JPH11214725A

JPH11214725A - 光電変換装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11214725A
Application number: JP10009419A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Iwane; 正晃岩根; Takao Yonehara; 隆夫米原; Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口; Akiyuki Nishida; 彰志西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】入射光の表面反射が少なく、裏面反射が有効
に使え半導体層中の光路長が長いため、高変換効率の太
陽電池、光センサなどの光電変換装置を低コストで製造
する方法を提供する。【解決手段】基板となるSi(シリコン)ウェハ28の表面
に凹凸形状を形成する。つぎに、Siウェハの凹凸面をフ
ッ酸系の溶液のなかで陽極化成して、表面を多孔質Si層
29にし、多孔質Si層29上にn+Si層24、p-Si層25、p+Si層
26の順にエピタキシャル成長させる。その後、p+Si層上
に接着剤50を使って、裏面反射層となるSUS基板27とp+S
i層26を接着させる。そして、SUS基板27とSiウェハ28の
間に引っ張り力をかけて、多孔質Si層29でエピタキシャ
ルSi層24,25,26とSiウェハ28を分離する。そして、n+Si
層24上にグリッド電極21を形成し、反射防止層23を設け
て表面と裏面が凹凸形状の太陽電池を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池、光セン
サなどの光電変換装置とその製造方法に関し、特に半導
体薄膜の表面と裏面に凹凸構造を持った太陽電池、光セ
ンサなどの光電変換装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電による石油の燃焼や、自動車の
エンジンによるガソリンの燃焼などにより、二酸化炭
素、酸化窒素などの地球温暖化ガスの排出が、地球環境
の悪化させる原因になっている。また、将来の原油の枯
渇の心配もあり、太陽電池発電に関心が高まっている。

【０００３】薄膜シリコン(Si)太陽電池は発電層が薄
く、使用するSi原料が少ないので低コスト化ができる。
また、結晶Siを発電層とするので、アモルファスSiなど
の太陽電池に比べて、高変換効率、低劣化が期待でき
る。さらに、薄膜Si太陽電池は、ある程度折り曲げるこ
とができるので、自動車のボディや家電製品や屋根瓦な
どの曲面部に貼って使用できる。

【０００４】薄膜Si太陽電池を実現するために、特開平
8-213645号公報は、多孔質Si層上のエピタキシャル層を
利用して、薄膜単結晶Siを分離することを開示してい
る。図15は、特開平8-213645号公報で、薄膜Siの太陽電
池を形成する方法を表す断面図である。図中、101はSi
ウェハ、102は多孔質Si層、103はp+Si層、104はp-Si
層、105はn+Si層、106は保護膜、109,111は接着剤、11
0,112は治具である。図20の太陽電池の製造方法では、S
iウェハ101の表面に陽極化成により多孔質Si層102を形
成する。その後、多孔質Si層102上にp+Si層103をエピタ
キシャル成長させ、さらにその上にp-Si層104とn+Si層1
05を成長させる。そして、保護層106を形成する。そし
て、保護層106とSiウェハ101に、それぞれ接着剤111,10
9を付けて治具112,110に接着させる。その後、治具112,
109に引っ張り力を働かせて、多孔質Si層102でSiウェハ
101とエピタキシャルSi層103,104,105を分離する。そし
て、エピタキシャルSi層103,104,105に太陽電池を形成
し、Siウェハ101を再び同様の工程に投入してコストダ
ウンを図る。

【０００５】単結晶Siや多結晶Siを形成する方法とし
て、液相成長方法がある。液相成長方法は、CVD(Chemic
al Vapor Deposition)などの方法に比べて、太陽電池の
発電層として必要な厚いSi層を安価に得ることができ
る。液相成長方法の具体例を、USP4,778,478が開示して
いる。図16は、USP4,778,478が開示しているスライド式
の液相成長装置の断面図である。図中、150はグラファ
イトなどの耐火性材料のスライドボート、154,156は溶
液だめ、158は金属基板からなる可動スライド、160はボ
ートの底面の凹部、163は障壁層、168,170はメルト、17
2は透明導電電極を貼り付ける部分、74の反射防止膜を
形成するノズル、175はそのチャンバー、176はホイール
178は障壁層を形成するノズルである。USP4,778,478で
は、始めホイール176にロール状に巻いてあった可動ス
ライド158を解き、障壁層163をノズル178によって形成
する。そして、発電層となる半導体層を、溶液だめ154,
156に入ったメルト168,170から液相成長させることによ
って形成する。その後、透明導電電極を貼り付ける部分
で透明電極を形成し、つぎにノズル174を使って反射防
止膜を形成して、太陽電池を形成する。この方法は、ス
ライド式の液相成長を効率よくおこなえるので、太陽電
池の量産に有利である。

