JP6971318B2 - 光電変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

従来、配線シート付き太陽電池セルが知られている（特開２０１６−８２１０９号公報）。この太陽電池セルは、第１導電型不純物が拡散して形成された第１導電型不純物領域と第２導電型不純物が拡散して形成された第２導電型不純物領域とが所定の間隔を空けて交互に形成された半導体基板と、半導体基板の第１導電型不純物領域および第２導電型不純物領域上に形成されたパッシベーション膜と、パッシベーション膜に設けられたコンタクトホールを通して第１導電型不純物領域に接する第１導電型用電極を構成する第１導電型用電極ラインと、パッシベーション膜に設けられたコンタクトホールを通して第２導電型不純物領域に接する第２導電型用電極を構成する第２導電型用電極ラインとを備える。

そして、第１導電型用電極ラインおよび第２導電型用電極ラインは、それぞれ、第１導電型不純物領域および第２導電型不純物領域の長さ方向において、直線形状の平面形状を有する。

しかし、特開２０１６−８２１０９号公報に記載の太陽電池セルにおいては、拡散層幅方向の中央に電極を形成する必要があり、キャリアを集電するまでにキャリアの再結合ロスが生じ、集電効率が低下するという問題がある。

そこで、この発明の実施の形態によれば、特性を向上可能な光電変換装置を提供する。

（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の半導体層と、第２の半導体層と、第１の電極と、第２の電極とを備える。半導体基板は、第１の導電型を有する。第１の半導体層は、半導体基板の一方の面上に配置され、第１の導電型を有する。第２の半導体層は、半導体基板の一方の面上に配置され、第１の導電型と反対の第２の導電型を有する。第１の電極は、第１の半導体層と電気的に接続される。第２の電極は、第２の半導体層と電気的に接続される。そして、第１の半導体層および第２の半導体層は、半導体基板の一方の面の平面視において第１の方向に長い形状を有する。第２の半導体層は、第１の方向に直交する幅方向において、第１の半導体層の配置位置と異なる位置に配置される。第１および第２の電極のうち、少なくとも第２の電極は、複数の第一電極部を有し、第１の方向において隣り合う第一電極部は、幅方向において異なる位置に配置される。

（構成２）
構成１において、複数の第一電極部は、複数の第一島状電極を含む。複数の第一島状電極は、複数の第１の島状電極と、複数の第２の島状電極とを含む。複数の第１の島状電極は、第２の半導体層の幅方向の一方端側において第２の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置される。複数の第２の島状電極は、第２の半導体層の幅方向の他方端側において第２の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置される。複数の第１の島状電極と複数の第２の島状電極とを第２の半導体層の長さ方向に一列に配列した場合、複数の第１の島状電極は、複数の第２の島状電極と交互に配置される。

（構成３）
構成１または構成２において、第１の電極は、複数の第二電極部を有し、第１の方向において隣り合う第二電極部は、幅方向において異なる位置に配置されている。

（構成４）
構成３において、複数の第二電極部は、複数の第二島状電極を含む。複数の第二島状電極は、複数の第３の島状電極と、複数の第４の島状電極とを含む。複数の第３の島状電極は、第１の半導体層の幅方向の一方端側において第１の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置される。複数の第４の島状電極は、第１の半導体層の幅方向の他方端側において第１の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置される。そして、複数の第３の島状電極と複数の第４の島状電極とを第１の半導体層の長さ方向に一列に配列した場合、複数の第３の島状電極は、複数の第４の島状電極と交互に配置される。

（構成５）
構成１から構成４のいずれかにおいて、光電変換装置は、第１および第２の配線部材を更に備える。第１の配線部材は、第１の電極と電気的に接続される。第２の配線部材は、第２の電極と電気的に接続される。そして、第１および第２の配線部材のうち、少なくとも第２の配線部材は、複数の第一配線部を有し、第１の方向において隣接する第一配線部は、幅方向において異なる位置に配置されている。

（構成６）
構成５において、第１の方向において隣接する第一配線部の接触幅は、キャリアの集電方向に向かうに従って広くなっている。

（構成７）
構成５または構成６において、第１の配線部材は、複数の第二配線部を有し、第１の方向において隣接する第二配線部は、幅方向において異なる位置に配置されている。

（構成８）
構成７において、第１の方向において隣接する第二配線部の接触幅は、キャリアの集電方向に向かうに従って広くなっている。

（構成９）
構成１から構成８のいずれかにおいて、第１の半導体層は、第１導電型のドーパントが拡散された第１導電型拡散層である。第２の半導体層は、第２導電型のドーパントが拡散された第２導電型拡散層である。

（構成１０）
構成１から構成８のいずれかにおいて、第１の半導体層は記第１導電型を有する第１の非晶質半導体層である。第２の半導体層は、第２導電型を有する第２の非晶質半導体層である。

光電変換装置の特性を向上できる。

この発明の実施の形態１による光電変換装置の平面図である。 図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。 配線基板の平面図である。 図３に示す配線基板２０上に図１に示す光電変換装置１０を配置した配線基板付き光電変換装置３０における電極４，５と配線部材７１，８１との配置位置の関係を説明するための平面図である。 図３および図４に示す配線部材７１，７２，８１，８２の各部の寸法を示す図である。 図１および図２に示す光電変換装置の製造工程を示す第１の工程図である。 図１および図２に示す光電変換装置の製造工程を示す第２の工程図である。 別の配線基板の平面図である。 図８に示す配線基板２０Ａ上に図１に示す光電変換装置１０を配置した配線基板付き光電変換装置３０Ａにおける電極４，５と配線部材７Ａ，８Ａとの配置位置の関係を説明するための平面図である。 実施の形態１による別の光電変換装置の平面図である。 図８に示す配線基板２０Ａ上に図１０に示す光電変換装置１０Ｂを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｂにおける電極４，５Ａと配線部材７１，７２；８１，８２との配置位置の関係を説明するための平面図である。 実施の形態１による更に別の光電変換装置の平面図である。 図１２に示す光電変換装置に用いられる配線基板の平面図である。 図１３に示す配線基板２０Ｃ上に図１２に示す光電変換装置１０Ｃを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｃにおける電極４Ａ，５Ｂと配線部材７１Ｂ，８１Ｂとの配置位置の関係を説明するための平面図である。 図１０に示す光電変換装置に用いられる別の配線基板の平面図である。 図１５に示す配線基板２０Ｄ上に図１０に示す光電変換装置１０Ｂを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｄにおける電極４，５Ａと配線部材７１Ｃ，８１Ｃとの配置位置の関係を説明するための平面図である。 実施の形態１による更に別の光電変換装置１０Ｅの平面図である。 図１７に示す光電変換装置に用いられる配線基板の平面図である。 図１８に示す配線基板２０Ｅ上に図１７に示す光電変換装置１０Ｅを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｅにおける電極４Ｅ，５Ｅと配線部材７Ｅ，８Ｅとの配置位置の関係を説明するための平面図である。 実施の形態２による光電変換装置の平面図である。 図２０に示す線ＸＸＩ−ＸＸＩ間における光電変換装置の断面図である。 図２０および図２１に示す光電変換装置の製造工程を示す第１の工程図である。 図２０および図２１に示す光電変換装置の製造工程を示す第２の工程図である。 図２０および図２１に示す光電変換装置の製造工程を示す第３の工程図である。

