JPH09118511A

JPH09118511A - シリコン構造体、その製造方法及びその製造装置、並びにシリコン構造体を用いた太陽電池

Info

Publication number: JPH09118511A
Application number: JP8221017A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Shibuya; 宗裕澁谷; Masatoshi Kitagawa; 雅俊北川; Takashi Hirao; 孝平尾; Tetsuhisa Yoshida; 哲久吉田; Yuji Mukai; 裕二向井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1997-05-06
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: JP3876021B2

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池に有用な太陽光線の反射の少ないシ
リコン構造体を提供する。【解決手段】石英基板４２の全面に厚さ約１μｍのＭ
ｏを堆積し、下部電極４１を形成する。下部電極４１の
全面に、ＢＣｌ₃を添加したＳｉ₂Ｃｌ₆を用いて、シ
リコンを主成分とする膜４７を介して、不規則な方向を
向いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリコン
４８の集合からなる厚さは３０〜４０μｍのｐ型シリコ
ン構造体４３を形成する。ｐ型シリコン構造体４３の表
面に、ＰＯＣｌ₃を用いた熱拡散法によってＰを拡散さ
せて、円柱状シリコン４８の外周部分にｎ型領域４４を
形成する。ｐ型シリコン構造体４３の全面に、厚さ３０
〜４０μｍのインジウム−スズ酸化物からなる透明電極
４５を形成し、透明電極４５の上に厚さ約１μｍのＡｌ
からなる上部電極４６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子や太陽電
池などに有効に利用することのできるシリコン構造体、
その製造方法、その製造装置、及びシリコン構造体を用
いた太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンを用いた太陽電池は、そ
の表面における太陽光線の反射を低減するために、表面
に無反射コーテイングが施されたり、表面に凹凸が形成
されていた。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来の太陽電池
の構造について説明する。図７は従来のシリコン太陽電
池の構造（テクスチャード構造）を示す概略断面図であ
る。図７に示すように、ｐ型シリコン基板３１の受光面
側には、太陽光線の反射率を下げるために凹凸が形成さ
れている。凹凸の形成方法としては、フォトリソグラフ
ィーと化学エッチングを用いて化学的に形成する方法
や、ダイシングマシンを用いて機械的に形成する方法が
主に用いられる。また、シリコン基板としては、回転引
上げ法によって形成される単結晶シリコン基板や、電磁
鋳造法によって形成される多結晶シリコン基板等が用い
られる。ｐ型シリコン基板３１の凹凸面上には、ｎ型シ
リコン層３２が形成されている。このｎ型シリコン層３
２は、ｐ型シリコン基板３１の凹凸部にＰＯＣｌ₃等の
ガスを用いてＰ（リン）を拡散させ、ｐ型シリコン基板
３１の一部をｎ型化することによって形成される。ｎ型
シリコン層３２の上には、ＳｉＮ、ＭｇＦ₂等からなる
反射防止膜３３が形成されている。また、ｐ型シリコン
基板３１の受光面側には、ｎ++シリコン層３５を介して
表面電極３４が形成されており、表面電極３４は反射防
止膜３３の表面に露出している。一方、ｐ型シリコン基
板３１の裏面には、ｐ+ シリコン層３７を介して裏面電
極３６が形成されている。このように裏面電極３６とｐ
型シリコン基板３１との間にｐ+ シリコン層３７を形成
すれば、変換効率が向上する（第３回『高効率太陽電
池』ワークショップ予稿集、電気学会半導体電力変換技
術委員会主催、富山、Ａ５〜Ａ６、２８〜３５頁、１９
９２年１０月５日）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
におけるシリコン太陽電池の構成では、太陽光線を効率
的に収集することはできるが、凹凸を形成する際の複雑
な工程が多いために、コストが増加し実用化が困難であ
った。