【０００６】光電変換効率を高めるために、半導体層の
表面と裏面に凹凸形状を設けたコルゲート型の太陽電池
がある。図17は、上松氏ら(「高効率太陽電池」ワーク
ショップ、札幌(1989),A6,p31)が開示している太陽電池
の半導体基板の斜視図である。コルゲート型の太陽電池
は、半導体層が薄膜でも、入射光の光路長が長いので、
高い光電変換効率が得られる。上松らのコルゲート基板
の製造方法は、Siウェハの両面をエッチングマスクを使
って、異方性エッチングをおこなう。この結果、基板の
厚みはウェハ厚で、数10(μm)程度のコルゲート基板を
得ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図17に示した上松氏ら
のコルゲート型基板の製造方法だと、半導体基板の両面
にエッチングマスクを形成しなければならず、フォトリ
ソグラフィーなどの高コストの工程を何度も用いなけれ
ばならない。また、エッチングによって、大量にSiを取
り去ってしまうので、この点も高コストの原因になる。
このため、このコルゲート基板を使って製造した太陽電
池や光センサは、高い光電変換効率を有するものの、製
造コストが高い。

【０００８】そこで、ファトリソグラフィーなどの高コ
ストの工程の使用回数が少なく、Siなどの半導体材料の
消費量も少なくなる光電変換装置の製造方法を提供する
ことを本発明の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。すなわち、本発明の光電変換装置の製造方法は、基
板上に半導体薄膜を形成し、前記半導体薄膜を光電変換
層とし、前記半導体薄膜の裏面に裏面反射層を有する光
電変換装置の製造方法において、前記基板に予め凹凸形
状を形成し、前記凹凸形状をトレースして前記半導体薄
膜を成長させることによって、前記半導体薄膜の表面と
裏面に凹凸形状を形成することを特徴とする。この製造
方法によれば、1枚の基板に凹凸形状を形成しておけ
ば、半導体薄膜の両面にリソグラフィーなどを使って凹
凸形状を作り込まなくてもいい。

【００１０】ここで、前記基板上に前記基板の凹凸形状
をトレースした分離層を設け、前記分離層上に前記半導
体薄膜を形成し、前記半導体薄膜を前記基板から前記分
離層で分離する。この形態によれば、1枚の基板にリソ
グラフィーを使用して凹凸形状を形成しておけば、リソ
グラフィーなしで凹凸形状を有する半導体薄膜を多量に
提供することができる。

【００１１】本発明において、前記基板は、Siウェハ、
GaAsウェハなどの一般の半導体ウェハを含み、その半導
体ウェハは単結晶のものでも多結晶のものでもいい。さ
らに、前記基板は、金属級Si基板やセラミック基板やSU
S基板などの金属基板も含む。また、前記半導体薄膜
は、単結晶のものでも多結晶のものでもよく、半導体薄
膜の材料はSi、GaAs、Geなど一般の半導体となる。前記
分離層は、多孔質半導体層や、組成元素や混晶比の違う
層などを含む。例えば、多孔質Si層やAlGaAs層である。

【００１２】前記凹凸形状は、エッチング液による異方
エッチングによって形成してもいいし、フォトリソグラ
フィーを組み合わせて、異方エッチングによって形成し
てもいい。また、レーザや機械的な研削によって形成し
てもいい。本発明の前記半導体薄膜の表面と裏面に凹凸
形状は、コルゲート型の構造であってもいいし、表面と
裏面にピラミッド型または逆ピラミッド型または球型の
凹凸形状を有するものも含む。凹凸形状が、コルゲート
型やピラミッド型や逆ピラミッド型や球型のとき、その
ピッチは、0.1(μm)〜100(μm)程度が望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明を実施形態1〜7を用いて説
明する。実施形態1は、多孔質Si層を分離層とし、半導
体薄膜として単結晶Si層を3層成長させ、分離面が光入
射面となる太陽電池を製造する形態である。実施形態2
は、多孔質Si層を分離層とし、単結晶Si層を2層成長さ
せ、分離面が光入射層となる太陽電池を製造する形態で
ある。実施形態3は、多孔質Si層を分離層とし、半導体
薄膜を2層成長させ、分離面が裏面となる太陽電池を製
造する形態である。実施形態4は、多孔質Si層を分離層
とし、単結晶Si層を2層成長させ、単結晶Siに開けたス
ルーホールを使って、分離し太陽電池を製造する形態で
ある。実施形態5は、分離層を混晶比の違う化合物半導
体で、半導体薄膜として単結晶化合物半導体層を3層成
長させ、分離面が光入射面となる太陽電池を製造する形
態である。実施形態6は、光センサを製造する形態であ
る。実施形態7は、基板にSUS基板やセラミック基板を用
いて太陽電池を製造する形態である。本発明は、以下に
説明する実施形態のみでなく、以下の説明する実施形態
のあらゆる組み合わせも包含する。

