ程度の凹凸が存在する場合がある。ここで、半導体基板１の表面に凹凸がある場合の非晶質半導体層の膜厚の測定方法について説明する。

図３は、半導体基板１の表面に凹凸がある場合の非晶質半導体層の膜厚の測定方法を説明するための図である。

表面に凹凸が形成されている半導体基板１上に、パッシベーション膜３を形成し、パッシベーション膜３上に、膜厚減少領域４１を有するｎ型非晶質半導体層４ｎ、または膜厚減少領域５１を有するｐ型非晶質半導体層５ｐを形成する。

そして、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、その半導体基板１の断面写真を撮影する。撮影結果から、パッシベーション膜３と半導体基板１との界面を容易に確認することができる。

図３の（ａ）は、パッシベーション膜３と半導体基板１の表面との界面Ｓからｎ型非晶質半導体層４ｎまたはｐ型非晶質半導体層５ｐの表面までの膜厚ｈを測定した結果を表す模式図である。

図３の（ａ）に示す各膜厚ｈをプロットし直すことにより、図３の（ａ）に示す各膜厚ｈを、図３の（ｂ）に示すように表すことができる。つまり、半導体基板１の表面が略平坦なものとして非晶質半導体層（ｎ型非晶質半導体層、ｐ型非晶質半導体層）の膜厚を容易に特定することができる。

また、半導体基板１の両面にテクスチャが形成されている基板を用いた場合においても、上記と同様の方法でテクスチャ上の膜厚を測定してプロットし直すことで、膜厚減少領域を判断することができる。

なお、シリコンウェハーのテクスチャ構造が形成されていない面は、最大で２μｍ程度の高低差を有するが、テクスチャ構造が形成された面（最大で数１０μｍの高低差）に比べると、高低差が非常に小さく、ほぼフラットである。

従って、後述する配線シート等の外部配線とのコンタクトのし易さ、および電極６，７間の短絡の生じ難さを考慮すると、パッシベーション膜３、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐ等は、本来、比較的フラットである裏面（テクスチャ構造が形成されていない面）上に形成されるのが好ましい。

しかし、入射光を効率良く半導体基板１に閉じ込めるためには、半導体基板１の裏面にも、テクスチャ構造が形成されることが好ましく、更に、半導体基板１の裏面にテクスチャ構造を有することで、半導体基板１の表面積が増加し（１．７倍程度）、コンタクト抵抗を下げることができる。

また、半導体基板１の片面にだけ、テクスチャ構造を有する場合には、異方性エッチングを行う際、テクスチャを形成しない面を保護する工程が必要となる。一方、半導体基板１の両面にテクスチャ構造を形成する場合には、半導体基板１の両面を保護する必要がないので、プロセス工数を低減することができる。

次に、光電変換装置１０の導電部の構成について説明する。

図４は、この発明の実施の形態における配線シートの一部を拡大した模式図である。図５は，光電変換装置(導電部を含む)の断面を示す模式図である。また、図６は，光電変換装置(導電部を含む)の他の方向の断面を示す模式図である。図７は、ワイヤーグリッドを用いた光電変換装置(導電部を含む)の断面を示す模式図である。

光電変換装置１０の導電部を形成する際、光電変換装置１０を配線回路と電気的に接続する。外部配線回路は、たとえば、図４に示す配線シートを用いることができる。また、他の方法として、ワイヤーグリッドを用いた接続とすることもできる。

図４を参照して、配線シート３０は、絶縁性基板３１と、ｎ型用配線材３２ｎと、ｐ型用配線材３２ｐとを備える。ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐは、絶縁性基板３１の上に形成される。

絶縁性基板３１は、絶縁性の材料であればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリイミド等を用いてもよい。絶縁性基板３１の膜厚は、特に限定されないが、２５μｍ以上、１５０μｍ以下程度が好ましい。また、絶縁性基板３１は、１層構造でもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。

ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐは、櫛歯形状を有し、所定の間隔を隔てて交互に配置されている。光電変換装置１０の裏面に形成された電極６および電極７は、それぞれ、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐと接合される（図５および図６参照）。

絶縁性基板３１の表面には、接続用配線（図示略）が形成されている。接続用配線によって、隣り合う光電変換装置１０のｎ型用配線材３２ｎとｐ型用配線材３２ｐとが電気的に接続され、配線シート３０上の隣り合う光電変換装置１０は、互いに電気的に接続されている。これにより、光電変換装置１０の受光面に光が入射することによって発生した電流を、ｐ型用配線材３２ｐおよびｎ型用配線材３２ｎを介して外部に取り出すことができる。

ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐは、導電性の材料で構成されていればよく、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ等のいずれかの金属でもよいし、または、これらのいずれかの金属を主成分とする合金等であってもよい。

ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐの膜厚は、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐの膜厚が１０μｍよりも薄くなると配線抵抗が高くなることがある。また、１００μｍよりも厚くなると、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐと光電変換装置１０とを貼り合せる際に熱をかける必要がある。その結果、１００μｍよりも厚くなると、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐと、光電変換装置１０の半導体基板１との熱膨張係数の違いなどにより、配線シート３０の反りが大きくなるため、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐの膜厚は、１００μｍ以下がより好ましい。

また、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐの表面の一部には、ニッケル、金、白金、パラジウム、銀、錫、インジウム、ＩＴＯなどの導電性材料が形成されていてもよい。このように構成することで、ｎ型用配線材３２ｎと光電変換装置１０の電極６との電気的接続、およびｐ型用配線材３２ｐと光電変換装置１０の電極７との電気的接続が良好となり、ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐの耐候性が向上する。ｎ型用配線材３２ｎおよびｐ型用配線材３２ｐは、１層構造でもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。

このように、複数の光電変換装置１０は、配線シート３０上に配置され、光電変換モジュールを構成する。

図８は、ｐ型非晶質半導体層５ｐを形成するためのメタルマスクの平面図である。

図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示す線ＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢにおけるメタルマスクの断面図である。

図８を参照して、メタルマスク２００は、ｐ型非晶質半導体層５ｐを形成するための複数の開口領域２０１を有する。

複数の開口領域２０１は、Ｙ軸方向に一定の間隔を隔てて配置されている（図８の（ａ）参照）。Ｙ軸方向に隣り合う開口領域２０１と開口領域２０１の間隔ＧＡは、約２ｍｍ以下である。

開口領域２０１は、膜厚減少領域５１以外のｐ型非晶質半導体層５ｐを形成するための開口部２０１Ａと、膜厚減少領域５１を形成するための凸部２０１Ｂとを有する。

凸部２０１Ｂは、深さ（Ｚ軸方向の長さ）が、開口部２０１ＡのＺ軸方向の長さの約１／２となるようにハーフエッチングされている。

このように、凸部２０１Ｂが設けられることにより、開口領域２０１は、区切られ、開口部２０１Ａの長辺と短辺の長さの比（アスペクト比）を小さくすることができる。そして、開口部２０１Ａのアスペクト比は、３００以下が好ましい。その結果、メタルマスク２００の機械的強度が増し、メタルマスクの洗浄や加熱を行った場合でも、メタルマスク２００の反りを抑制することができる。