【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、太陽光線の反射の少
ないシリコン構造体、その製造方法、その製造装置、及
びシリコン構造体を用いた太陽電池を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するために手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るシリコン構造体の構成は、不規則な方
向を向いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリ
コンの集合からなるものである。このシリコン構造体の
構成によれば、ある円柱状シリコンに入射して反射した
光が再度別の円柱状シリコンに入射するため、効率良く
太陽光線を吸収することができる。すなわち、本発明の
シリコン構造体の構成によれば、太陽光線の反射の少な
いシリコン構造体を得ることができる。ここで、円柱状
シリコンのシリコン含有量は９５重量％以上であるのが
好ましく、シリコン以外に塩素約１重量％、酸素数重量
％を含んでいてもよい。

【０００７】また、前記本発明のシリコン構造体の構成
においては、基板がさらに備わり、前記基板にシリコン
を主成分とする膜を介して前記シリコン構造体が形成さ
れているのが好ましい。この好ましい例によれば、シリ
コン構造体を用いて太陽電池を製造する場合に透明電極
が下部電極に接触してしまうことがない。

【０００８】また、前記本発明のシリコン構造体の構成
においては、円柱状シリコンの直径が０．１〜１０μｍ
であるのが好ましい。この好ましい例によれば、円柱状
シリコンを適度な強さに保つことができると共に、拡散
等によってシリコンの表面をｎ型化又はｐ型化するとき
の接合の深さが制限されることはない。また、光の吸収
が悪くなることはない。

【０００９】また、前記本発明のシリコン構造体の構成
においては、円柱状シリコンの外周部分が非晶質であ
り、中心部分が多結晶質であるのが好ましい。また、本
発明に係るシリコン構造体の製造方法は、不規則な方向
を向いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリコ
ンの集合からなるシリコン構造体の製造方法であって、
塩素を含有する霧化又は気化されたシリコン原料を酸素
ガスとともに加熱された基板上に導入することを特徴と
する。このシリコン構造体の製造方法によれば、シラン
ガス（ＳｉＨ₄）等に比べて危険性の少ないシリコン原
料を使用することができるので、シリコン原料を大量に
供給することができる。その結果、シリコンの形成速度
が向上するので、不規則な方向を向いた、シリコンを主
成分とする複数の円柱状シリコンの集合からなるシリコ
ン構造体を得ることができる。この場合、塩素を含有す
るシリコン原料を搬送するために、不活性ガスを同時に
基板上に導入してもよい。また、不活性ガス中に水素を
添加するか、あるいは不活性ガスを使用しないで水素の
みでシリコン原料を搬送すれば、シリコン構造体中に含
まれる塩素の量を減少させることもできる。また、従来
のテクスチャード構造のように凹凸を形成する際の複雑
な工程を必要としないので、コストの低減を図ることが
できる。

【００１０】また、前記本発明のシリコン構造体の製造
方法においては、塩素を含有するシリコン材料がＳｉ₂
Ｃｌ₆であるのが好ましい。この好ましい例によれば、
分解温度が約３５０℃と低く、紫外線（１８８ｎｍ）の
照射によって分解するので、不規則な方向を向いた、シ
リコンを主成分とする複数の円柱状シリコンの集合から
なるシリコン構造体を容易に得ることができる。また、
この場合には、Ｓｉ₂Ｃｌ₆からなるシリコン材料に、
ＰＣｌ₃又はＢＣｌ₃を混合した液体原料を用いて、ｎ
型又はｐ型のシリコン構造体を形成するのが好ましい。

【００１１】また、前記本発明のシリコン構造体の製造
方法においては、円柱状シリコンの中心付近の酸素含有
量が３％以下となるように酸素ガスを導入するのが好ま
しい。この好ましい例によれば、シリコン構造体の抵抗
が低く抑えられ、電子デバイスに使用することが可能と
なる。