【００１４】(実施形態1)実施形態1は、多孔質Si層を分
離層とし、半導体薄膜として単結晶Si層を3層成長さ
せ、分離面が光入射面となる太陽電池を製造する形態で
ある。図1,図2は、実施形態1の太陽電池の製造工程を表
す断面図である。まず、図2(a)の断面図のように、本発
明の基板となるSiウェハ28の表面に、凹凸形状を形成す
る。凹凸形状の平らな部分11は、後に半導体薄膜を成長
させるところで、グリッド電極を取り付ける部分であ
る。図3は、Siウェハ28に、凹凸形状を形成するために
フォトリソグラフィーなどの方法で形成したエッチング
マスク12,13を被せたところを表す斜視図である。エッ
チングマスク12,13を形成するためには、まず、Siウェ
ハ28の表面に常圧CVDなどの方法で、酸化膜や窒化膜を
形成する。つぎに、形成した酸化膜や窒化膜の表面にレ
ジストを塗布し、フォトリソグラフィーによってパター
ニングする。そして、フッ酸系のエッチング液によるウ
ェットエッチングやCF₄やSF₆などを使ったドライエッチ
ングによって、エッチングマスク12,13以外の酸化膜や
窒化膜を取り除き、エッチングマスク12,13ができる。
エッチングマスク12,13に、太いところ12と細いところ1
3があるが、太いところ12が凹凸形状の平らな部分11に
あたるためである。

【００１５】図3のようにエッチングマスク12,13がSiウ
ェハ28上にできたら、このSiウェハ28をKOHやヒトラジ
ンなどの異方性エッチを起こす溶液で、Siウェハ28をエ
ッチングする。すると、図2(a)の断面図のように平ら部
分11を含み凹凸形状のあるSiウェハ28になる。異方エッ
チング方法は、J,Knobloch, et al., 23rd IEEE PVSC,
Louisville(1993) p.271が詳しい。J,Knobloch, et al.
の方法は、アルカリ系のエッチング液であるKOHで逆ピ
ラミッド型の表面テクスチャーを得ている。また、特開
平8-124894号公報が開示しているような、酸によるテク
スチャー処理も使用できる。この場合、球型のテクスチ
ャー表面が得られる。

【００１６】そして、図2(a)のSiウェハ28を陽極化成す
ると、Siウェハ28の凹凸面に分離層となる多孔質Si層29
ができる。図4(a)と図4(b)は、Siウェハをフッ酸系のエ
ッチング液で陽極化成をする装置の断面図である。図
中、28はSiウェハ、31はフッ酸系のエッチング液、32,3
3は金属電極、34はOリングを表す。陽極化成するSiウェ
ハ28はp型の方が望ましいが、低抵抗ならn型でもいい。
また、n型のウェハでも光を照射し、ホールを生成した
状態にすれば多孔質化することができる。図6(a)のよう
に下側の金属電極32を正に、上側の金属電極218を負に
して両電極間に電圧をかけ、この電圧が引き起こす電界
がSiウェハ28の面に垂直な方向にかかるように設置する
と、Siウェハ28の上面側が多孔質化される。フッ酸系の
エッチング液31は、濃フッ酸(49%HF)を用いる。陽極化
成中は、Siウェハ28から気泡が発生するので、この気泡
を効率よく取り除く目的から、界面活性剤としてアルコ
ールを加える場合がある。アルコールとしてメタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなど
が望ましい。また、界面活性剤の代わりに攪拌器をもち
いて、攪拌しながら陽極化成をしてもいい。多孔質化す
る表面の厚さは、1〜30(μm)がいい。