また、プラズマＣＶＤ法を用いてｐ型非晶質半導体層５ｐを成膜することにより、ハーフエッチングされた凸部２０１Ｂの下側に反応ガスが回り込み、開口部２０１Ａに成膜されるｐ型非晶質半導体層５ｐよりも膜厚が薄い膜厚減少領域５１のｐ型非晶質半導体層５ｐが凸部２０１Ｂの下側に成膜される。なお、凸部２０１Ｂの大きさにもよるが、凸部２０１Ｂの下側に成膜されるｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚は、開口部２０１Ａに成膜されるｐ型非晶質半導体層５ｐの１０％〜８０％程度である。

メタルマスク２００は、ステンレス鋼、銅、ニッケル、ニッケルを含む合金（例えば、ＳＵＳ４３０、４２アロイ、又はインバー材等）、モリブデン等の金属で構成されていてもよい。メタルマスク２００に代えて、ガラス、セラミック（アルミナ、ジルコニア等）、有機フィルム等で構成されたマスクを用いてもよい。また、半導体基板をエッチングしたマスクを用いてもよい。また、メタルマスク２００の厚さは、例えば、５０μｍ〜３００μｍ程度が好ましい。この場合、メタルマスク２００が磁力で曲がったり、浮いたりし難い。

半導体基板１の熱膨張係数と、原料コストとを考慮すると、メタルマスク２００は、４２アロイがより好ましい。メタルマスク２００の厚さに関し、製造コストを考慮すると、メタルマスク２００を１回で使い捨てることは問題となる。メタルマスク２００を何度も使用することによって生産のランニングコストを抑制することができるため、メタルマスク２００を再生して多数回使用することが好ましい。この場合、メタルマスク２００に付着する成膜物を、弗酸やＮａＯＨを用いて除去する。

図９は、ｎ型非晶質半導体層４ｎを形成するためのメタルマスクの平面図である。図９を参照して、メタルマスク３００は、ｎ型非晶質半導体層４ｎを形成するための複数の開口領域３０１を有する。

メタルマスク３００の詳細な説明は、図８に示すメタルマスク２００の詳細な説明と同じであり、開口領域２０１、開口部２０１Ａおよび凸部２０１Ｂをそれぞれ開口領域３０１、開口部３０１Ａおよび凸部３０１Ｂと読み替え、ｐ型非晶質半導体層５ｐをｎ型非晶質半導体層４ｎと読み替え、膜厚減少領域５１を膜厚減少領域４１と読み替えればよい。

なお、メタルマスク３００において、Ｙ軸方向に隣り合う開口部３０１Ａの間隔ＧＡは、約５００〜１５００μｍである。

図１０は、電極６，７を形成するためのメタルマスクの平面図である。図１０を参照して、メタルマスク４００は、電極６を形成するための複数の開口部４０１ｎと、電極７を形成するための複数の開口部４０１ｐとを有する。開口部４０１ｐ，４０１ｎのアスペクト比は、３００以下が好ましい。

メタルマスク４００は、上述のメタルマスク２００，３００と同様、金属、セラミック、ガラス、有機物等の材料が用いられる。メタルマスク４００に用いられる材料や加工方法によって、メタルマスク４００を用いて形成された電極６，７の端部は、メタルマスク４００の開口部４０１ｐ，４０１ｎのように角張った形状になりにくい場合がある。

図１１から図１４は、それぞれ、図１に示す光電変換装置１０の製造方法を示す第１から第４の工程図である。

図１１を参照して、光電変換装置１０の製造が開始されると、バルクのシリコンからワイヤーソーによって１００〜３００μｍの厚さを有するウェハを切り出す。そして、ウェハの表面のダメージ層を除去するためのエッチングと、厚さを調整するためのエッチングとを行い、半導体基板１’を準備する（図１１の工程（ａ）参照）。

そして、半導体基板１’の一方の面に保護膜２０を形成する（図１１の工程（ｂ）参照）。保護膜２０は、例えば、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜からなる。

その後、保護膜２０が形成された半導体基板１’をＮａＯＨおよびＫＯＨ等のアルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ：１〜５ｗｔ％、イソプロピルアルコール：１〜１０ｗｔ％の水溶液）を用いてエッチングする。これによって、保護膜２０が形成された半導体基板１’の面と反対側の表面が異方性エッチングされ、ピラミッド形状のテクスチャ構造が形成される。そして、保護膜２０を除去することによって半導体基板１が得られる（図１１の工程（ｃ）参照）。

引き続いて、半導体基板１の表面を熱酸化して酸化膜１１を半導体基板１の受光面に形成するとともにパッシベーション膜３を半導体基板１の裏面（受光面と反対側の表面）に形成する（図１１の工程（ｄ）参照）。

半導体基板１の酸化は、ウェット処理および熱酸化のいずれでもよい。ウェット酸化の場合は、例えば、半導体基板１を過酸化水素、硝酸およびオゾン水等に浸漬し、その後、ドライ雰囲気中で８００〜１０００℃で半導体基板１を加熱する。また、熱酸化の場合、例えば、酸素または水蒸気の雰囲気中で半導体基板１を９００〜１０００℃に加熱する。

図１１の工程（ｄ）の後、スパッタリング法、ＥＢ（Electron Beam）蒸着およびＴＥＯＳ法等を用いて酸化膜１１に接してシリコン窒化膜１２を形成する。これによって、反射防止膜２が半導体基板１の受光面に形成される（図１２の工程（ｅ）参照）。

図１２の工程（ｅ）の後、半導体基板１をプラズマ装置の反応室に入れ、上述したメタルマスク２００を半導体基板１のパッシベーション膜３上に配置する（図１２の工程（ｆ）参照）。

そして、半導体基板１の温度を１５０〜２１０℃に設定し、０〜１００ｓｃｃｍの水素（Ｈ₂）ガス、４０ｓｃｃｍのＳｉＨ₄ガス、および４０ｓｃｃｍのジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）ガスを反応室に流し、反応室の圧力を４０〜１２０Ｐａに設定する。その後、ＲＦパワー密度が５〜１５ｍＷ／ｃｍ²である高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）を平行平板電極に印加する。なお、Ｂ₂Ｈ₆ガスは、水素によって希釈されており、Ｂ₂Ｈ₆ガスの濃度は、例えば、２％である。

これによって、メタルマスク２００によって覆われていないパッシベーション膜３の領域にｐ型非晶質シリコンが堆積され、ｐ型非晶質半導体層５ｐがパッシベーション膜３上に形成される（図１２の工程（ｇ）参照）。この場合、メタルマスク２００上にも、ｎ型非晶質シリコン３１が堆積する。