【００１２】また、本発明に係るシリコン構造体の製造
装置の構成は、基板上に、不規則な方向を向いた、シリ
コンを主成分とする複数の円柱状シリコンの集合からな
るシリコン構造体の製造装置であって、チャンバーと、
霧化又は気化した液体原料を酸素ガスとともにチャンバ
ー内に供給する手段と、前記基板を支持するための基板
ホルダー支持部と、前記基板を加熱するための基板加熱
用ヒータと、少なくとも基板と同じ面積を有し、前記霧
化又は気化された液体原料及び前記酸素ガスを通過させ
て加熱された前記基板上に導入するフィルターとを備え
たことを特徴とする。このシリコン構造体の製造装置の
構成によれば、霧化又は気化した液体原料はフィルター
を通過する際に当該フィルターとほぼ同じ大きさに均一
に分散されて、基板表面に導入されるので、基板上に均
一にシリコン構造体を形成することができる。

【００１３】また、前記本発明のシリコン構造体の製造
装置においては、フィルターがステンレス鋼繊維からな
るのが好ましい。この好ましい例によれば、大面積でか
つ空隙率が７０〜９０％と非常に大きいフィルターを低
コストで形成することができる。そして、このフィルタ
ーを用いて気化室と成膜室を仕切れば、気化室と成膜室
との圧力差が発生しにくくなり、断熱膨脹による原料の
再液化が起こりにくくなる。

【００１４】また、前記本発明のシリコン構造体の製造
装置においては、フィルターの孔径が１〜３０μｍであ
るのが好ましい。この好ましい例によれば、原料ガス、
酸素ガス等を基板に均一に吹き付けることができる。

【００１５】また、本発明に係る太陽電池の構成は、光
照射によって電子−正孔対を生成する半導体層を備えた
太陽電池であって、前記半導体層が、不規則な方向を向
いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリコンの
集合からなるシリコン構造体を含むことを特徴とする。
この太陽電池の構成によれば、太陽光線の反射が少なく
なるので、効率良く発電に寄与することができる。

【００１６】また、前記本発明の太陽電池の構成におい
ては、基板がさらに備わり、前記基板にシリコンを主成
分とする膜を介して前記シリコン構造体が形成されてい
るのが好ましい。

【００１７】また、前記本発明の太陽電池の構成におい
ては、円柱状シリコンの直径が０．１〜１０μｍである
のが好ましい。また、前記本発明の太陽電池の構成にお
いては、半導体層のうち光の入射する側の表面にシリコ
ン構造体が形成されているのが好ましい。

【００１８】また、前記本発明の太陽電池の構成におい
ては、円柱状シリコン内部にｐｎ接合を有するのが好ま
しい。この好ましい例によれば、以下のような作用を奏
することができる。すなわち、複数の円柱状シリコンか
らなるシリコン構造体の場合には従来の平坦な膜に比べ
てｐｎ接合部分の面積が増大するため、効率良く発電を
行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１の実施の形態
で使用したシリコン膜形成装置を示す概略構成図であ
る。図１に示すように、空気等が入り込まない構造を有
する成膜室１１の内部は水平なフィルター２６によって
仕切られている。ここで、フィルター２６は、直径数μ
ｍの多数のステンレス鋼繊維を焼結することによって作
られており、その孔径は約１０μｍである。成膜室１１
には、フィルター２６の下側（気化室１４）の側壁に原
料ガス供給口１８が設けられており、流量制御装置２２
によって適正な量に流量制御され、かつ、気化器２３に
よって霧化又は気化された液体原料１５を成膜室１１に
供給することができるようにされている。ここで、気化
器２３には、酸素ガス２４を供給することができるよう
にされており、酸素ガス２４が混合された状態の液体原
料１５が成膜室１１内に供給される。また、成膜室１１
には、フィルター２６の上側の上壁に排気口１７が設け
られている。また、成膜室１１には、フィルター２６の
上側に基板加熱用ヒータ２１を内蔵した基板ホルダ１２
が水平状態で設けられており、基板ホルダ１２の下面に
基板１３を保持することができるようにされている。ま
た、成膜室１１の下側には気化補助用ヒータ２７が設け
られている。

【００２０】次に、上記のような構成を有するシリコン
膜形成装置を用いて、本発明のシリコン構造体を形成す
る方法について説明する。本実施の形態では、基板１３
として石英を用い、基板加熱用ヒータ２１によって基板
１３を約６８０℃に加熱した。また、液体原料１５とし
て（Ｓｉ₂Ｃｌ₆＋ＢＣｌ₃）を用いた。また、成膜室
１１内は常圧（１気圧）に保たれている。