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。

［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平面図である。なお、図１は、光入射側と反対側から見た光電変換装置の平面図である。図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。図１および図２においては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。

図１および図２を参照して、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、電極４，５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り、１００〜２００μｍの厚さを有する。また、半導体基板１は、例えば、（１００）の面方位を有し、１〜１０Ωｃｍの比抵抗を有する。そして、半導体基板１は、光入射側の表面にテクスチャ構造を有し、光入射側と反対側にｐ型拡散層１１と、ｎ型拡散層１２とを含む。

ｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２は、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の幅方向）において交互に配置される。

ｐ型拡散層１１は、例えば、ドーパントとしてボロン（Ｂ）を含み、ｎ型拡散層１２は、例えば、ドーパントとしてリン（Ｐ）を含む。ｐ型拡散層１１のボロン濃度は、例えば、１×１０^１９ｃｍ^−３〜１×１０^２０ｃｍ^−３であり、ｎ型拡散層１２のリン濃度は、例えば、１×１０^１９ｃｍ^−３〜１×１０^２０ｃｍ^−３である。ｐ型拡散層１１の幅（ｘ軸方向の長さ）は、例えば、１ｍｍであり、ｎ型拡散層１２の幅（ｘ軸方向の長さ）は、例えば、０．２ｍｍである。

反射防止膜２は、半導体基板１の光入射側の表面に半導体基板１に接して配置される。反射防止膜２は、例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンの積層構造からなる。この場合、酸化シリコンが半導体基板１に接して配置され、窒化シリコンは、酸化シリコンに接して酸化シリコン上に配置される。反射防止膜２の膜厚は、例えば、５０〜１００ｎｍである。

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

パッシベーション膜３は、例えば、窒化シリコンからなり、１００〜１０００ｎｍの膜厚を有する。

電極４は、複数の島状電極４１と、複数の島状電極４２とを含む。複数の島状電極４１および複数の島状電極４２は、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）において所定の間隔で配置される。ｘ軸方向における複数の島状電極４１と複数の島状電極４２との間隔は、正孔のライフタイムをτ_ｈとした場合、例えば、τ_ｈ以上２×τ_ｈ以下に設定される。

複数の島状電極４１は、ｐ型拡散層１１の幅方向の一方側においてｐ型拡散層１１の長さ方向に所定の間隔でｐ型拡散層１１上に配置される。複数の島状電極４２は、ｐ型拡散層１１の幅方向の他方側においてｐ型拡散層１１の長さ方向に所定の間隔でｐ型拡散層１１上に配置される。所定の間隔は、例えば、τ_ｈ以上２×τ_ｈ以下に設定される。

そして、複数の島状電極４１と複数の島状電極４２とをｐ型拡散層１１の長さ方向（ｙ軸方向）に一列に配列した場合、複数の島状電極４１は、複数の島状電極４２と交互に配置される。

その結果、複数の島状電極４１および複数の島状電極４２は、全体としては、ｐ型拡散層１１の長さ方向（ｙ軸方向）にジグザグ状に配置される。

電極５は、複数の島状電極５１と、複数の島状電極５２とを含む。複数の島状電極５１および複数の島状電極５２は、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）において所定の間隔で配置される。ｘ軸方向における複数の島状電極５１と複数の島状電極５２との間隔は、電子のライフタイムをτ_ｅとした場合、例えば、τ_ｅ以上２×τ_ｅ以下に設定される。

複数の島状電極５１は、ｎ型拡散層１２の幅方向の一方側においてｎ型拡散層１２の長さ方向に所定の間隔で配置される。複数の島状電極５２は、ｎ型拡散層１２の幅方向の他方側においてｎ型拡散層１２の長さ方向に所定の間隔で配置される。所定の間隔は、例えば、τ_ｅ以上２×τ_ｅ以下に設定される。

そして、複数の島状電極５１と複数の島状電極５２とをｎ型拡散層１２の長さ方向（ｙ軸方向）に一列に配列した場合、複数の島状電極５１は、複数の島状電極５２と交互に配置される。

その結果、複数の島状電極５１および複数の島状電極５２は、全体としては、ｎ型拡散層１２の長さ方向（ｙ軸方向）にジグザグ状に配置される。

複数の島状電極４１，４２の各々は、パッシベーション膜３を貫通してｐ型拡散層１１に接するように配置される。その結果、複数の島状電極４１，４２の各々は、ｐ型拡散層１１に電気的に接続される。

複数の島状電極５１，５２の各々は、パッシベーション膜３を貫通してｎ型拡散層１２に接するように配置される。その結果、複数の島状電極５１，５２の各々は、ｎ型拡散層１２に電気的に接続される。

複数の島状電極４１，４２および複数の島状電極５１，５２の各々は、例えば、銀、銅または銀と銅の合金からなる。

複数の島状電極４１，４２のｘ軸方向およびｙ軸方向における配置間隔をτ_ｈ以上２×τ_ｈ以下に設定することによって、電極４は、効率良く正孔を集電でき、複数の島状電極５１，５２のｘ軸方向およびｙ軸方向における配置間隔をτ_ｅ以上２×τ_ｅ以下に設定することによって、電極５は、効率良く電子を集電できる。その結果、光電変換装置１０の特性を向上できる。

図３は、配線基板の平面図である。図３を参照して、配線基板２０は、絶縁性基板６と、配線パターン７，８とを備える。

配線パターン７，８は、絶縁性基板６上に配置される。配線パターン７は、ｐ型拡散層１１の領域に対向するように配置される配線パターンであり、配線パターン８は、ｎ型拡散層１２の領域に対向するように配置される配線パターンである。

配線パターン７は、複数の配線部材７１と複数の配線部材７２とを含む。複数の配線部材７１は、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材７２は、配線部材７１の配置位置をｘ軸方向にずらせた位置において、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材７１は、ｙ軸方向の両端において配線部材７２に接する。その結果、複数の配線部材７１および複数の配線部材７２は、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン７は、複数の配線部材７１および複数の配線部材７２をｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材７１，７２は、本発明の第一配線部に相当する。

配線パターン８は、複数の配線部材８１と複数の配線部材８２とを含む。複数の配線部材８１は、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材８２は、配線部材８１の配置位置をｘ軸方向にずらせた位置において、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材８１は、ｙ軸方向の両端において配線部材８２に接する。その結果、複数の配線部材８１および複数の配線部材８２は、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン８は、複数の配線部材８１および複数の配線部材８２をｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材８１，８２は、本発明の第二配線部に相当する。

図４は、図３に示す配線基板２０上に図１に示す光電変換装置１０を配置した配線基板付き光電変換装置３０における電極４，５と配線部材７１，８１との配置位置の関係を説明するための平面図である。

図４を参照して、電極４の島状電極４１は、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）において配線部材７２の中央部に配置され、島状電極４２は、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）において配線部材７１の中央部に配置される。

電極５の島状電極５１は、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）において配線部材８２の中央部に配置され、島状電極５２は、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）において配線部材８１の中央部に配置される。