図１２の工程（ｇ）の後、メタルマスク２００に代えてメタルマスク３００をパッシベーション膜３およびｐ型非晶質半導体層５ｐ上に配置する（図１３の工程（ｈ）参照）。

なお、図１３の工程（ｈ）においては、メタルマスク３００は、パッシベーション膜３から離れているように図示されているが、ｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚は、上述したように５〜２０ｎｍと非常に薄いので、実際には、メタルマスク３００は、パッシベーション膜３に近接して配置されている。

そして、半導体基板１の温度を約１７０℃に設定し、０〜１００ｓｃｃｍのＨ₂ガス、４０ｓｃｃｍのＳｉＨ₄ガス、および４０ｓｃｃｍのホスフィン（ＰＨ₃）ガスを反応室に流し、反応室の圧力を４０〜２００Ｐａに設定する。その後、ＲＦパワー密度が約８．３３ｍＷ／ｃｍ²である高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）を平行平板電極に印加する。なお、ＰＨ₃ガスは、水素によって希釈されており、ＰＨ₃ガスの濃度は、例えば、１％である。

これによって、メタルマスク３００によって覆われていないパッシベーション膜３の領域にｎ型非晶質シリコンが堆積され、ｎ型非晶質半導体層４ｎがパッシベーション膜３上に形成される（図１３の工程（ｉ）参照）。この場合、メタルマスク３００上にも、ｎ型非晶質シリコン３２が堆積する。

ｎ型非晶質半導体層４ｎを堆積した後、メタルマスク３００を除去すると、半導体基板１の面内方向に交互に配置されたｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐがパッシベーション膜３上に形成された状態になる（図１３の工程（ｊ）参照）。

図１３の工程（ｊ）の後、開口部４０１ｎ，４０１ｐがそれぞれｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐ上に位置するようにメタルマスク４００を配置する（図１４の工程（ｋ）参照）。

そして、メタルマスク４００を介して電極６，７をそれぞれｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐ上に形成する（図１４の工程（ｌ）参照）。電極６，７の膜厚は、５０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがさらに好ましい。電極６，７が厚くなると、半導体基板１にかかる応力が強くなり、半導体基板１の反りの原因となるからである。

次に、保護膜８を成膜する。保護膜８の成膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて以下のようにして行う。半導体基板１の裏面側にＳｉＮを堆積し、電極６，７上の所定領域を除いた領域にレジストを塗布し、フッ酸によりエッチングを行う。レジストは、インクジェット又はスクリーン印刷によって塗布してもよい。これにより、電極６，７上の所定領域を除いた領域に保護膜８が形成される。これによって、光電変換装置１０が完成する（図１４の工程（ｍ）参照）。

図１５は、保護膜８を形成するためのメタルマスクの平面図である。図１６は、光電変換装置１０の裏面側の平面図である。

実施の形態１においては、メタルマスクを用いて保護膜８を形成してもよい。

図１５を参照して、メタルマスク５００は、保護膜８を形成するための複数の開口部５０１Ａを有する。複数の開口部５０１Ａは、長辺がＸ軸に平行な矩形形状を有し、Ｙ軸方向に沿って配列されている。複数の開口部５０１ＡのＸ軸方向の長さは略同じであるが、複数の開口部５０１ＡのＹ軸方向の長さより、両端に配置されている開口部５０１Ｃの方が、内側に配置されている開口部５０１Ａよりも長い。

開口領域５０１は、膜厚減少領域４１，５１を被覆するための凹部５０１Ｂを有する。

凹部５０１Ｂは、深さ（Ｚ軸方向の長さ）が、開口部５０１ＡのＺ軸方向の長さの約１／２のとなるようにハーフエッチングされている。

メタルマスク５００を用いた保護膜８の成膜は、以下のようにして行う。電極６，７の形成後、半導体基板１の裏面側にメタルマスク５００を配置し、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＮを成膜する。これにより、開口部５０１Ａの部分にＳｉＮが堆積し、保護膜８が形成される。また、ハーフエッチングされた凹部５０１Ｂの下側に反応ガスが回り込み、保護膜８が凹部５０１Ｂの下側にも成膜される。

なお、凹部５０１Ｂの大きさにもよるが、凹部５０１Ｂの下側に成膜される保護膜８の膜厚は、開口部５０１Ａに成膜される保護膜８の２０％〜８０％程度であってもよい。

このようにメタルマスク５００を用いてＳｉＮを成膜することにより、図１６に示すように、半導体基板１の裏面側には、電極６，７の一部の領域を除き、保護膜８が形成される。つまり、図１４の工程（ｍ）に示すように、電極６，７の上端の一部と重なるように保護膜８が形成される。これにより、電極６，７、ｎ型非晶質半導体層４ｎ、およびｐ型非晶質半導体層５ｐのいずれによっても覆われていないパッシベーション膜３の領域、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚が減少する領域は、保護膜８によって覆われる。

なお、この例では、電極６，７上の一部を除き、半導体基板１の略全面が保護膜８によって覆われる例を示しているが、保護膜８は、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域４１，５１の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率ｒが正の領域、およびパッシベーション膜３の領域に形成されていればよい。

上記の例では、保護膜８の材料としてＳｉＮを用いる場合が好適であるが、保護膜８の材料として、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯ、ＴｉＯ等を用いてもよい。

また、上述した方法によって光電変換装置１０を製造した場合、ｎ型非晶質半導体層４ｎとｐ型非晶質半導体層５ｐとは、重ならなくてもよいし、ｎ型非晶質半導体層４ｎとｐ型非晶質半導体層５ｐとの一部が重なってもよい。

ｎ型非晶質半導体層４ｎとｐ型非晶質半導体層５ｐとが重ならない場合、ｐ型非晶質半導体層５ｐとｎ型非晶質半導体層４ｎは、間隔Ｋを隔てて形成される。間隔Ｋは、例えば、約０〜１００μｍである。ｐ型非晶質半導体層５ｐとｎ型非晶質半導体層４ｎとの間の領域は、パッシベーション膜３によってパッシベーションされているため、半導体基板１中で発生したキャリアは、殆ど消滅しないが、パッシベーション膜３が剥き出しであれば、作製中に、または作製後に徐々に特性低下が起こるので、ｎ型非晶質半導体層４ｎとｐ型非晶質半導体層５ｐとが重なる構成、または、シリコン酸化膜などの保護層で保護されることが望ましい。

ｎ型非晶質半導体層４ｎとｐ型非晶質半導体層５ｐとが一部重なる場合、ｐ型非晶質半導体層５ｐとｎ型非晶質半導体層４ｎとの間に、これらの半導体層が一部重なるオーバーラップ領域が形成される。しかしながら、ｐ型非晶質半導体層５ｐとｎ型非晶質半導体層４ｎは、導電率が低いため、ｐ型非晶質半導体層５ｐとｎ型非晶質半導体層４ｎとの間で電流は流れず、ｐｎ接合の短絡は生じない。

また、上記においては、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの両方に膜厚減少領域４１，５１が形成されると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの少なくとも一方に膜厚減少領域が形成されていればよい。