【００２１】まず、液体原料１５はＡｒ等の不活性ガス
等によって加圧され、さらに流量制御装置２２によって
適正な量に流量制御される。次いで、液体原料１５は、
気化器２３内で霧化又は気化された後に不活性ガス及び
酸素ガス２４と混合され、その後、原料ガス供給口１８
から気化室１４内に供給される。また、Ｈ₂等の還元性
ガス２５も同時に気化室１４内に供給される。酸素ガス
２４の流量は、Ｓｉ₂Ｃｌ₆の流量が１０ｇ／時（Ｈ₂
Ｏ換算）のときに１〜１０ｃｃ／分程度であるのが好ま
しい。気化室１４内に供給された全てのガスは、気化補
助用ヒータ２７によって加熱保温された後、フィルター
２６を通過すると同時に均一に分散されて、基板１３に
吹き付けられる。そして、霧化又は気化された状態のＳ
ｉ₂Ｃｌ ₆は熱分解反応を起こし、基板１３上にｐ型シ
リコン構造体が形成される。液体原料１５を霧化する方
法としては、超音波振動を用いる方法がある。

【００２２】以上のシリコン構造体の製造方法によれ
ば、シランガス（ＳｉＨ₄）等に比べて危険性の少ない
Ｓｉ₂Ｃｌ₆等のシリコン原料を使用することができる
ので、シリコン原料を成膜室１１内に大量に供給するこ
とができる。その結果、シリコンの形成速度が向上する
ので、不規則な方向を向いた、シリコンを主成分とする
複数の円柱状シリコンの集合からなるシリコン構造体が
得られる。この場合、円柱状シリコンの中心付近の酸素
含有量は３％以下であるのが好ましい。酸素ガス２４の
流量を上記のように設定することにより、円柱状シリコ
ンの中心付近の酸素含有量を３％以下とすることができ
る。このように円柱状シリコンの中心付近の酸素含有量
が３％以下であれば、シリコン構造体の抵抗が低く抑え
られ、電子デバイスに使用することが可能となる。ここ
で、円柱状シリコンの中心付近とは、円柱状シリコンの
表面から深さ約５０ｎｍの領域を除いた領域のことであ
る。

【００２３】尚、本実施の形態においては、塩素を含有
するシリコン原料としてＳｉ₂Ｃｌ ₆を用いたが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、例えばＳｉＣ
ｌ₄、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、Ｓｉ₃Ｃｌ₈、
Ｓｉ₄Ｃｌ₁₀等を用いることもできる。ＳｉＨ₂Ｃ
ｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃等のように蒸気圧の比較的高いシリ
コン原料を用いる場合には、原料自体を加圧又は冷却し
て液化する必要がある。特に、本実施の形態のように、
塩素を含有するシリコン原料としてＳｉ₂Ｃｌ₆を用い
れば、Ｓｉ₂Ｃｌ₆の分解温度が約３５０℃と低く、紫
外線（１８８ｎｍ）の照射によって分解するので、シリ
コン構造体を容易に形成することができる。

【００２４】また、本実施の形態においては、噴霧用の
不活性ガスとしてＡｒを用いたが、必ずしもこれに限定
されるものではなく、例えばＨｅ、Ｎ₂等を用いること
もできる。不活性ガスを成膜室１１内に導入するには、
液体原料１５中に気泡として通して成膜室１１内に導入
する、いわゆるバブリング法を用いることができる。

【００２５】また、本実施の形態においては、還元性ガ
ス２５としてＨ₂ガスを用いたが、必ずしもこれに限定
されるものではなく、例えばＣＯ等を用いることもでき
る。また、特に還元性ガスを導入しなくても、シリコン
構造体を形成することはできる。また、不活性ガスを使
用しないでＨ₂ガスのみでシリコン原料を搬送するよう
にすれば、シリコン構造体中に含まれる塩素の量を減少
させることができる。