複数の配線部材７１および複数の配線部材７２は、ｐ型拡散層１１上に配置される。複数の配線部材８１および複数の配線部材８２は、ｎ型拡散層１２上に配置される。そして、配線部材８１のｘ軸の正方向の一方端側の一部分は、ｐ型拡散層１１上に配置され、配線部材８２のｘ軸の負方向の一方端側の一部分は、ｐ型拡散層１１上に配置される。

配線部材７１，７２は、それぞれ、島状電極４１，４２に半田付け等により電気的に接続され、配線部材８１，８２は、それぞれ、島状電極５１，５２に半田付け等により電気的に接続される。光電変換装置１０と配線基板２０は、半田付けされた部分以外で絶縁性樹脂接着剤により接着される。

図５は、図３および図４に示す配線部材７１，７２，８１，８２の各部の寸法を示す図である。図５を参照して、配線部材７１，７２，８１，８２の各々は、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の長さ方向）において、長さＡを有する。長さＡは、例えば、５０〜５００μｍである。そして、長さＡは、典型的には、１００μｍである。

ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の幅方向）における２つの配線部材７１，７２（または２つの配線部材８１，８２）の配置領域の幅Ｂは、例えば、３００〜１０００μｍである。そして、幅Ｂは、典型的には、５００μｍである。幅Ｂを大きくすることによって、配線における抵抗損失を小さくすることができる。

ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の長さ方向）において隣接する２つの配線部材７１，７２において、一方の配線部材７１の他方の配線部材７２からのｘ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の幅方向）におけるずれ量Ｃは、例えば、５〜２００μｍである。そして、ずれ量Ｃは、典型的には、５０μｍである。ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１またはｎ型拡散層１２の長さ方向）において隣接する２つの配線部材８１，８２についても同様である。

隣接する配線部材７２と配線部材８２との間隔Ｄは、例えば、５０μｍ以上である。そして、間隔Ｄは、典型的には、１００μｍである。

絶縁性基板６は、例えば、ポリエステルやポリエチレンナフタレートからなり、１００μｍ程度の膜厚を有する。配線部材７１，７２，８１，８２の各々は、例えば、銅またはその酸化物または化合物からなり、例えば、３０μｍ程度の膜厚を有する。

長さＡ、幅Ｂ、ずれ量Ｃおよび間隔Ｄの設計について説明する。長さＡの最小設計値は、電極と配線基板の形成精度に律則される。幅Ｂの最小設計値は、電極と配線基板とのアライメント精度に律則される。つまり、電極が配線基板からはみ出さないようにする必要がある。ずれ量Ｃの最大設計値は、電極が拡散層からはみ出さないようにする必要がある。つまり、ずれ量Ｃの最大設計値は、細線の拡散層に依存する。間隔Ｄの最小設計値は、配線基板の形成精度に律則される。

図６および図７は、それぞれ、図１および図２に示す光電変換装置１０の製造工程を示す第１および第２の工程図である。

図６を参照して、光電変換装置１０の製造が開始されると、半導体基板１’を準備する（図６の工程（ａ））。なお、半導体基板１’は、半導体基板１と同じ面方位、比抵抗、導電型および厚さを有する。

そして、半導体基板１’の一方の面に保護膜３０を形成する（図６の工程（ｂ））。保護膜３０は、例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンからなり、例えば、スパッタリングによって形成される。

その後、保護膜３０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３０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３０を除去することによって半導体基板１が得られる（図６の工程（ｃ）参照）。

引き続いて、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された表面に反射防止膜２を形成する（図６の工程（ｄ））。より具体的には、例えば、スパッタリング法によって、酸化シリコンおよび窒化シリコンを半導体基板１上に順次堆積することによって反射防止膜２を形成する。

そして、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された面と反対側の表面に、ＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜３１およびＰＳＧ（Phosphorus Silicate Glass）膜３２を形成する（図６の工程（ｅ））。この場合、ＢＳＧ膜３１およびＰＳＧ膜３２の膜厚は、例えば、３００〜１０００ｎｍである。

その後、ＢＳＧ膜３１およびＰＳＧ膜３２を８５０〜９００℃で熱処理することによって、ＢＳＧ膜３１およびＰＳＧ膜３２からそれぞれボロン（Ｂ）およびリン（Ｐ）を半導体基板１へ拡散させ、残ったＢＳＧ膜３１およびＰＳＧ膜３２をフッ化水素水溶液によって除去する。これによって、ｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２が半導体基板１の裏面側に形成される（図７の工程（ｆ））。

引き続いて、例えば、スパッタリング法によって、窒化シリコンを半導体基板１の裏面に形成することによってパッシベーション膜３を形成する（図７の工程（ｇ））。

そして、フォトリソグラフィによってパッシベーション膜３上にレジストパターンを形成し、その形成したレジストパターンをマスクとしてパッシベーション膜３をエッチングし、貫通孔３３，３４を形成する（図７の工程（ｈ））。

その後、半導体基板１の裏面の全体に銀を形成し、その形成した銀の一部を、フォトリソグラフィを用いて形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングし、島状電極４１，４２，５１，５２を形成する。これによって、光電変換装置１０が完成する（図７の工程（ｉ））。

図８は、別の配線基板の平面図である。図８を参照して、配線基板２０Ａは、絶縁性基板６と、配線パターン７Ａ，８Ａとを備える。

配線パターン７Ａ，８Ａは、絶縁性基板６上に配置される。

配線パターン７Ａは、複数の配線部材７１Ａおよび複数の配線部材７２Ａを含む。複数の配線部材７１Ａおよび複数の配線部材７２Ａの各々は、長方形の平面形状を有する。複数の配線部材７１Ａは、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材７２Ａは、配線部材７１Ａの配置位置をｘ軸方向にずらせた位置において、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材７１Ａは、ｙ軸方向の両端において配線部材７２Ａに接する。その結果、複数の配線部材７１Ａおよび複数の配線部材７２Ａは、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン７Ａは、複数の配線部材７１Ａおよび複数の配線部材７２Ａをｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材７１Ａ，７２Ａは、本発明の第一配線部に相当する。

配線パターン８Ａは、複数の配線部材８１Ａと複数の配線部材８２Ａとを含む。複数の配線部材８１Ａおよび複数の配線部材８２Ａの各々は、長方形の平面形状を有する。複数の配線部材８１Ａは、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材８２Ａは、配線部材８１Ａの配置位置をｘ軸方向にずらせた位置において、ｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材８１Ａは、ｙ軸方向の両端において配線部材８２Ａに接する。その結果、複数の配線部材８１Ａおよび複数の配線部材８２Ａは、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン８Ａは、複数の配線部材８１Ａおよび複数の配線部材８２Ａをｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材８１Ａ，８２Ａは、本発明の第二配線部に相当する。

配線部材７１Ａ，７２Ａ，８１Ａ，８２Ａの各々は、配線部材７１，７２，８１，８２と同じ材料からなり、配線部材７１，７２，８１，８２と同じ膜厚を有する。

図９は、図８に示す配線基板２０Ａ上に図１に示す光電変換装置１０を配置した配線基板付き光電変換装置３０Ａにおける電極４，５と配線部材７Ａ，８Ａとの配置位置の関係を説明するための平面図である。