【００１７】以上のような工程で、図2(b)のように多孔
質Si層29をSiウェハ28上に形成した後、図2(b)のよう
に、単結晶のn+Si層24を液相成長でエピタキシャル成長
させる。多孔質Si層29は、穴の開いた構造であるが、そ
の単結晶性は維持できている。このため、多孔質Si層29
上のエピタキシャル成長が可能なのである。その後、図
2(d)のように、単結晶のp-Si層25をやはり液相成長で形
成する。これらの単結晶のSi層24,25,26は、本発明の半
導体薄膜である。つぎに、図2(e)のように単結晶のp+Si
層26を液相成長で形成する。その後、図1(a)のように接
着剤50をp+Si層26上に塗布し、図1(b)のようにp+Si層26
の凸部が裏面電極となるSUS基板27と接するようにSUS基
板27をp+Si層26上に貼り付ける。この場合、本発明の裏
面反射層はSUS基板27となるので、SUS基板27は反射率の
大きいものが望ましい。接着剤50は、SUS基板27とp+Si
層26の電気的接続がうまくとれれば、導電性あっても絶
縁性であってもいい。SUS基板27は、p+Si層26上の裏面
の凹凸形状に合わせて、予め凹凸形状を持っていてもい
い。

【００１８】つぎに、多孔質Si層29で、太陽電池となる
Si層24,25,26とSiウェハ28と分離する。多孔質Si層29
は、Siウェハ28やエピタキシャル成長させたSi部分に比
べて、脆弱な構造をしている。このため、SUS基板27とS
iウェハ28の間に引っ張り力を働かせてたり、側方から
ウォータジェットを当てるなどの方法で、多孔質Si層29
でSiウェハ28と単結晶Si層24,25,26が分離できる。つぎ
に、図1(d)のように単結晶Si層24,25,26などを裏返し
て、印刷などの方法で凹凸のあるn+Si層24の平らな部分
にグリッド電極21を形成する。そして、グリッド電極21
とn+Si層の表面にTiO2やITOなどの反射防止膜を塗布し
て、太陽電池のユニットセルが完成する。図5(a)は、完
成した太陽電池のユニットセルの斜視図である。実施形
態1の太陽電池を製造するのに使用したSiウェハ28は、
フッ酸と過酸化水素水の混合液のような、多孔質Si層29
の選択エッチング液に浸して、多孔質Si層29を取り去る
と、図5(b)の断面図のように、再び、凹凸形状を表面に
持つSiウェハ28ができる。このSiウェハは、再び、図2
(a)からの工程に投入し、1枚のウエハから100枚の太陽
電池のユニットセルを作製する。

【００１９】実施形態1によれば、1枚のSiウェハから、
何枚も単結晶の太陽電池が形成できる。このため、高変
換効率、低劣化の薄膜単結晶Siの太陽電池を低ワットコ
ストで提供することができる。また、太陽電池の表面と
裏面に凹凸形状があるため、入射した光の光路長が長い
ので、単結晶層を薄膜にしても、単結晶層での光の吸収
効率がいい。

【００２０】実施形態1では、28をSiウェハとして説明
したが、別にGaAsなどの化合物半導体ウェハであっても
いい。また、24,25,26を単結晶Si層として説明したが、
これもGaAsなどの化合物半導体になってもいい。さら
に、単結晶Si層24,25,26の形成を液相成長として説明し
たが、CVDなどの気相成長によって形成してもいい。こ
れは、気相成長によって、30(μm)以上の層を形成する
のは困難であるが、凹凸形状のため入射光の光路長が長
いので、10(μm)程度の薄い層でもいい。