【００２６】また、本実施の形態においては、基板１３
として石英を用いたが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、セラミック材料やステンレス等の金属材料を
用いることもできる。

【００２７】また、本実施の形態においては、成膜室１
１内を常圧（１気圧）に保って成膜を行ったが、必ずし
も常圧に限られるものではなく、減圧状態（０．１〜７
６０Ｔｏｒｒ）又は加圧状態（１〜１０気圧）で成膜を
行うことも可能である。特に加圧状態で成膜を行うと、
堆積速度をさらに増加させることができる。

【００２８】また、本実施の形態においては、Ｓｉ₂Ｃ
ｌ₆とＢＣｌ₃の混合液を用いてｐ型シリコン構造体を
形成したが、Ｓｉ₂Ｃｌ₆のみを用いれば、ほぼ真性の
シリコン構造体を形成することができ、ＢＣｌ₃の代わ
りにＰＣｌ₃を添加すればｎ型シリコン構造体を形成す
ることができる。この場合、原料液体を混合しないでＳ
ｉ₂Ｃｌ₆とＢＣｌ₃又はＰＣｌ₃を別々に供給しても
シリコン構造体を形成することができる。

【００２９】また、本実施の形態においては、ステンレ
ス鋼繊維からなるフィルター２６を使用しているが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、例えば石英を用
いてフィルター２６を構成してもよい。特に、多数のス
テンレス鋼繊維を焼結することによってフィルター２６
を形成すれば、大面積でかつ空隙率が７０〜９０％と非
常に大きいフィルターを低コストで形成することができ
る。そして、このフィルターを用いて気化室１４と成膜
室１１を仕切れば、気化室１４と成膜室１１との圧力差
が発生しにくくなり、断熱膨脹による原料の再液化が起
こりにくくなる。また、フィルター２６の孔径を１０μ
ｍに設定しているが、必ずしもこの孔径に限定されるも
のではなく、孔径１〜３０μｍのフィルター２６であれ
ば、原料ガス、酸素ガス等を基板１３に均一に吹き付け
ることができる。

【００３０】図２Ａ、Ｂに、本実施の形態で形成したシ
リコン構造体の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真のトレース図
を示す。図２Ａと図２Ｂは倍率が異なるだけで、同一の
試料を示している。図２に示すように、不規則な方向を
向いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリコン
（直径約０．５μｍ）の集合からなるシリコン構造体が
形成されている。このシリコン構造体を用いれば、ある
円柱状シリコンに入射して反射した光が再度別の円柱状
シリコンに入射するため、効率良く太陽光線を吸収する
ことができる。すなわち、太陽光線の反射の少ないシリ
コン構造体が得られる。

【００３１】図３Ａ〜Ｃに、酸素添加量を変化させた場
合のシリコン膜表面形状のレーザー顕微鏡写真のトレー
ス図を示す。尚、図３は実際のレーザー顕微鏡写真を白
黒反転させた状態で描かれており、倍率は１０００倍で
ある。成膜条件は下記（表１）に示したとおりである。

【００３２】

【表１】

【００３３】図３Ａに示すように、酸素流量が０ｃｃ／
ｍｉｎの場合には、ほぼ平坦な膜（黒い部分）となる。
図３Ｂに示すように、酸素流量が１ｃｃ／ｍｉｎの場合
には、一部にシリコン構造体（白い部分）が形成されて
いるが、平坦な部分（黒い部分）も残っている。図３Ｃ
に示すように、酸素流量が３ｃｃ／ｍｉｎの場合には、
ほぼ完全にシリコン構造体（白い部分）が形成されてい
る。これにより、シリコン構造体の形成に酸素が重要な
役割を果たしていることが分かる。

【００３４】図４に、本実施の形態によって石英基板上
に形成されたシリコン構造体の可視光透過スペクトルを
示す。図４に示すように、本実施の形態によって形成さ
れたシリコン構造体は、波長２００〜８００ｎｍの光を
ほとんど透過しないことが分かる。