図９を参照して、電極４の島状電極４１は、ｘ軸方向における配線部材７２Ａの中央部よりもｘ軸の負方向にずれた位置に配置される。そして、島状電極４１のｘ軸の負方向の端部がｐ型拡散層１１の端部に一致する。電極４の島状電極４２は、ｘ軸方向における配線部材７１Ａの中央部よりもｘ軸の負方向にずれた位置に配置される。そして、島状電極４２のｘ軸の正方向の端部がｐ型拡散層１１の端部に一致する。島状電極４１は、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）において隣接する島状電極４２に接しておらず、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）において島状電極４２と所定の間隔を隔てて配置される。

電極５の島状電極５１は、ｘ軸方向における配線部材８２Ａの中央部よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。電極５の島状電極５２は、ｘ軸方向における配線部材８１Ａの中央部よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。島状電極５１は、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）において隣接する島状電極５２に接しておらず、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）において島状電極５２と所定の間隔を隔てて配置される。

複数の配線部材８１Ａは、ｘ軸の正方向の一方端側の一部分がｐ型拡散層１１上に配置される。複数の配線部材８２Ａは、ｘ軸の負方向の一方端側の一部分がｐ型拡散層１１上に配置される。

配線部材７１Ａ，７２Ａは、それぞれ、島状電極４１，４２に電気的に接続され、配線部材８１Ａ，８２Ａは、それぞれ、島状電極５１，５２に電気的に接続される。

図１０は、実施の形態１による別の光電変換装置１０Ｂの平面図である。なお、図１０は、光入射側と反対側から見た光電変換装置１０Ｂの平面図である。

実施の形態１による光電変換装置は、図１０に示す光電変換装置１０Ｂであってもよい。図１０を参照して、光電変換装置１０Ｂは、図１および図２に示す光電変換装置１０の電極５を電極５Ａ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。

電極５Ａは、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）に沿って配置された帯状の平面形状を有し、ｎ型拡散層１２上に配置される。電極５Ａは、上述した島状電極４１，４２および島状電極５１，５２と同じ材料からなる。

このように、光電変換装置１０Ｂは、多数キャリア（電子）を収集するための電極５Ａが帯状の平面形状を有する構造からなる。

光電変換装置１０Ｂに用いられる配線基板は、図３に示す配線基板２０と同じである。

図１１は、図３に示す配線基板２０上に図１０に示す光電変換装置１０Ｂを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｂにおける電極４，５Ａと配線部材７１，７２；８１，８２との配置位置の関係を説明するための平面図である。

電極４と配線部材７１，７２との配置位置の関係は、図４において説明したとおりである。

電極５Ａは、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）における配線部材８１の中央部よりもｘ軸の負方向にずれた位置、およびｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）における配線部材８２の中央部よりもｘ軸の正方向にずれた位置において、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）に沿って配置される。その結果、電極５Ａは、ｎ型拡散層１２の幅方向（ｘ軸方向）の中央部においてｎ型拡散層１２の長さ方向（ｙ軸方向）に沿って配置される。

そして、配線部材７１，７２は、それぞれ、島状電極４１，４２に電気的に接続され、配線部材８１，８２は、電極５Ａに電気的に接続される。

図１２は、実施の形態１による更に別の光電変換装置１０Ｃの平面図である。なお、図１２は、光入射側と反対側から見た光電変換装置１０Ｃの平面図である。

実施の形態１による光電変換装置は、図１２に示す光電変換装置１０Ｃであってもよい。

図１２を参照して、光電変換装置１０Ｃは、図１および図２に示す光電変換装置１０の電極４，５をそれぞれ電極４Ａ，５Ｂ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。

電極４Ａ，５Ｂは、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向またはｎ型拡散装置１２の長さ方向）においてジグザグ状の平面形状を有し、それぞれ、ｐ型拡散層１１上およびｎ型拡散装置１２上に配置される。電極４Ａ，５Ｂの各々は、上述した島状電極４１，４２および島状電極５１，５２と同じ材料からなる。電極４Ａの幅（ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、３００μｍであり、電極５Ｂの幅（ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、１００μｍである。

電極４Ａは、電極部４Ａ−１，４Ａ−２，４Ａ−３，４Ａ−４を有する。電極部４Ａ−１，４Ａ−４は、電極４Ａのｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）の両端部に配置される。電極部４Ａ−２および４Ａ−４は、電極部４Ａ−１および４Ａ−３よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。そして、電極部４Ａ−２，４Ａ−３は、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）において交互に配置される。電極４Ａは、上述した電極４と同じ材料からなる。電極４Ａ（電極部４Ａ−１，４Ａ−２，４Ａ−３，４Ａ−４）は、本発明の第一電極部に相当する。

電極５Ｂは、電極部５Ｂ−１，５Ｂ−２，５Ｂ−３，５Ｂ−４を有する。電極部５Ｂ−１，５Ｂ−４は、電極５Ｂのｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）の両端部に配置される。電極部５Ｂ−２および５Ｂ−４は、電極部５Ｂ−１および５Ｂ−３よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。そして、電極部５Ｂ−２，５Ｂ−３は、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）において交互に配置される。電極５Ｂは、上述した電極５と同じ材料からなる。電極５Ｂ（電極部５Ｂ−１，５Ｂ−２，５Ｂ−３，５Ｂ−４）は、本発明の第二電極部に相当する。

図１３は、図１２に示す光電変換装置１０Ｃに用いられる配線基板の平面図である。図１３を参照して、配線基板２０Ｃは、図３に示す配線基板２０の配線パターン７，８を配線パターン７Ｂ，８Ｂに代えたものであり、その他は、配線基板２０と同じである。

配線パターン７Ｂは、配線部材７１Ｂを含む。配線部材７１Ｂは、一定の幅（ｘ軸方向の長さ）を有し、ｙ軸方向においてジグザグ状の平面形状を有する。

配線部材７１Ｂは、配線部７１Ｂ−１，７１Ｂ−２，７１Ｂ−３，７１Ｂ−４を有する。配線部７１Ｂ−１，７１Ｂ−４は、配線部材７１Ｂのｙ軸方向の両端部に配置される。配線部７１Ｂ−１および７１Ｂ−３は、配線部７１Ｂ−２および７１Ｂ−４よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。そして、配線部７１Ｂ−２，７１Ｂ−３は、ｙ軸方向において交互に配置される。配線部材７１Ｂは、上述した配線部材７１と同じ材料からなる。配線部材７１Ｂ（配線部７１Ｂ−１，７１Ｂ−２，７１Ｂ−３，７１Ｂ−４）は、本発明の第一配線部に相当する。