【００２１】(実施形態2)実施形態2は、多孔質Si層を分
離層とし、単結晶Si層を2層成長させ、分離面が光入射
層となる太陽電池を製造する形態である。図6,図7は、
実施形態2の太陽電池の製造工程を表す断面図である。
まず、実施形態1と同様に図6(a)の断面図のように、本
発明の基板となるSiウェハ28の表面に、エッチングマス
クを使って凹凸形状を形成する。つぎに、図6(b)のよう
に、分離層となる多孔質Si層29を陽極化成によって形成
する。つぎに図6(c)のように、多孔質Si層29の上に単結
晶のn+Si層24をエピタキシャル成長させて形成する。つ
ぎに図6(d)のように、単結晶のp-Si層25を形成する。そ
して、図6(e)のように接着剤50を塗布して、図7(a)のよ
うにAlシートを貼り付けた下地基板51をp-Si層25と電気
的に接続するように貼り付ける。この場合、裏面反射層
はAlシートとなるので、Alシートは反射率の大きものが
望ましい。その後、焼成して、Alシートを貼り付けた下
地基板51とp-Si層25の間のオーミックコンタクトをと
る。下地基板51とSiウェハ28の間に引っ張り力をかけ
て、多孔質Si層で、単結晶Si層24,25とSiウェハ28を図7
(b)のように分離する。そして、凹凸形状のあるn+Si層2
4の平らな部分にグリッド電極21を印刷などの方法で貼
り付け、表面に反射防止膜23を塗布することによって、
太陽電池のユニットセルの完成となる。

【００２２】実施形態2によれば、エピタキシャル成長
の層が、n+Si層24とp-Si層25の2層だけなので、製造コ
ストを低下させることができる。

【００２３】(実施形態3)実施形態3は、多孔質Si層を分
離層とし、半導体薄膜を2層成長させ、分離面が裏面と
なる太陽電池を製造する形態である。図8,9は、実施形
態3の太陽電池の製造工程を表す断面図である。実施形
態1と同様に図8(a)の断面図のように、本発明の基板と
なるSiウェハ28の表面に、エッチングマスクを使って凹
凸形状を形成する。図8(b)のように、分離層となる多孔
質Si層29を陽極化成によって形成する。図8(c)のよう
に、多孔質Si層29の上に単結晶のp-Si層25をエピタキシ
ャル成長させて形成する。図8(d)のように、単結晶のn+
Si層24を形成する。図8(e)のように凹凸形状のあるn+Si
層24の上にグリッド電極21を形成する。図9(a)のように
反射防止膜23を塗布して、図9(b)のように接着剤53を通
して、テープ52を貼り付ける。テープ52とSiウェハ28の
間に引っ張り力をきかせたり、テープ52とSiウェハ28の
間にウォータージェットを入れたりして、図9(c)のよう
に多孔質Si層29で、単結晶Si層24,25とSiウェハ28を分
離する。その後、図9(d)のように接着剤50を塗布して、
Alシートを貼り付けた下地基板51をp-Si層25と電気的に
接続するように貼り付ける。そして、焼成して、Alシー
トを貼り付けた下地基板51とp-Si層25の間のオーミック
コンタクトをとり、太陽電池のユニットセルの完成とな
る。ここで、テープ52と接着剤50は取り去ってもいい。
また、可能な限り、工程の順番を変えてもいい。

【００２４】実施形態3によれば、エピタキシャル成長
の層が、n+Si層24とp-Si層25の2層だけなので、製造コ
ストを低下させることができる。

【００２５】(実施形態4)実施形態4は、多孔質Si層を分
離層とし、単結晶Si層を2層成長させ、単結晶Siに開け
たスルーホールを使って、分離し太陽電池を製造する形
態である。図10,11,12は、実施形態4の太陽電池の製造
工程を表す断面図である。Siウェハをエッチングマスク
を使って実施形態1と同様に異方エッチすることによっ
て、図１０（ａ）のようにな凹凸形状を持つＳｉウェハ
28を形成する。このとき、図3の斜視図と同様に、エッ
チングマスクを形成するが、実施形態4では、マスクの
太い部分13はない。また、実施形態1と同様に、Siウェ
ハ28を陽極化成して、表面に多孔質Si層29を図10(b)の
ように形成する。図10(c)のように、多孔質Si層29上にp
-Si層25をエピタキシャル成長させて、図10(d)のように
n+Si層24を形成する。そして、レーザアブレーションな
どの手法を使って、n+Si層24の表面から多孔質Si層29に
達するスルーホール40を図10(e)のように開ける。

