JP6639407B2 - 光電変換素子 - Google Patents
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- H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。光電変換素子1は、シリコン基板11、ARC(Anti Reflection Coat)12、パッシベーション層13、n型半導体層(第1非晶質半導体層)15n、p型半導体層(第2非晶質半導体層)15p、n型電極16n、及びp型電極16pを備える。
次に、図6A〜6Dを用い、光電変換素子1の製造方法について説明する。
上述した第1実施形態では、n型半導体層15n及びp型半導体層15pがフラット領域Lを有する構成について説明したが、本実施形態では、n型半導体層15n及びp型半導体層15pにフラット領域Lが形成されていない構成について説明する。
本実施形態における光電変換素子は、上述した第1実施形態と同様の製造方法によって形成される。つまり、本実施形態におけるn型半導体層25n及びp型半導体層(図示略)は、図6B、6Cに示すメタルマスク110A,110Bを用い、成膜圧力、メタルマスク110の厚さM、メタルマスク110の開口幅O等を適宜調整することにより形成することができる。
上述した第1実施形態では、図1におけるパッシベーション層13をシリコンの熱酸化膜で構成する例を説明したが、本実施形態では、パッシベーション層13として、水素を含有する真性(i型)非晶質半導体層で構成する例について説明する。
本実施形態では、第1実施形態におけるパッシベーション層13として、i型非晶質シリコン層を形成する。i型非晶質シリコン層は、ARC12を形成する前に形成してもよいし、ARC12を形成した後に形成してもよい。また、ARC12を、i型非晶質シリコン層(例えば5nm)、n型非晶質シリコン層(例えば8nm)、シリコンの窒化膜(例えば60nm)をこの順に積層した3層構造としてもよい。
上述した第1実施形態から第3実施形態では、1層のパッシベーション層13を形成する場合を例に説明したが、本実施形態では、2層のパッシベーション層13を形成する場合を例に説明する。なお、本実施形態では、パッシベーション層13として、上述した第3実施形態と同様にi型非晶質シリコン層を用いる。
上述した第1実施形態〜第4実施形態では、n型半導体層15nとp型半導体層15pの少なくとも一方の半導体層における膜厚減少領域Tは、当該半導体層の中心から外側に向かって膜厚が減少する領域の例を説明したが、膜厚減少領域は以下のように構成されていてもよい。
本実施形態では、上述した第1実施形態から第5実施形態に係る光電変換素子をモジュール化する場合について説明する。
上述した第1実施形態から第6実施形態では、シリコン基板11の受光面にテクスチャ構造を有する場合を例に説明したが、シリコン基板11の受光面と裏面にテクスチャ構造を有していてもよい。
本実施形態では、上述した第1実施形態から第5実施形態及び第7実施形態の少なくとも1つの光電変換素子を備えた光電変換モジュールについて説明する。図18は、本実施形態に係る光電変換モジュールの構成を示す概略図である。光電変換モジュール1000は、複数の光電変換素子1001と、カバー1002と、出力端子1003,1004とを備える。
図19Aは、本実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す概略図である。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。太陽光発電システム1100には、「ホーム・エネルギー・マネジメント・システム(HEMS:Home Energy Management System)」、「ビルディング・エネルギー・マネジメント・システム(BEMS:Building Energy Management System)」等の機能を付加することができる。これにより、太陽光発電システム1100の発電量の監視、太陽光発電システム1100に接続される各電気機器類の消費電力量の監視・制御等を行うことができ、エネルギー消費量を削減することができる。
図21Aは、本実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す概略図である。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19A、19Bに示す太陽光発電システム1100よりも規模が大きい太陽光発電システムである。
以上、本発明の第1〜第10実施形態にかかる光電変換素子について説明した。本発明の光電変換素子は上述の各実施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、各実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。
Claims (5)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面上に形成された第1導電型を有する第1非晶質半導体層と、
前記半導体基板の一方の面上に形成され、かつ前記半導体基板の面内方向において前記第1非晶質半導体層に隣接して形成され、前記第1導電型と反対の第2導電型を有する第2非晶質半導体層と、
前記第1非晶質半導体層の上に形成された第1電極と、
前記第2非晶質半導体層の上に形成された第2電極とを備え、
前記半導体基板上に成膜された一の薄膜において、膜厚が最大となる部分の端部を第1の点とし、当該一の薄膜の面内方向において当該薄膜の膜厚の減少率が第1の減少率から前記第1の減少率よりも大きい第2の減少率に変化する点、または当該一の薄膜の面内方向において当該一の薄膜の膜厚の変化率の符号が負から正に変化する点を第2の点とし、当該一の薄膜の面内方向において前記第1の点から前記第2の点までの領域を膜厚減少領域と定義したとき、
前記第1非晶質半導体層及び前記第2非晶質半導体層の少なくとも一方の半導体層は、前記膜厚減少領域を有し、
前記少なくとも一方の半導体層に形成された電極の両端は前記膜厚減少領域内に配置されている、光電変換素子。 - 前記膜厚減少領域を有する前記半導体層は、前記半導体基板と同じ導電型を有する、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記第1非晶質半導体層及び前記第2非晶質半導体層の各々は、前記膜厚減少領域を有し、
隣接する前記第1非晶質半導体層と前記第2非晶質半導体層の前記膜厚減少領域は、離間して配置されている、請求項1に記載の光電変換素子。 - さらに、前記半導体基板と、前記第1非晶質半導体層及び前記第2非晶質半導体層との間に形成された第1パッシベーション膜を備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の光電変換素子。
- さらに、前記第1パッシベーション膜と、前記第1非晶質半導体層及び前記第2非晶質半導体層との間に形成された第2パッシベーション膜を備え、
前記第1パッシベーション膜及び前記第2パッシベーション膜は、真性非晶質半導体からなる、請求項4に記載の光電変換素子。
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