配線パターン８Ｂは、配線部材８１Ｂを含む。配線部材８１Ｂは、一定の幅（ｘ軸方向の長さ）を有し、ｙ軸方向においてジグザグ状の平面形状を有する。

配線部材８１Ｂは、配線部８１Ｂ−１，８１Ｂ−２，８１Ｂ−３，８１Ｂ−４を有する。配線部８１Ｂ−１，８１Ｂ−４は、配線部材８１Ｂのｙ軸方向の両端部に配置される。配線部８１Ｂ−１および８１Ｂ−３は、配線部８１Ｂ−２および８１Ｂ−４よりもｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。そして、配線部８１Ｂ−２，８１Ｂ−３は、ｙ軸方向において交互に配置される。配線部材８１Ｂは、上述した配線部材８１と同じ材料からなる。配線部材８１Ｂ（配線部８１Ｂ−１，８１Ｂ−２，８１Ｂ−３，８１Ｂ−４）は、本発明の第二配線部に相当する。

図１４は、図１３に示す配線基板２０Ｃ上に図１２に示す光電変換装置１０Ｃを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｃにおける電極４Ａ，５Ｂと配線部材７１Ｂ，８１Ｂとの配置位置の関係を説明するための平面図である。

図１４を参照して、配線部材７１Ｂは、ｐ型拡散層１１上に配置され、配線部材８１Ｂは、ｎ型拡散層１２上に配置される。そして、配線部材８１Ｂのｘ軸方向の両側の一部分は、ｐ型拡散層１１上に配置される。電極４Ａは、配線部材７１Ｂの幅方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）の中央部に配置される。電極５Ｂは、配線部材８１Ｂの幅方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）の中央部に配置される。

配線部材７１Ｂは、電極４Ａに電気的に接続され、配線部材８１Ｂは、電極５Ｂに電気的に接続される。

図１５は、図１０に示す光電変換装置１０Ｂに用いられる別の配線基板の平面図である。

図１５を参照して、配線基板２０Ｄは、図３に示す配線基板２０の配線パターン７，８を配線パターン７Ｃ，８Ｃに代えたものであり、その他は、配線基板２０と同じである。

配線パターン７Ｃは、配線部材７１Ｃを含む。配線部材７１Ｃは、長方形の平面形状を有する。そして、配線部材７１Ｃは、上述した配線部材７１と同じ材料からなる。

配線パターン８Ｃは、配線部材８１Ｃを含む。配線部材８１Ｃは、長方形の平面形状を有する。配線部材８１Ｃは、配線部材７１Ｃよりも小さい幅を有する。そして、配線部材８１Ｃは、上述した配線部材８１と同じ材料からなる。

図１６は、図１５に示す配線基板２０Ｄ上に図１０に示す光電変換装置１０Ｂを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｄにおける電極４，５Ａと配線部材７１Ｃ，８１Ｃとの配置位置の関係を説明するための平面図である。

図１６を参照して、配線部材７１Ｃは、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）に沿ってｐ型拡散層１１上に配置され、配線部材８１Ｃは、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）に沿ってｎ型拡散層１２上に配置される。そして、配線部材８１Ｃのｘ軸方向の両側の一部分は、ｐ型拡散層１１上に配置される。電極４の島状電極４１，４２は、配線部材７１Ｃのｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）の中央部において、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）に沿ってジグザグ状に配置される。

電極５Ａは、配線部材８１Ｃのｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）の中央部において、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）に沿って直線状に配置される。

なお、配線基板２０Ｃが用いられる場合、電極４の島状電極４１，４２の各々は、例えば、１００μｍの幅（ｘ軸方向の長さ）を有し、電極５Ａは、例えば、１００μｍの幅（ｘ軸方向の長さ）を有する。

配線部材７１Ｃは、島状電極４１，４２に電気的に接続され、配線部材８１Ｃは、電極５Ａに電気的に接続される。

図１７は、実施の形態１による更に別の光電変換装置１０Ｅの平面図である。なお、図１７は、光入射側と反対側から見た光電変換装置１０Ｅの平面図である。

実施の形態１による光電変換装置は、図１７に示す光電変換装置１０Ｅであってもよい。図１７を参照して、光電変換装置１０Ｅは、図１および図２に示す光電変換装置１０の電極４，５をそれぞれ電極４Ｅ，５Ｅ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。

電極４Ｅは、複数の島状電極４１Ｅと、複数の島状電極４２Ｅとを含む。複数の島状電極４１Ｅおよび複数の島状電極４２Ｅは、島状電極４１Ｅと島状電極４２Ｅとのｘ軸方向の間隔が島状電極４１と島状電極４２とのｘ軸方向の間隔よりも広くなるように配置される。この場合、島状電極４１Ｅと島状電極４２Ｅとのｘ軸方向の間隔は、例えば、τ_ｈ以上２×τ_ｈ以下に設定される。

電極５Ｅは、複数の島状電極５１Ｅと、複数の島状電極５２Ｅとを含む。複数の島状電極５１Ｅおよび複数の島状電極５２Ｅは、島状電極５１Ｅと島状電極５２Ｅとのｘ軸方向の間隔が島状電極５１と島状電極５２とのｘ軸方向の間隔よりも広くなるように配置される。この場合、島状電極５１Ｅと島状電極５２Ｅとのｘ軸方向の間隔は、例えば、τ_ｈ以上２×τ_ｈ以下に設定される。

複数の島状電極４１Ｅおよび複数の島状電極４２Ｅについてのその他の説明は、複数の島状電極４１および複数の島状電極４２についての説明と同じであり、複数の島状電極５１Ｅおよび複数の島状電極５２Ｅについてのその他の説明は、複数の島状電極５１および複数の島状電極５２についての説明と同じである。

図１８は、図１７に示す光電変換装置１０Ｅに用いられる配線基板の平面図である。図１８を参照して、配線基板２０Ｅは、図３に示す配線基板２０の配線パターン７，８をそれぞれ配線パターン７Ｅ，８Ｅに代えたものであり、その他は、配線基板２０と同じである。

配線パターン７Ｅ，８Ｅは、絶縁性基板６上に配置される。

配線パターン７Ｅは、複数の配線部材７１Ｅおよび複数の配線部材７２Ｅを含む。複数の配線部材７１Ｅおよび複数の配線部材７２Ｅの各々は、長方形の平面形状を有する。複数の配線部材７１Ｅは、配置位置をｘ軸の正方向に所定量ずつずらせながらｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材７２Ｅは、配置位置をｘ軸の負方向に所定量ずつずらせながらｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材７１Ｅは、ｙ軸方向の両端において配線部材７２Ｅに接する。その結果、複数の配線部材７１Ｅおよび複数の配線部材７２Ｅは、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン７Ｅは、複数の配線部材７１Ｅおよび複数の配線部材７２Ｅをｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材７１Ｅ，７２Ｅは、本発明の第一配線部に相当する。

ｙ軸方向に配置した配線部材７１Ｅ，７２Ｅにおいては、配線部材７１Ｅ，７２Ｅのｙ軸方向の一方端側（図１８の紙面上、最上部側）における配線部材７１Ｅと配線部材７２Ｅとの接触領域の接触幅ｂ１は、配線部材７１Ｅ，７２Ｅのｙ軸方向の他方端側（図１８の紙面上、最下部側）における配線部材７１Ｅと配線部材７２Ｅとの接触領域の接触幅ａ１よりも広い。より詳細には、隣接する配線部材７１Ｅ，７２Ｅ間の接触幅は、キャリア（正孔）の集電方向に向かって徐々に広くなっている。従って、キャリア（正孔）を集電するときの配線の抵抗損失を小さくできる。