【００２６】多孔質Si層29の選択エッチング液であるフ
ッ酸と過酸化水素水の混合液のようなフッ酸系のエッチ
ング液31を、図11(a)のようにスルーホール40から多孔
質Si層29に到達させて、多孔質Si層29を選択エッチング
する。すると、Siウェハ28と単結晶Si層24,25が分離で
きる。つぎに、図11(b)のようにp-Si層25の裏面に穴の
開いたAl電極41を位置合わせして貼り合わせ、焼成して
p-Si層25とAl電極41のオーミックコンタクトをとる。こ
のとき、穴のないAl電極41を貼り合わせてから、再びレ
ーザアブレーションなどを使ってAl電極41の穴を開けて
もいい。その後、やはり、穴の開いた絶縁シート42をス
ルーホール40の位置と合わせて貼り合わせる。このとき
も、このとき、穴のない絶縁シート42を貼り合わせてか
ら、再びレーザアブレーションなどを使って絶縁シート
42の穴を開けてもいい。そして、図11(d)のように、ス
ルーホール40のなかをドッティングなどの方法で、絶縁
領域43を埋める。

【００２７】つぎに、再びレーザアブレーションなどの
方法を使って、絶縁領域43の中心に表面から裏面に通じ
る穴を図12(a)のように開ける。そのつぎに、その穴にC
(カーボン)ペーストやAg(銀)ペーストをドッティングす
ることにより、図12(b)のようにスルーホール電極44を
形成する。そのつぎに、図12(c)のように絶縁シート42
の裏面にSUS基板27と貼り合わせ、スルーホール電極44
とSUS基板27を電気的に接続する。そして、図12(d)のよ
うにn+Si層24の表面に反射防止膜23を塗布して、太陽電
池のユニットセルの完成となる。

【００２８】実施形態4の太陽電池によれば、表面に浮
かび上がった電子をスルーホールによって集めるので、
グリッド電極が要らないので、シャドーロスを大幅に減
らすことができる。このため、高効率に太陽電池が製造
できる。また、太陽電池の製造時の単結晶Si層の分離
は、スルーホールを使ったエッチングをおこなうので、
製造効率がよく、製造コストも削減できる。

【００２９】(実施形態5)実施形態5は、分離層を混晶比
の違う化合物半導体で、半導体薄膜として単結晶化合物
半導体層を3層成長させ、分離面が光入射面となる太陽
電池を製造する形態である。製造工程の図は、実施形態
4で使用した図10,11,12で代用する。実施形態5の場合、
28はGaAsウェハ、29はGaAlAs層、24はn+GaAs層、25はp-
GaAs層となる。フッ酸(HF)系などのGaAsAl層29を選択的
にエッチングするエッチング液を使って、GaAsウェハ28
と単結晶GaAs層24,25を分離する。その他の工程は、実
施形態4と同じである。

【００３０】実施形態5によれば、材料に変換効率の高
いGaAsを使うので、光電変換効率の高い太陽電池を製造
できる。また、単結晶GaAs層24,25を量子井戸構造にす
るなどして、変換効率を高める工夫をしてもいい。また
実施形態24と同様に、基板にSiウェハ、分離層に多孔質
Si層を用いて、多孔質Si層上に単結晶GaAs層をエピタキ
シャル成長させて、多孔質Si層を選択エッチングするこ
とによって、GaAsの半導体薄膜を得ることもできる。

【００３１】(実施形態6)実施形態6は、本発明によって
光センサを製造する形態である。図13(a)〜(d)と図14
(a)はその製造工程を表す断面図であり、図14(b-1)、(b
-2)はそれぞれ完成した光センサの表面と裏面からの平
面図である。まず、実施形態4の図10と同じ工程で、p-S
i層25とn+Si層24が積層された薄膜単結晶Si層を形成す
る。実施形態6の方法では、実施形態4と同様にスルーホ
ール40からエッチング液をしみ込ませ、多孔質Si層をエ
ッチングすることによって半導体薄膜を得る。スルーホ
ール40を形成するためには、レーザなどで、p-Si層25と
n+Si層24を貫通する穴を複数箇所開ける。それと同一の
工程で、エリアセンサの行またはラインを絶縁分離する
ためのスクライブライン45を作っておく。そして、実施
形態4の図11(a)を使って説明したのと同じ工程で、多孔
質Si層29の選択エッチングをおこない。エピタキシャル
Si層24、25とSiウェハ28を分離する。その結果、図13
(a)のような断面図のエピタキシャルSi層24、25が得ら
れる。図13(a)の断面図では、半導体薄膜となるエピタ
キシャルSi層24,25の表面と裏面に凹凸構造を図示して
いないが、実際には細かい凹凸形状を有している。