上述したように、光電変換装置１０は、膜厚減少領域４１を長手方向に所望の間隔で配置したｎ型非晶質半導体層４ｎを含むｎ型非晶質半導体部４と、膜厚減少領域５１を長手方向に所望の間隔で配置したｐ型非晶質半導体層５ｐを含むｐ型非晶質半導体部５と、ｎ型非晶質半導体層４ｎ上に配置された電極６と、ｐ型非晶質半導体層５ｐ上に配置された電極７と、ｎ型非晶質半導体層４ｎの膜厚減少領域４１のうち、長手方向に対する曲率ｒが正である領域と、ｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域５１のうち、長手方向に対する曲率ｒが正である領域とに接して配置された保護膜８とを備え、膜厚減少領域４１，５１の曲率ｒが正である領域には、電極が設けられていない。

その結果、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐは、長手方向に繋がっているので、長手方向に繋がっていないｎ型非晶質半導体層およびｐ型非晶質半導体層を用いた場合よりも、パッシベーション効果を得ることができる。

また、膜厚減少領域４１，５１の曲率ｒが正である領域には、電極が設けられていないので、膜厚減少領域４１，５１における特性の低下が起きない。

従って、光電変換装置１０の変換効率を向上できる。

光電変換装置１０の製造に用いるメタルマスク２００，３００，４００は、上述したように、３００以下のアスペクト比を有する開口部２０１Ａ，３０１Ａ，４０１ｎ，４０１ｐを備えるので、磁場を用いてメタルマスク２００，３００，４００を半導体基板１に密着させる際、メタルマスク２００，３００，４００が磁場の影響によって撓みにくく、一定の精度でメタルマスク２００，３００，４００を半導体基板１に密着させることができる。

その結果、メタルマスク２００，３００，４００を用いて、所望の形状を有するｎ型非晶質半導体層４ｎ、ｐ型非晶質半導体層５ｐおよび電極６，７を形成することができる。

［実施の形態２］
図１７は、実施の形態２による光電変換装置の構成を示す概略図である。図１７を参照して、実施の形態２による光電変換装置１０Ａは、図１および図２に示す光電変換装置１０のパッシベーション膜３をパッシベーション膜３Ａに代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。

パッシベーション膜３Ａは、ｉ型非晶質半導体層からなる。ｉ型非晶質半導体層は、実質的に真性で水素を含有する非晶質半導体層である。

ｉ型非晶質半導体層は、例えば、ｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンゲルマニウム、ｉ型非晶質ゲルマニウム、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキシナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイド、ｉ型非晶質シリコンカーボンオキサイド等からなる。

パッシベーション膜３Ａの膜厚は、例えば、１〜１０ｎｍである。

パッシベーション膜３Ａとしてｉ型非晶質半導体層を用いた場合、パッシベーション膜３Ａを形成する工程の後の工程で、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐが低温で形成され、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐは、水素を含んでいるので、パッシベーション効果が高い。

従って、上述した膜厚減少領域４１，５１による電界パッシベーション効果も、より期待できるので、光電変換装置１０Ａの変換効率を更に向上できる。

光電変換装置１０Ａは、図１１から図１４に示す工程（ａ）〜工程（ｍ）の工程（ｄ）を反射防止膜２を形成する工程に代え、工程（ｅ）をパッシベーション膜３Ａを形成する工程に代えた工程図に従って製造される。

パッシベーション膜３Ａは、次の方法によって形成される。パッシベーション膜３Ａを構成するｉ型非晶質半導体層は、プラズマＣＶＤ法によって形成される。

より具体的には、基板温度：１３０〜２１０℃、水素ガス流量：０〜１００ｓｃｃｍ、シランガス流量：４０ｓｃｃｍ、圧力：４０〜１２０Ｐａ、ＲＦパワー密度：５〜１５ｍＷ／ｃｍ²の条件下でプラズマＣＶＤ法によってｉ型非晶質半導体層を堆積する。

光電変換装置１０Ａにおいては、パッシベーション効果の更なる向上によって、光電変換装置１０よりも変換効率を高くできる。

実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。

［実施の形態３］
図１８は、この実施の形態による光電変換装置を備える光電変換モジュールの構成を示す概略図である。図１８を参照して、光電変換モジュール１０００は、複数の光電変換装置１００１と、カバー１００２と、出力端子１００３，１００４とを備える。

複数の光電変換装置１００１は、アレイ状に配置され、直列に接続される。なお、複数の光電変換装置１００１は、直列に接続される代わりに、並列接続されてもよく、直列と並列を組み合わせて接続されてもよい。

そして、複数の光電変換装置１００１の各々は、光電変換装置１０，１０Ａのいずれかからなる。

カバー１００２は、耐候性のカバーからなり、複数の光電変換装置１００１を覆う。カバー１００２は、例えば、光電変換装置１００１の受光面側に設けられた透明基材（例えば、ガラス等）と、光電変換装置１００１の受光面側と反対の裏面側に設けられた裏面基材（たとえば、ガラス、樹脂シート等）と、透明基材と裏面基材との間の隙間を埋める封止材（例えば、ＥＶＡ等）とを含む。

出力端子１００３は、直列に接続された複数の光電変換装置１００１の一方端に配置される光電変換装置１００１に接続される。

出力端子１００４は、直列に接続された複数の光電変換装置１００１の他方端に配置される光電変換装置１００１に接続される。

上述したように、光電変換装置１０，１０Ａは、変換効率および防湿性に優れる。

従って、光電変換モジュール１０００の変換効率および防湿性を向上できる。

なお、光電変換モジュール１０００に含まれる光電変換装置１００１の数は、２以上の任意の整数である。

また、実施の形態３による光電変換モジュールは、図１８に示す構成に限らず、光電変換装置１０，１０Ａのいずれかを用いる限り、どのような構成であってもよい。

［実施の形態４］
図１９は、この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。

図１９を参照して、太陽光発電システム１１００は、光電変換モジュールアレイ１１０１と、接続箱１１０２と、パワーコンディショナー１１０３と、分電盤１１０４と、電力メーター１１０５とを備える。

接続箱１１０２は、光電変換モジュールアレイ１１０１に接続される。パワーコンディショナー１１０３は、接続箱１１０２に接続される。分電盤１１０４は、パワーコンディショナー１１０３および電気機器１１１０に接続される。電力メーター１１０５は、分電盤１１０４および系統連系に接続される。

光電変換モジュールアレイ１１０１は、太陽光を電気に変換して直流電力を発電し、その発電した直流電力を接続箱１１０２に供給する。

接続箱１１０２は、光電変換モジュールアレイ１１０１が発電した直流電力を受け、その受けた直流電力をパワーコンディショナー１１０３へ供給する。

パワーコンディショナー１１０３は、接続箱１１０２から受けた直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を分電盤１１０４に供給する。