配線パターン８Ｅは、複数の配線部材８１Ｅおよび複数の配線部材８２Ｅを含む。複数の配線部材８１Ｅおよび複数の配線部材８２Ｅの各々は、長方形の平面形状を有する。複数の配線部材８１Ｅは、配置位置をｘ軸の負方向に所定量ずつずらせながらｙ軸方向に所定の間隔で配置される。複数の配線部材８２Ｅは、配置位置をｘ軸の正方向に所定量ずつずらせながらｙ軸方向に所定の間隔で配置される。配線部材８１Ｅは、ｙ軸方向の両端において配線部材８２Ｅに接する。その結果、複数の配線部材８１Ｅおよび複数の配線部材８２Ｅは、ｙ軸方向において交互に配置される。従って、配線パターン８Ｅは、複数の配線部材８１Ｅおよび複数の配線部材８２Ｅをｙ軸方向においてジグザグ状に配置した構造からなる。ここで、配線部材８１Ｅ，８２Ｅは、本発明の第二配線部に相当する。

ｙ軸方向に配置した配線部材８１Ｅ，８２Ｅにおいては、配線部材８１Ｅ，８２Ｅのｙ軸方向の一方端側（図１８の紙面上、最下部側）における配線部材８１Ｅと配線部材８２Ｅとの接触領域の接触幅ｂ２は、配線部材８１Ｅ，７２Ｅのｙ軸方向の他方端側（図１８の紙面上、最上部側）における配線部材８１Ｅと配線部材８２Ｅとの接触領域の接触幅ａ２よりも広い。より詳細には、隣接する配線部材８１Ｅ，８２Ｅ間の接触幅は、キャリア（電子）の集電方向に向かって徐々に広くなっている。従って、キャリア（電子）を集電するときの配線の抵抗損失を小さくできる。

配線部材７１Ｅ，７２Ｅ，８１Ｅ，８２Ｅの各々は、配線部材７１，７２，８１，８２と同じ材料からなり、配線部材７１，７２，８１，８２と同じ膜厚を有する。

図１９は、図１８に示す配線基板２０Ｅ上に図１７に示す光電変換装置１０Ｅを配置した配線基板付き光電変換装置３０Ｅにおける電極４Ｅ，５Ｅと配線部材７Ｅ，８Ｅとの配置位置の関係を説明するための平面図である。

図１９を参照して、電極４Ｅの島状電極４１Ｅは、ｙ軸の負方向において、配線部材７１Ｅに対してｘ軸の負方向にずれた位置に配置される。電極４Ｅの島状電極４２Ｅは、ｙ軸の負方向において、配線部材７２Ｅに対してｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。島状電極４１Ｅは、ｙ軸方向（ｐ型拡散層１１の長さ方向）において隣接する島状電極４２Ｅに接しておらず、ｘ軸方向（ｐ型拡散層１１の幅方向）において島状電極４２Ｅと所定の間隔を隔てて配置される。

電極５Ｅの島状電極５１Ｅは、ｙ軸の負方向において、配線部材８１Ｅに対してｘ軸の正方向にずれた位置に配置される。電極５Ｅの島状電極５２Ｅは、ｙ軸の負方向において、配線部材８２Ｅに対してｘ軸の負方向にずれた位置に配置される。島状電極５１Ｅは、ｙ軸方向（ｎ型拡散層１２の長さ方向）において隣接する島状電極５２Ｅに接しておらず、ｘ軸方向（ｎ型拡散層１２の幅方向）において島状電極５２Ｅと所定の間隔を隔てて配置される。

配線部材７１Ｅ，７２Ｅは、それぞれ、島状電極４１Ｅ，４２Ｅに電気的に接続され、配線部材８１Ｅ，８２Ｅは、それぞれ、島状電極５１Ｅ，５２Ｅに電気的に接続される。

実施の形態１による光電変換装置は、上述した光電変換装置１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ単体であってもよく、光電変換装置１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅと、上述した配線基板２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅのいずれかとを備えていてもよい。

上記においては、各種の配線基板２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについて説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、この発明の実施の形態における配線基板は、ｐ型拡散層１１の領域に配置される配線部材と、ｎ型拡散層１２の領域に配置される配線部材とのうち、少なくとも、ｐ型拡散層１１の領域に配置される配線部材がｐ型拡散層１１の長さ方向にジグザグ状に配置されていればよい。

光電変換装置１０においては、電極４が島状電極４１，４２からなり、電極５が島状電極５１，５２からなる。島状電極４１，４２と島状電極５１，５２は、ｘ軸方向に異なる位置に配置されている。その結果、ｐ型拡散層１１の領域およびｎ型拡散層１２の領域において発生したキャリアを電極に収集できる確率が向上し、集電効率が向上する。

また、光電変換装置１０Ｂにおいては、電極４が島状電極４１，４２からなる。島状電極４１，４２は、ｘ軸方向に異なる位置に配置されている。その結果、少なくともｐ型拡散層１１の領域において発生したキャリアを電極に収集できる確率が向上し、集電効率が向上する。

また、光電変換装置１０Ｃにおいては、電極４Ａが、ｐ型拡散層１１の長さ方向にジグザグ状に配置され、電極５Ｂが、ｎ型拡散層１２の長さ方向にジグザグ状に配置される。その結果、ｐ型拡散層１１の領域およびｎ型拡散層１２の領域において発生したキャリアを電極に収集できる確率が向上し、集電効率が向上する。

更に、配線基板付き光電変換装置３０Ｃにおいては、ｐ型拡散層１１の領域に配置される配線（配線パターン７Ｂ）とｎ型拡散層１２の領域に配置される配線（配線パターン８Ｂ）とが共に、電極４Ａ，５Ｂと同様にｙ軸方向においてジグザグ状に配置されている。その結果、配線７Ｂと配線８Ｂとの間隔を狭めることなく、集電効率が向上する。従って、配線（配線パターン７Ｂ）と配線（配線パターン８Ｂ）との短絡を防止して配線基板付き光電変換装置３０Ｃの特性を向上できる。

更に、配線基板付き光電変換装置３０Ｅにおいては、隣接する配線部材７１Ｅ，７２Ｅの接触幅および隣接する配線部材８１Ｅ，８２Ｅの接触幅がキャリアの集電方向に向かって徐々に広くなっているので、キャリアを集電するときの抵抗損失を小さくでき、集電効率が向上する。その結果、配線基板付き光電変換装置３０Ｅの出力を向上できる。

集電効率を上昇させるためには、ｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２に接する電極の幅を広くすればよいが、電極の幅を広くすると、それに伴って配線の幅も広くする必要があり、ｐ型拡散層１１の領域に配置される配線とｎ型拡散層１２の領域に配置される配線との間隔が狭くなり、２つの配線間に導電性のゴミが付着すると、短絡が生じ易くなる。

しかし、配線基板付き光電変換装置３０Ｃにおいては、上述したように、ｙ軸方向においてジグザグ状に配置された電極４Ａ，５Ｂを設けることによって、配線（配線パターン７Ｂ）と配線（配線パターン８Ｂ）との間隔を狭めることなく、集電効率を向上させ、配線基板付き光電変換装置３０Ｃの特性を向上させている。