【００３５】尚、本実施の形態においては、シリコン構
造体が直径約０．５μｍの円柱状シリコンによって構成
されているが、円柱状シリコンの直径は０．１〜１０μ
ｍであればよい。円柱状シリコンの直径がこの範囲にあ
れば、円柱状シリコンを適度な強さに保つことができる
と共に、拡散等によってシリコンの表面をｎ型化又はｐ
型化するときの接合の深さが制限されることはない。ま
た、円柱状シリコンの直径がこの範囲にあれば、光の吸
収が悪くなることもない。

【００３６】〈第２の実施の形態〉図５Ａ〜Ｃに、本発
明の第２の実施の形態におけるシリコン構造体を用いた
太陽電池の製造工程図を示す。また、図６に、本実施の
形態における太陽電池の構造を示す。

【００３７】まず、図５Ａに示すように、厚さ０．５ｍ
ｍの石英基板４２の全面に厚さ約１μｍのＭｏを堆積
し、下部電極４１を形成した。次いで、下部電極４１の
全面に、ＢＣｌ₃を添加したＳｉ₂Ｃｌ₆を用いて厚さ
３０〜４０μｍのｐ型シリコン構造体４３を形成した。
この場合、図６に示すように、下部電極４１上に、シリ
コンを主成分とする膜４７を介して、不規則な方向を向
いた、シリコンを主成分とする複数の円柱状シリコン４
８の集合からなるｐ型シリコン構造体４３が形成された
（以上、図５Ａ）。このように複数の円柱状シリコン４
８の集合からなるｐ型シリコン構造体４３がシリコンを
主成分とする膜４７を介して下部電極４１上に形成され
ていれば、後述のように透明電極４５を形成する場合に
透明電極４５が下部電極４１に接触してしまうことはな
い。

【００３８】次に、図５Ｂに示すように、ｐ型シリコン
構造体４３の表面に、ＰＯＣｌ₃を用いた熱拡散法によ
ってＰを拡散させて、円柱状シリコン４８の外周部分に
ｎ型領域４４（図６参照）を形成した。これにより、円
柱状シリコン４８の内部にｐｎ接合が形成されるが、複
数の円柱状シリコン４８からなる本シリコン構造体４３
の場合には従来の平坦な膜に比べてｐｎ接合部分の面積
が増大するため、効率良く発電を行うことができる。具
体的数値で示すと、円柱状シリコン４８の直径が０．５
μｍの場合、ｎ型領域（非晶質）４４の好ましい厚みは
約０．１μｍである。

【００３９】最後に、図５Ｃに示すように、ｐ型シリコ
ン構造体４３の全面に、厚さ３０〜４０μｍのインジウ
ム−スズ酸化物からなる透明電極４５を形成した後、透
明電極４５の上に厚さ約１μｍのＡｌからなる上部電極
４６を形成した。この場合、透明電極４５は、ｐ型シリ
コン構造体４３の複数の円柱状シリコン４８の間隙を埋
める状態で形成されている。以上の工程により、太陽電
池が得られる。

【００４０】以上のようにして製造された太陽電池は、
半導体層に、不規則な方向を向いた、シリコンを主成分
とする複数の円柱状シリコン４８の集合からなるシリコ
ン構造体を含むので、太陽光線の反射が少なくなり、効
率良く発電に寄与することができる。

【００４１】下記（表２）に、本実施の形態の構造の太
陽電池の諸特性を従来技術の太陽電池と比較して示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】上記（表２）から分かるように、開放端電
圧はほとんど変化していないが、短絡電流は増加してい
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複雑な工程を必要とするテクスチャーの形成が不要にな
る一方、テクスチャーと同等の効果が得られるシリコン
構造体を実現することができる。従って、このシリコン
構造体を太陽電池に用いれば、太陽光線の反射の少ない
（すなわち、変換効率の高い）太陽電池を低コストで提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態で使用したシリコン
膜形成装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態で形成したシリコン
構造体の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真のトレース図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態における酸素添加量
を変化させた場合のシリコン膜表面形状のレーザー顕微
鏡写真のトレース図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態によって石英基板上
に形成されたシリコン構造体の可視光透過スペクトルで
ある。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるシリコン構
造体を用いた太陽電池の製造工程図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における太陽電池の
構造を示す断面図である。