分電盤１１０４は、パワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力および／または電力メーター１１０５を介して受けた商用電力を電気機器１１１０へ供給する。また、分電盤１１０４は、パワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力が電気機器１１１０の消費電力よりも多いとき、余った交流電力を電力メーター１１０５を介して系統連系へ供給する。

電力メーター１１０５は、系統連系から分電盤１１０４へ向かう方向の電力を計測するとともに、分電盤１１０４から系統連系へ向かう方向の電力を計測する。

図２０は、図１９に示す光電変換モジュールアレイ１１０１の構成を示す概略図である。

図２０を参照して、光電変換モジュールアレイ１１０１は、複数の光電変換モジュール１１２０と、出力端子１１２１，１１２２とを含む。

複数の光電変換モジュール１１２０は、アレイ状に配列され、直列に接続される。なお、複数の光電変換モジュール１１２０は、直列に接続される代わりに、並列接続されてもよく、直列と並列を組み合わせて接続されてもよい。そして、複数の光電変換モジュール１１２０の各々は、図１８に示す光電変換モジュール１０００からなる。

出力端子１１２１は、直列に接続された複数の光電変換モジュール１１２０の一方端に位置する光電変換モジュール１１２０に接続される。

出力端子１１２２は、直列に接続された複数の光電変換モジュール１１２０の他方端に位置する光電変換モジュール１１２０に接続される。

なお、光電変換モジュールアレイ１１０１に含まれる光電変換モジュール１１２０数は、２以上の任意の整数である。

太陽光発電システム１１００における動作を説明する。光電変換モジュールアレイ１１０１は、太陽光を電気に変換して直流電力を発電し、その発電した直流電力を接続箱１１０２を介してパワーコンディショナー１１０３へ供給する。

パワーコンディショナー１１０３は、光電変換モジュールアレイ１１０１から受けた直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を分電盤１１０４へ供給する。

分電盤１１０４は、パワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力が電気機器１１１０の消費電力以上であるとき、パワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力を電気機器１１１０に供給する。そして、分電盤１１０４は、余った交流電力を電力メーター１１０５を介して系統連系へ供給する。

また、分電盤１１０４は、パワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力が電気機器１１１０の消費電力よりも少ないとき、系統連系から受けた交流電力およびパワーコンディショナー１１０３から受けた交流電力を電気機器１１１０へ供給する。

太陽光発電システム１１００は、上述したように、変換効率および防湿性に優れた光電変換装置１０，１０Ａのいずれかを備えている。

従って、太陽光発電システム１１００の変換効率および防湿性を改善できる。

図２１は、この実施の形態による光電変換装置を備える別の太陽光発電システムの構成を示す概略図である。

この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムは、図２１に示す太陽光発電システム１１００Ａであってもよい。

図２１を参照して、太陽光発電システム１１００Ａは、図１９に示す太陽光発電システム１１００に蓄電池１１０６を追加したものである、その他は、太陽光発電システム１１００と同じである。

蓄電池１１０６は、パワーコンディショナー１１０３に接続される。

太陽光発電システム１１００Ａにおいては、パワーコンディショナー１１０３は、接続箱１１０２から受けた直流電力の一部または全部を適切に変換して蓄電池１１０６に蓄電する。

パワーコンディショナー１１０３は、その他、太陽光発電システム１１００における動作と同じ動作を行う。

蓄電池１１０６は、パワーコンディショナー１１０３から受けた直流電力を蓄電する。また、蓄電池１１０６は、光電変換モジュールアレイ１１０１の発電量および／または電気機器１１１０の電力消費量の状況に応じて、蓄電した電力を、適宜、パワーコンディショナー１１０３へ供給する。

このように、太陽光発電システム１１００Ａは、蓄電池１１０６を備えているので、日照量の変動による出力変動を抑制できるとともに、日照のない時間帯であっても、蓄電池１１０６に蓄電された電力を電気機器１１１０に供給することができる。

なお、蓄電池１１０６は、パワーコンディショナー１１０３に内蔵されていてもよい。

また、実施の形態４による太陽光発電システムは、図１９，２０に示す構成または図２０，２１に示す構成に限らず、光電変換装置１０，１０Ａのいずれかを用いる限り、どのような構成であってもよい。

［実施の形態５］
図２２は、この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。

図２２を参照して、太陽光発電システム１２００は、サブシステム１２０１〜１２０ｎ（ｎは２以上の整数）と、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎと、変圧器１２２１とを備える。太陽光発電システム１２００は、図１９，２１に示す太陽光発電システム１１００，１１００Ａよりも規模が大きい太陽光発電システムである。

パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎは、それぞれ、サブシステム１２０１〜１２０ｎに接続される。

変圧器１２２１は、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎおよび系統連系に接続される。

サブシステム１２０１〜１２０ｎの各々は、モジュールシステム１２３１〜１２３ｊ（ｊは２以上の整数）からなる。

モジュールシステム１２３１〜１２３ｊの各々は、光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉ（ｉは２以上の整数）と、接続箱１３１１〜１３１ｉと、集電箱１３２１とを含む。

光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉの各々は、図２０に示す光電変換モジュールアレイ１１０１と同じ構成からなる。

接続箱１３１１〜１３１ｉは、それぞれ、光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉに接続される。

集電箱１３２１は、接続箱１３１１〜１３１ｉに接続される。また、サブシステム１２０１のｊ個の集電箱１３２１は、パワーコンディショナー１２１１に接続される。サブシステム１２０２のｊ個の集電箱１３２１は、パワーコンディショナー１２１２に接続される。以下、同様にして、サブシステム１２０ｎのｊ個の集電箱１３２１は、パワーコンディショナー１２１ｎに接続される。

モジュールシステム１２３１のｉ個の光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉは、太陽光を電気に変換して直流電力を発電し、その発電した直流電力をそれぞれ接続箱１３１１〜１３１ｉを介して集電箱１３２１へ供給する。モジュールシステム１２３２のｉ個の光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉは、太陽光を電気に変換して直流電力を発電し、その発電した直流電力をそれぞれ接続箱１３１１〜１３１ｉを介して集電箱１３２１へ供給する。以下、同様にして、モジュールシステム１２３ｊのｉ個の光電変換モジュールアレイ１３０１〜１３０ｉは、太陽光を電気に変換して直流電力を発電し、その発電した直流電力をそれぞれ接続箱１３１１〜１３１ｉを介して集電箱１３２１へ供給する。

そして、サブシステム１２０１のｊ個の集電箱１３２１は、直流電力をパワーコンディショナー１２１１へ供給する。

サブシステム１２０２のｊ個の集電箱１３２１は、同様にして直流電力をパワーコンディショナー１２１２へ供給する。

以下、同様にして、サブシステム１２０ｎのｊ個の集電箱１３２１は、直流電力をパワーコンディショナー１２１ｎへ供給する。

パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎは、それぞれ、サブシステム１２０１〜１２０ｎから受けた直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を変圧器１２２１へ供給する。

変圧器１２２１は、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎから交流電力を受け、その受けた交流電力の電圧レベルを変換して系統連系へ供給する。