従って、配線基板を用いて集電する従来の光電変換装置における問題を配線の短絡防止と光電変換装置の特性向上とを両立させるという観点から解決したものである。

上記においては、半導体基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板からなると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、半導体基板１は、ｎ型多結晶シリコン基板であってよく、ｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板であってもよい。

半導体基板１がｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板からなる場合、ｎ型拡散層１２の幅は、ｐ型拡散層１１の幅よりも広くなるように設定される。それに伴って、上述した配線基板２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの配線パターン７，８；７Ａ，８Ａ；７Ｂ，８Ｂ；７Ｃ，８Ｃ；７Ｅ，８Ｅにおいて、配線パターン７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｅと配線パターン８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｅとを入れ替えればよい。

また、上記において説明した実施の形態１に限らず、電極４，５のうち、電極４が島状電極４１，４２からなり、電極５が直線形状からなっていてもよく、一般的には、電極４，５のうち、少なくとも電極４がｐ型拡散層１１の長さ方向にジグザグ状に配置された島状電極からなっていればよい。

［実施の形態２］
図２０は、実施の形態２による光電変換装置の平面図である。図２１は、図２０に示す線ＸＸＩ−ＸＸＩ間における光電変換装置の断面図である。なお、図２０は、光入射側と反対側から見た光電変換装置の平面図である。また、図２０および図２１においては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。

図２０および図２１を参照して、実施の形態２による光電変換装置１００は、半導体基板１０１と、反射防止膜１０２と、パッシベーション膜１０３と、ｐ型非晶質半導体層１０４と、ｎ型非晶質半導体層１０５と、保護膜１０６と、電極１０７，１０８とを備える。

半導体基板１０１は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板からなり、１００〜２００μｍの厚さを有する。また、半導体基板１０１は、例えば、（１００）の面方位を有し、１〜１０Ωｃｍの比抵抗を有する。そして、半導体基板１０１は、光入射側の表面にテクスチャ構造を有する。

反射防止膜１０２は、半導体基板１０１の光入射側の表面に半導体基板１０１に接して配置される。反射防止膜１０２は、例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンの積層構造からなる。この場合、酸化シリコンが半導体基板１０１に接して配置され、窒化シリコンは、酸化シリコンに接して酸化シリコン上に配置される。反射防止膜１０２の膜厚は、例えば、５０〜１００ｎｍである。

パッシベーション膜１０３は、半導体基板１０１の光入射側の表面と反対側の表面に接して配置される。パッシベーション膜１０３は、例えば、ｉ型アモルファスシリコン、ｉ型アモルファスシリコンカーバイド、ｉ型アモルファスシリコンナイトライド、ｉ型アモルファスシリコンオキシナイトライドおよびｉ型アモルファスシリコンオキサイドのいずれかからなる。そして、パッシベーション膜１０３は、例えば、１０〜３０ｎｍの膜厚を有する。

ｐ型非晶質半導体層１０４は、パッシベーション膜１０３に接してパッシベーション膜１０３上に配置される。ｐ型非晶質半導体層１０４は、例えば、ｐ型アモルファスシリコン、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド、ｐ型アモルファスシリコンナイトライド、ｐ型アモルファスシリコンオキシナイトライドおよびｐ型アモルファスシリコンオキサイドのいずれかからなる。そして、ｐ型非晶質半導体層１０４は、例えば、１０〜３０ｎｍの膜厚を有する。

ｎ型非晶質半導体層１０５は、パッシベーション膜１０３に接してパッシベーション膜１０３上に配置される。この場合、ｎ型非晶質半導体層１０５は、ｎ型非晶質半導体層１０５の幅方向（ｘ軸方向）において、ｐ型非晶質半導体層１０４に接していてもよく、ｐ型非晶質半導体層１０４と所定の距離を隔てて配置されてもよい。

ｎ型非晶質半導体層１０５は、例えば、ｎ型アモルファスシリコン、ｎ型アモルファスシリコンカーバイド、ｎ型アモルファスシリコンナイトライド、ｎ型アモルファスシリコンオキシナイトライドおよびｎ型アモルファスシリコンオキサイドのいずれかからなる。そして、ｎ型非晶質半導体層１０５は、例えば、１０〜３０ｎｍの膜厚を有する。

保護膜１０６は、ｐ型非晶質半導体層１０４およびｎ型非晶質半導体層１０５を覆うように配置される。ｐ型非晶質半導体層１０４がｎ型非晶質半導体層１０５と所定の距離を隔てて配置される場合、保護膜１０６は、パッシベーション膜１０３にも接する。

保護膜１０６は、例えば、窒化シリコンからなり、５０〜２００ｎｍの膜厚を有する。

電極１０７は、複数の島状電極１０７１と、複数の島状電極１０７２とを含む。複数の島状電極１０７１および複数の島状電極１０７２は、それぞれ、上述した複数の島状電極４１および複数の島状電極４２と同じように配置される。

電極１０８は、複数の島状電極１０８１と、複数の島状電極１０８２とを含む。複数の島状電極１０８１および複数の島状電極１０８２は、それぞれ、上述した複数の島状電極５１および複数の島状電極５２と同じように配置される。

複数の島状電極１０７１，１０７２の各々は、保護膜１０６を貫通してｐ型非晶質半導体層１０４に接するように配置される。その結果、複数の島状電極１０７１，１０７２の各々は、ｐ型非晶質半導体層１０４に電気的に接続される。

複数の島状電極１０８１，１０８２の各々は、保護膜１０６を貫通してｎ型非晶質半導体層１０５に接するように配置される。その結果、複数の島状電極１０８１，１０８２の各々は、ｎ型非晶質半導体層１０５に電気的に接続される。

複数の島状電極１０７１，１０７２および複数の島状電極１０８１，１０８２の各々は、上述した島状電極４１，４２，５１，５２と同じ材料からなり、島状電極４１，４２，５１，５２と同じ厚さを有する。

図２２から図２４は、それぞれ、図２０および図２１に示す光電変換装置１００の製造工程を示す第１から第３の工程図である。

図２２を参照して、光電変換装置１００の製造が開始されると、図６の工程（ａ）〜工程（ｄ）と同じ工程を順次実行する（図２２の工程（ａ）〜工程（ｄ））。

図２２の工程（ｄ）の後、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によってｉ型アモルファスシリコンを半導体基板１０１の光入射側の表面と反対側の表面上に堆積することによってパッシベーション膜３を形成する（図２２の工程（ｅ））。

より具体的には、シラン（ＳｉＨ_４）ガスを材料ガスとし、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を平行平板型の電極に印加し、減圧下でｉ型アモルファスシリコンを堆積する。

図２３を参照して、図２２の工程（ｅ）の後、マスク４０をパッシベーション膜１０３上に配置する（図２３の工程（ｆ））。そして、プラズマＣＶＤ法によってｐ型アモルファスシリコンをパッシベーション膜１０３上に堆積することによってｐ型非晶質半導体層１０４をパッシベーション膜１０３上に形成する（図２３の工程（ｇ））。より具体的には、ＳｉＨ_４ガスおよびジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガスを材料ガスとし、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を平行平板型の電極に印加し、減圧下でｐ型アモルファスシリコンを堆積する。