【図７】従来のシリコン太陽電池の構造（テクスチャー
ド構造）を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１１成膜室１２基板ホルダ１３基板１４気化室１５液体原料１７排気口１８原料ガス供給口２１基板加熱用ヒータ２２液体流量制御装置２３気化器２４酸素ガス２５還元性ガス２６フィルター２７気化補助用ヒータ４１下部電極４２石英基板４３ｐ型シリコン構造体４４ｎ型領域４５透明電極４６上部電４７シリコンを主成分とする膜４８円柱状シリコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 31/04 31/04 Ｂ (72)発明者吉田哲久大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者向井裕二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不規則な方向を向いた、シリコンを主成
分とする複数の円柱状シリコンの集合からなるシリコン
構造体。
【請求項２】基板がさらに備わり、前記基板にシリコ
ンを主成分とする膜を介して前記シリコン構造体が形成
されている請求項１に記載のシリコン構造体。
【請求項３】円柱状シリコンの直径が０．１〜１０μ
ｍである請求項１に記載のシリコン構造体。
【請求項４】円柱状シリコンの外周部分が非晶質であ
り、中心部分が多結晶質である請求項１に記載のシリコ
ン構造体。
【請求項５】不規則な方向を向いた、シリコンを主成
分とする複数の円柱状シリコンの集合からなるシリコン
構造体の製造方法であって、塩素を含有する霧化又は気
化されたシリコン原料を酸素ガスとともに加熱された基
板上に導入することを特徴とするシリコン構造体の製造
方法。
【請求項６】塩素を含有するシリコン材料がＳｉ₂Ｃ
ｌ₆である請求項５に記載のシリコン構造体の製造方
法。
【請求項７】Ｓｉ₂Ｃｌ₆からなるシリコン材料に、
ＰＣｌ₃又はＢＣｌ₃を混合した液体原料を用いて、ｎ
型又はｐ型のシリコン構造体を形成する請求項６に記載
のシリコン構造体の製造方法。
【請求項８】円柱状シリコンの中心付近の酸素含有量
が３％以下となるように酸素ガスを導入する請求項５に
記載のシリコン構造体の製造方法。
【請求項９】基板上に、不規則な方向を向いた、シリ
コンを主成分とする複数の円柱状シリコンの集合からな
るシリコン構造体の製造装置であって、チャンバーと、
霧化又は気化された液体原料を酸素ガスとともにチャン
バー内に供給する手段と、前記基板を支持するための基
板ホルダー支持部と、前記基板を加熱するための基板加
熱用ヒータと、少なくとも基板と同じ面積を有し、前記
霧化又は気化した液体原料及び前記酸素ガスを通過させ
て加熱された前記基板上に導入するフィルターとを備え
たことを特徴とするシリコン構造体の製造装置。
【請求項１０】フィルターがステンレス鋼繊維からな
る請求項９に記載のシリコン構造体の製造装置。
【請求項１１】フィルターの孔径が１〜３０μｍであ
る請求項９に記載のシリコン構造体の製造装置。
【請求項１２】光照射によって電子−正孔対を生成す
る半導体層を備えた太陽電池であって、前記半導体層
が、不規則な方向を向いた、シリコンを主成分とする複
数の円柱状シリコンの集合からなるシリコン構造体を含
むことを特徴とする太陽電池。
【請求項１３】基板がさらに備わり、前記基板にシリ
コンを主成分とする膜を介して前記シリコン構造体が形
成されている請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１４】円柱状シリコンの直径が０．１〜１０
μｍである請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１５】半導体層のうち光の入射する側の表面
にシリコン構造体が形成された請求項１２に記載の太陽
電池。
【請求項１６】円柱状シリコン内部にｐｎ接合を有す
る請求項１２に記載の太陽電池。