太陽光発電システム１２００は、上述したように、変換効率および防湿性に優れた光電変換装置１０，１０Ａのいずれかを備えている。

従って、太陽光発電システム１２００の変換効率および防湿性を改善できる。

図２３は、この実施の形態による光電変換装置を備える別の太陽光発電システムの構成を示す概略図である。

この実施の形態による光電変換装置を備える太陽光発電システムは、図２３に示す太陽光発電システム１２００Ａであってもよい。

図２３を参照して、太陽光発電システム１２００Ａは、図２２に示す太陽光発電システム１２００に蓄電池１２４１〜１２４ｎを追加したものであり、その他は、太陽光発電システム１２００と同じである。

蓄電池１２４１〜１２４ｎは、それぞれ、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎに接続される。

太陽光発電システム１２００Ａにおいては、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎは、それぞれ、サブシステム１２０１〜１２０ｎから受けた直流電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を変圧器１２２１へ供給する。また、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎは、それぞれ、サブシステム１２０１〜１２０ｎから受けた直流電力を適切に変換し、その変換した直流電力をそれぞれ蓄電池１２４１〜１２４ｎへ蓄電する。

蓄電池１２４１〜１２４ｎは、サブシステム１２０１〜１２０ｎからの直流電力量に応じて、蓄電した電力をそれぞれパワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎへ供給する。

このように、太陽光発電システム１２００Ａは、蓄電池１２４１〜１２４ｎを備えているので、日照量の変動による出力変動を抑制できるとともに、日照のない時間帯であっても、蓄電池１２４１〜１２４ｎに蓄電された電力を変圧器１２２１に供給することができる。

なお、蓄電池１２４１〜１２４ｎは、それぞれ、パワーコンディショナー１２１１〜１２１ｎに内蔵されていてもよい。

また、実施の形態５による太陽光発電システムは、図２２，２３に示す構成に限らず、光電変換装置１０，１０Ａのいずれかを用いる限り、どのような構成であってもよい。

更に、実施の形態５においては、太陽光発電システム１２００，１２００Ａに含まれる全ての光電変換装置が実施の形態１，２による光電変換装置１０，１０Ａである必要はない。

例えば、あるサブシステム（サブシステム１２０１〜１２０ｎのいずれか）に含まれる光電変換装置の全てが実施の形態１，２による光電変換装置１０，１０Ａのいずれかであり、別のサブシステム（サブシステム１２０１〜１２０ｎのいずれか）に含まれる光電変換装置の一部または全部が光電変換装置１０，１０Ａ以外の光電変換装置である場合も有り得るものとする。

［変形例］
上記の実施の形態１，２においては、光電変換装置１０，１０Ａについて説明し、実施の形態３〜５においては、実施の形態１，２のいずれかの光電変換装置を用いた光電変換モジュール、および太陽光発電システムについて説明した。

この発明の実施の形態による光電変換装置は、上述した各実施の形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

（１）上述した実施の形態１〜実施の形態５において、光電変換装置における半導体基板１の導電型は、ｎ型であると説明したが、半導体基板１の導電型は、ｐ型であってもよい。

（２）上述した実施の形態１〜実施の形態５による光電変換装置は、半導体基板１の受光面に反射防止膜２が形成されている例を説明したが、反射防止膜２が形成されていなくてもよい。また、反射防止膜２に代えて、高濃度のｎ型ドーパントが拡散されたｎ⁺層が形成されていてもよい。あるいは、半導体基板１の受光面と反射防止膜２との間に、高濃度のｎ型ドーパントが拡散されたｎ⁺層が形成されていてもよい。または、半導体基板１と反射防止膜２との間に、ｉ型非晶質半導体層およびｎ型非晶質半導体層を順次形成したものでもよい。

（３）上述した実施の形態１〜実施の形態２の光電変換装置は、半導体基板１の裏面の全面に、パッシベーション膜３，３Ａを形成した後、パッシベーション膜３，３Ａの上にｐ型非晶質半導体層を形成し、その後、ｎ型非晶質半導体層を形成する例を説明したが、ｐ型非晶質半導体層とｎ型非晶質半導体層の形成順序は、これに限定されない。例えば、パッシベーション膜３，３Ａを形成した後、ｎ型非晶質半導体層をパッシベーション膜３，３Ａ上に形成し、その後、ｐ型非晶質半導体層をパッシベーション膜３，３Ａ上に形成してもよい。

（４）上述した実施の形態１〜実施の形態５による光電変換装置は、半導体基板１の受光面にテクスチャが形成されている例を説明したが、半導体基板１の裏面にテクスチャが形成されていてもよい。

［実施例］
＜実施例1＞
実施例１は、実施の形態２に従って、光電変換装置を作製し、その特性の評価を行った。作製について以下に具体的に説明する。

まず、１５６ｍｍのｎ型のバルクシリコンから１５０μｍの厚さのウェハを切り出し、ウェハ表面のダメージ層を除去するためのエッチングと、厚さを調整するためのエッチングとを行った。これらのエッチングされたウェハの片面に保護膜を形成する。保護膜としてシリコン窒化膜を形成した。保護膜が形成されたウェハを、ＫＯＨ：１〜５ｗｔ％、イソプロピルアルコール：１〜１０ｗｔ％の水溶液を用いてウェットエッチングを行った。エッチング後に保護膜を除去した。

引き続いて、半導体基板１の受光面に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる反射防止膜２を形成した。まず、半導体基板１の表面を熱酸化して半導体基板１の受光面にシリコン酸化膜を形成し、その後、受光面のシリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成することにより反射防止膜２を形成した。

次に、パッシベーション膜３Ａとして、実質的に真性で、水素を含有する非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置によって５ｎｍ形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガスを用いた。そして、半導体基板１の温度を２００℃、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、シランガス（ＳｉＨ₄）流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を１００Ｐａ、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度を１０ｍＷ／ｃｍ²とする条件を用いて成膜した。

続いて、パッシベーション膜３Ａ上に、メタルマスク２００を配置し、ｐ型非晶質半導体層５ｐを１０ｎｍ形成した。

ここで、メタルマスク２００の開口部２０１Ａの幅を８００μｍとし、長さを３８ｍｍとし、凸部２０１Ｂの幅を２００μｍとした。

ｐ型非晶質半導体層５ｐは、プラズマＣＶＤ法を用いて形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス、及び水素希釈されたジボランガス（ジボラン濃度は２％）を用いた。そして、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、シランガス流量を４０ｓｃｃｍ、ジボランガス流量を４０ｓｃｃｍ、半導体基板１の温度を２００℃とし、反応室内の圧力を１００Ｐａ、高周波電力密度を１０ｍＷ／ｃｍ²とする条件を用いて成膜した。