そして、マスク５０をｐ型非晶質半導体層１０４上に配置する（図２３の工程（ｈ））。

その後、プラズマＣＶＤ法によってｎ型アモルファスシリコンをパッシベーション膜１０３上に堆積することによってｎ型非晶質半導体層１０５をパッシベーション膜１０３上に形成する（図２３の工程（ｉ））。より具体的には、ＳｉＨ_４ガスおよびフォスフィン（ＰＨ_３）ガスを材料ガスとし、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を平行平板型の電極に印加し、減圧下でｎ型アモルファスシリコンを堆積する。

図２４を参照して、図２３の工程（ｉ）の後、プラズマＣＶＤ法によって窒化シリコンをｐ型非晶質半導体層１０４およびｎ型非晶質半導体層１０５上に堆積することによって保護膜１０６を形成する（図２４の工程（ｊ））。より具体的には、ＳｉＨ_４ガスおよびアンモニア（ＮＨ_３）ガスを材料ガスとし、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を平行平板型の電極に印加し、減圧下で窒化シリコンを堆積する。

図２４の工程（ｊ）の後、フォトリソグラフィによって保護膜１０６上にレジストパターンを形成し、その形成したレジストパターンをマスクとして保護膜１０６をエッチングし、貫通孔３５，３６を形成する（図２４の工程（ｋ））。

その後、半導体基板１０１の裏面の全体に銀を形成し、その形成した銀の一部を、フォトリソグラフィを用いて形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングし、島状電極１０７１，１０７２，１０８１，１０８２を形成する。これによって、光電変換装置１００が完成する（図２４の工程（ｌ））。

光電変換装置１００においては、上述した配線基板２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅのいずれかが用いられる。そして、配線基板２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの配線パターン７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅが電極１０７に電気的に接続され、配線パターン８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅが電極１０８に電気的に接続される。

その結果、裏面ヘテロ接合型の光電変換装置１００においても、光電変換装置１０と同じ効果を得ることができる。

上記においては、半導体基板１０１は、ｎ型単結晶シリコン基板からなると説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、半導体基板１０１は、ｎ型多結晶シリコン基板であってよく、ｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板であってもよい。

半導体基板１０１がｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板からなる場合、ｎ型非晶質半導体層１０５の幅は、ｐ型非晶質半導体層１０４の幅よりも広くなるように設定される。それに伴って、上述した配線基板２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの配線パターン７，８；７Ａ，８Ａ；７Ｂ，８Ｂ；７Ｃ，８Ｃ；７Ｅ，８Ｅにおいて、配線パターン７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｅと配線パターン８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｅとを入れ替えればよい。

また、上記においては、電極１０７が島状電極１０７１，１０７２からなり、電極１０８が島状電極１０８１，１０８２からなると説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、電極１０７，１０８のうち、電極１０７が島状電極１０７１，１０７２からなり、電極１０８が直線形状からなっていてもよく、一般的には、電極１０７，１０８のうち、少なくとも電極１０７がｐ型非晶質半導体層１０４の長さ方向にジグザグ状に配置された島状電極からなっていればよい。

実施の形態２による光電変換装置は、上述した光電変換装置１００単体であってもよく、光電変換装置１００と、上述した配線基板２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅのいずれかとを備えていてもよい。

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。

この発明の実施の形態においては、ｎ型拡散層１２およびｎ型非晶質半導体層１０５は、「第１の半導体層」を構成する。

また、この発明の実施の形態においては、ｐ型拡散層１１およびｐ型非晶質半導体層１０４は、「第２の半導体層」を構成する。

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、光電変換装置に適用される。

Claims (10)

1. 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上に配置され、前記第１の導電型を有する第１の半導体層と、
   前記半導体基板の一方の面上に配置され、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、
   前記第１の半導体層と電気的に接続された第１の電極と、
   前記第２の半導体層と電気的に接続された第２の電極と、
   前記第１の電極と電気的に接続された第１の配線部材と、
   前記第２の電極と電気的に接続された第２の配線部材とを備え、
   前記第１の半導体層および前記第２の半導体層は、前記半導体基板の一方の面の平面視において第１の方向に長い形状を有し、
   前記第２の半導体層は、前記第１の方向に直交する幅方向において、前記第１の半導体層の配置位置と異なる位置に配置され、
   前記第１および第２の電極のうち、少なくとも前記第２の電極は、複数の第一電極部を有し、前記第１の方向において隣り合う前記第一電極部は、前記幅方向において異なる位置に配置され、
   前記第１および第２の配線部材のうち、少なくとも前記第２の配線部材は、複数の第一配線部を有し、前記第１の方向において隣接する前記第一配線部は、前記幅方向において異なる位置に配置されている、光電変換装置。
2. 前記複数の第一電極部は、複数の第一島状電極を含み、
   前記複数の第一島状電極は、
   前記第２の半導体層の幅方向の一方端側において前記第２の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置された複数の第１の島状電極と、
   前記第２の半導体層の幅方向の他方端側において前記第２の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置された複数の第２の島状電極とを含み、
   前記複数の第１の島状電極と前記複数の第２の島状電極とを前記第２の半導体層の長さ方向に一列に配列した場合、前記複数の第１の島状電極は、前記複数の第２の島状電極と交互に配置される、請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記第１の電極は、複数の第二電極部を含み、前記第１の方向において隣り合う前記第二電極部は、前記幅方向において異なる位置に配置されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
4. 前記複数の第二電極部は、複数の第二島状電極を含み、
   前記複数の第二島状電極は、
   前記第１の半導体層の幅方向の一方端側において前記第１の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置された複数の第３の島状電極と、
   前記第１の半導体層の幅方向の他方端側において前記第１の半導体層の長さ方向に沿って所定の間隔で配置された複数の第４の島状電極とを含み、
   前記複数の第３の島状電極と前記複数の第４の島状電極とを前記第１の半導体層の長さ方向に一列に配列した場合、前記複数の第３の島状電極は、前記複数の第４の島状電極と交互に配置される、請求項３に記載の光電変換装置。
5. 前記第１の配線部材の前記幅方向の第２の方向における一方端側の一部、および前記第１の配線部材の前記幅方向の前記第２の方向と反対の第３の方向における一方端側の一部は、前記第２の半導体層上に配置される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の光電変換装置。
6. 前記第１の方向において隣接する前記第一配線部の接触幅は、キャリアの集電方向に向かうに従って広くなっている、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。
7. 前記第１の配線部材は、複数の第二配線部を有し、前記第１の方向において隣接する前記第二配線部は、前記幅方向において異なる位置に配置されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
8. 前記第１の方向において隣接する前記第二配線部の接触幅は、キャリアの集電方向に向かうに従って広くなっている、請求項７に記載の光電変換装置。
9. 前記第１の半導体層は、前記第１の導電型のドーパントが拡散された第１導電型拡散層であり、
   前記第２の半導体層は、前記第２の導電型のドーパントが拡散された第２導電型拡散層である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
10. 前記第１の半導体層は、前記第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層であり、
    前記第２の半導体層は、前記第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光電変換装置。

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