【００３２】そして、図13(b)のようにp-Si層25の裏面
に、スクライブライン45と垂直な方向にストライプ状に
走る裏面電極46を貼り付ける。つぎに、図13(c)のよう
に支持基板47に貼り付ける。そして、図13(d)のように
表面にITOなどの透明導電膜で透明電極48を形成する。
その後、必要に応じてスルーホール40やスクライブライ
ン45を絶縁領域49で埋める。

【００３３】そして、図14(a)の断面図のように表面に
反射防止膜23を付けてエリアセンサが完成する。図14(b
-1)は、表面から見た平面図であり、図14(b-2)は裏面か
見た平面図である。表面は透明電極48が縦方向にストラ
イプ状に走り、裏面電極46は横方向にストライプ状に走
る。そして、単純マトリックスをなす透明電極48と裏面
電極46が、フォトダイオードをとなるp-Si層25とn+Si層
24を挟む形状になっている。

【００３４】(実施形態7)実施形態7は、基板にSUS基板
やセラミック基板を用いて太陽電池を製造する形態であ
る。製造装置としては、図16を従来の技術の欄で説明し
たUSP4,778,478の装置と同様の装置を用いる。そして、
SUS基板やセラミック基板に予め凹凸形状をつけてお
き、その上に半導体薄膜を成長させて、表面と裏面に凹
凸形状を有する太陽電池を製造する。

【００３５】

【発明の効果】本発明の製造方法は、複数回リソグラフ
ィーをするなどの高コストの工程を省きながら、表面と
裏面に凹凸形状を設けた光電変換装置を提供できる。こ
のため、高変換効率の光電変換装置の製造コストを低下
させることができる。また、本発明の基板上に基板の凹
凸形状をトレースした分離層を設け、分離層上に半導体
薄膜を形成し、半導体薄膜を基板から分離層で分離する
製造方法は、表面と裏面に凹凸形状を設けた光電変換装
置を、一つの基板から多量製造できる。このため、高変
換効率の光電変換装置の大幅な製造コストの低下ができ
る。又半導体膜は従来に比べて薄くて済むので、原料の
消費量も少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態1の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図２】実施形態1の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図３】実施形態1のSiウェハのエッチングマスクの斜
視図である。

【図４】太陽電池の斜視図(a)とSiウェハの断面図(b)で
ある。

【図５】実施形態1の陽極化成装置の断面図である。

【図６】実施形態2の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図７】実施形態2の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図８】実施形態3の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図９】実施形態3の太陽電池の製造工程の断面図であ
る。

【図１０】実施形態4の太陽電池の製造工程を表す断面
図である。

【図１１】実施形態4の太陽電池の製造工程を表す断面
図である。

【図１２】実施形態4の太陽電池の製造工程を表す断面
図である。

【図１３】実施形態6の光センサの製造工程を表す断面
図である。

【図１４】実施形態6の光センサの断面図(a)と平面図
(b)である。

【図１５】従来の太陽電池の製造工程を表す断面図であ
る。

【図１６】従来のスライド式の液相成長装置の断面図で
ある。

【図１７】従来のコルゲート基板の断面図である。

【符号の説明】

１１平らな部分１２，１３マスク２３反射防止層２４ｎ＋Ｓｉ層２５ｐ−Ｓｉ層２６ｐ＋Ｓｉ層２７ＳＵＳ基板２８Ｓｉウェハ２９多孔質Ｓｉ層３１フッ酸系のエッチング液３２，３３金属電極３４Ｏリング４０スルーホール４１Ａｌ電極４２絶縁シート４３絶縁領域４４スルーホール電極４５スクライブライン４６裏面電極４７支持基板４８透明電極４９絶縁領域５０，５３接着剤５１Ａｌシートを貼った下地基板５２テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田彰志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に半導体薄膜を形成し、前記半導
体薄膜を光電変換層とし、前記半導体薄膜の裏面に裏面
反射層を有する光電変換装置の製造方法において、前記
基板に予め凹凸形状を形成し、前記凹凸形状をトレース
して前記半導体薄膜を成長させることによって、前記半
導体薄膜の表面と裏面に凹凸形状を形成することを特徴
とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】前記基板上に前記基板の凹凸形状をトレ
ースした分離層を設け、前記分離層上に前記半導体薄膜
を形成し、前記半導体薄膜を前記基板から前記分離層で
分離する請求項1の光電変換装置の製造方法。