続いて、パッシベーション膜３Ａ上に、メタルマスク３００を配置し、ｎ型非晶質半導体層４ｎを１０ｎｍ形成した。

ここで、メタルマスク３００の開口部３０１Ａの幅を８００μｍとし、長さを３８ｍｍとし、凸部３０１Ｂの幅を２００μｍとした。

ｎ型非晶質半導体層４ｎは、プラズマＣＶＤを用いて形成した。プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、水素ガス、及び水素で希釈されたホスフィンガス（ホスフィン濃度は例えば１％）を用いた。そして、半導体基板１の温度を１７０℃、水素ガス流量を１００ｓｃｃｍ、シランガス流量を４０ｓｃｃｍ、ホスフィンガス流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を４０Ｐａ、高周波電力密度を８．３３ｍＷ／ｃｍ²とする条件を用いて成膜した。

次に、ｎ型非晶質半導体層４ｎの形成後、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐ上に、それぞれ、電極６，７を形成した。

電極６，７は、メタルマスク４００を半導体基板１上に配置し、スパッタ法によって銀電極を形成することによって形成された。メタルマスク４００の開口部４０１ｎ，４０１ｐの開口幅を７００μｍとし、長さを３７．９ｍｍとし、開口の長手方向の間隔を３００μｍとした。そして、電極６，７の膜厚を２００ｎｍとした。

以上のように作製した導電部を形成する前の光電変換装置の断面をＴＥＭ観察した。その結果、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域４１，５１の幅は、１５０μｍであった。また、膜厚減少領域４１，５１の最も薄い部分は、１ｎｍであった。

また、ＳＩＭＳにより、膜厚減少領域４１，５１のドーパント濃度を測定した。ｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域５１のボロン濃度は、１×１０²⁰ｃｍ^-3であり、ｎ型非晶質半導体層４ｎの膜厚減少領域４１のリン濃度は３×１０²⁰ｃｍ^-3であった。

ここで、実施例１−Ａとして、電極６，７の形成後、保護層８を成膜した。保護膜８の成膜は、プラズマＣＶＤ法を用いて以下のようにして行った。メタルマスク５００を用いて、保護膜８としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を８０ｎｍ成膜した。

プラズマＣＶＤ装置が備える反応室に導入される反応ガスは、シランガス、窒素ガス、およびアンモニアガスを用いた。そして、半導体基板１の温度を１７０℃、窒素ガス流量を２００ｓｃｃｍ、シランガス流量を４０ｓｃｃｍ、アンモニアガス流量を４０ｓｃｃｍ、反応室内の圧力を５０Ｐａ、高周波電力密度を２０ｍＷ／ｃｍ²とする条件を用いて成膜した。

このように作製した光電変換装置を実施例１−Ａとした。また、保護膜８の材質を変えて、光電変換装置を作製した。実施例１−Ｂは、保護膜８がＳｉＯであり、実施例１−Ｃは、保護膜がＡｌＯであり、実施例１−Ｄは、保護膜８がＴｉＯである。
＜比較例1＞
保護膜８が設けられていない以外は、実施例１と同様に作製した。
＜比較例２＞
保護膜８が、パッシベーション膜３Ａの領域に設けられ、膜厚減少領域４１，５１の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率ｒが正の領域には設けられていない以外は実施例１と同様に作製した。

以上のように作製した光電変換装置に配線シート３０を用いて導電部を形成し、光電変換装置とした。

ここで、保護膜８が設けられていない光電変換装置（比較例１）と、保護膜８が、パッシベーション膜３Ａの領域に設けられ、膜厚減少領域４１，５１の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率ｒが正の領域には設けられていない光電変換装置（比較例２）と、パッシベーション膜３Ａと、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域４１，５１の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率ｒが正の領域とに、保護膜８としてＳｉＮが形成された光電変換装置（実施例１−Ａ）と、保護膜８の材料が異なる光電変換装置（１−Ｂ〜１−Ｄ）とについて、規格化劣化率を評価した。

比較例１，２および実施例１−Ａ〜１−Ｄの光電変換装置を、温度が８５℃、相対湿度が８５％の環境に、１０００時間放置する実験を行い、実験前と実験後の性能特性を測定することによって、規格化劣化率を評価した。

具体的な評価方法は、比較例１，２および実施例１−Ａ〜１−Ｄの光電変換装置について、それぞれ、劣化率として、劣化率＝１−実験後の光電変換効率÷実験前の光電変換効率を算出する。そして、比較例１の劣化率を１００％として、比較例２、実施例１−Ａ〜１−Ｄの光電変換装置の各劣化率を規格化した値（比較例２、実施例１−Ａ〜１−Ｄの光電変換装置の各劣化率÷比較例１の劣化率）より、以下の判断基準で整理した結果を表１に示す。

（× 比率１００％以上 △ 比率１００％〜７０％ ○比率７０％〜４０％ ◎４０以下）
実施例１−Ａ〜実施例１−Ｄの光電変換装置の規格化劣化率は、比較例１よりも低くなっており、保護膜８を設けることによって光電変換装置の劣化が抑制されることが分かる。

また、比較例２と比較して、保護膜８が、ｎ型非晶質半導体層４ｎおよびｐ型非晶質半導体層５ｐの膜厚減少領域４１，５１の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率ｒが正の領域に形成された「実施例１−Ａ」の規格化劣化率が最も低くなっている。

更に、保護膜８の材料としてＳｉＮを用いた「実施例１−Ａ」の規格化劣化率が最も低くなっている。
＜実施例２＞
パッシベーション膜３を１ｎｍの酸化膜とした以外は、実施例１と同等にして光電変換装置を作製した。以上の光電変換装置の特性を測定したところ、実施例１とほぼ同等の特性が得られた。

この発明の実施の形態によれば、光電変換装置は、次の構成を有する。

（構成１）
この発明の実施の形態によれば、光電変換装置は、半導体基板と、第１の非晶質半導体部と、第２の非晶質半導体部と、複数の第１の電極と、複数の第２の電極と、保護膜とを備える。半導体基板は、第１の導電型を有する。第１の非晶質半導体部は、半導体基板の一方の面に形成され、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む。第２の非晶質半導体部は、半導体基板の一方の面に形成されるとともに半導体基板の面内方向において第１の非晶質半導体層と交互に配置され、第１の導電型と異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む。複数の第１の電極は、第１の非晶質半導体部上に互いに離間して配置される。複数の第２の電極は、第２の非晶質半導体部上に互いに離間して配置される。保護膜は、第１および第２の非晶質半導体層の各々において、膜厚が減少する膜厚減少領域の非晶質半導体層の長手方向に対する曲率が正である領域に接して形成される。そして、膜厚減少領域は、非晶質半導体層を幅方向に横断するように形成され、曲率が正である領域には、電極が形成されていない。

従って、光電変換装置の変換効率を向上できる。

（構成２）
構成１において、光電変換装置は、半導体基板と、第１および第２の非晶質半導体部との間に配置されたパッシベーション膜を更に備える。

従って、光電変換装置の変換効率を更に向上できる。

（構成３）
構成２において、パッシベーション膜は、真性水素化非晶質シリコンを含む。

従って、光電変換装置の変換効率を更に向上できる。

（構成４）
構成１から構成３のいずれかにおいて、保護膜は、第１の電極または第２の電極に接して形成されている。

従って、光電変換装置の信頼性を向上できる。

（構成５）
構成１から構成４のいずれかにおいて、保護膜は、シリコン窒化膜を少なくとも含む。

水分、酸素、有機物等の透過が少なく、水分等の混入を更に防止できる。

（構成６）
この発明の実施の形態によれば、光電変換モジュールは、導電部と、複数の光電変換装置とを備える。導電部は、配線シートまたはワイヤーグリッドからなる。複数の光電変換装置は、導電部上に配置される。そして、複数の光電変換装置の各々は、構成１から構成５のいずれかに記載の光電変換装置からなる。

構成１から構成５のいずれかに記載の光電変換装置は、変換効率を向上できるので、その光電変換装置を備えた光電変換モジュールも、変換効率を向上できる。

（構成７）
この発明の実施の形態によれば、太陽光発電システムは、光電変換モジュールアレイと、電力変換器とを備える。光電変換モジュールアレイは、複数の光電変換モジュールを含む。電力変換器は、光電変換モジュールアレイから受けた直流電力を交流電力に変換する。そして、複数の光電変換モジュールの各々は、構成６に記載の光電変換モジュールからなる。

構成６に記載の光電変換モジュールは、変換効率を向上できるので、構成７による太陽光発電システムは、変換効率を向上できる。

（構成８）
構成７において、太陽光発電システムは、電力変換器から受けた電力を蓄積する電力蓄積器を更に備える。

構成８によれば、複数の光電変換モジュールによって発電された電力を蓄積できる。

（構成９）
この発明の実施の形態によれば、太陽光発電システムは、複数の太陽光発電サブシステムと、複数の電力変換器とを備える。複数の電力変換器は、複数の太陽光発電サブシステムに対応して設けられる。複数の太陽光発電サブシステムの各々は、複数のモジュールシステムを含む。複数のモジュールシステムの各々は、複数の光電変換モジュールアレイを含む。複数の光電変換モジュールアレイの各々は、複数の光電変換モジュールを含む。複数の光電変換モジュールの各々は、構成６に記載の光電変換モジュールからなる。

構成９によれば、構成７に記載の太陽光発電システムよりも大きい規模の太陽光発電システムの変換効率を向上できる。

（構成１０）
構成９において、太陽光発電システムは、複数の電力変換器に対応して設けられた複数の電力蓄積器を更に備える。

構成１０によれば、複数の太陽光発電サブシステムによって発電された電力を蓄積できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、光電変換装置、光電変換モジュールおよび太陽光発電システムに適用される。

１半導体基板、２反射防止膜、３，３Ａパッシベーション膜、４ｎ型非晶質半導体部、４ｎｎ型非晶質半導体層、５ｐ型非晶質半導体部、５ｐｐ型非晶質半導体層、６，７電極、８保護膜、１０，１０Ａ，１００１光電変換装置、３０配線シート、３１絶縁性基板、３２ｎｎ型用配線材、３２ｐｐ型用配線材、４１，５１膜厚減少領域、２００，３００，４００，５００メタルマスク、２０１，３０１，５０１開口領域、２０１Ａ，３０１Ａ，４０１ｎ，４０１ｐ，５０１Ａ，５０１Ｃ開口部、２０１Ｂ，３０１Ｂ凸部、５０１Ｂ凹部、１００３，１００４出力端子、１１００，１１００Ａ，１２００，１２００Ａ太陽光発電システム、１１０１，１３０１光電変換モジュールアレイ、１１０２接続箱、１１０３，１２１１〜１２１ｎパワーコンディショナー、１１０４分電盤、１１０５電力メーター、１１０６，１２４１〜１２４ｎ蓄電池、１１１０電気機器、１１２０光電変換モジュール、１１２１，１１２２出力端子、１２０１〜１２０ｎサブシステム、１２２１変圧器、１２３１〜１２３ｊモジュールシステム、１３１１〜１３１ｉ接続箱、１３２１集積箱。

Claims

第１の導電型を有する半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面に形成され、前記第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む第１の非晶質半導体部と、
前記半導体基板の一方の面に形成されるとともに前記半導体基板の面内方向において前記第１の非晶質半導体層と交互に配置され、前記第１の導電型と異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層を少なくとも１つ含む第２の非晶質半導体部と、
前記第１の非晶質半導体部上に互いに離間して配置された複数の第１の電極と、
前記第２の非晶質半導体部上に互いに離間して配置された複数の第２の電極と、
前記第１および第２の非晶質半導体層の各々において、膜厚が減少する膜厚減少領域の前記非晶質半導体層の長手方向に対する曲率が正である領域に接して形成された保護膜とを備え、
前記第１および第２の非晶質半導体層の各々は、前記半導体基板の一方の面が平坦であるとした場合、前記非晶質半導体層の長手方向において、第１の膜厚を有する第１の領域と、膜厚が前記第１の領域よりも薄い前記膜厚減少領域とを有し、
前記膜厚減少領域は、前記半導体基板の一方の面が平坦であるとした場合、前記非晶質半導体層の長手方向において、前記第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有し、かつ、前記曲率が負である第２の領域と、前記第２の膜厚よりも薄い第３の膜厚を有し、かつ、前記曲率が正である第３の領域とを有し、前記非晶質半導体層を幅方向に横断するように形成され、
前記曲率が正である領域には、電極が形成されていない、光電変換装置。
前記半導体基板と、前記第１および第２の非晶質半導体部との間に配置されたパッシベーション膜を更に備える、請求項１に記載の光電変換装置。
前記パッシベーション膜は、真性水素化非晶質シリコンを含む、請求項２に記載の光電変換装置。
前記保護膜は、前記第１の電極または前記第２の電極に接して形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記保護膜は、シリコン窒化膜を少なくとも含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
配線シートまたはワイヤーグリッドからなる導電部と、
前記導電部上に配置された複数の光電変換装置とを備え、
前記複数の光電変換装置の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置からなる、光電変換モジュール。
複数の光電変換モジュールを含む光電変換モジュールアレイと、
前記光電変換モジュールアレイから受けた直流電力を交流電力に変換する電力変換器とを備え、
前記複数の光電変換モジュールの各々は、請求項６に記載の光電変換モジュールからなる、太陽光発電システム。
複数の太陽光発電サブシステムと、
前記複数の太陽光発電サブシステムに対応して設けられた複数の電力変換器とを備え、
前記複数の太陽光発電サブシステムの各々は、複数のモジュールシステムを含み、
前記複数のモジュールシステムの各々は、複数の光電変換モジュールアレイを含み、
前記複数の光電変換モジュールアレイの各々は、複数の光電変換モジュールを含み、
複数の光電変換モジュールの各々は、請求項６に記載の光電変換モジュールからなる、太陽光発電システム。