JPH11330518A - 薄膜半導体の分離方法、光電変換装置の製造方法および太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電変換効率の大きい単結晶Ｓｉ太陽電池
を、低コストで製造する方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉウェハを多孔質化して、非多孔質Ｓ
ｉ層１０１上に薄い多孔質Ｓｉ層１０２がある基板を製
造する（ａ）。多孔質Ｓｉ層１０２上にｐ^- 型エピタキ
シャル単結晶Ｓｉ層１０４を成長させる（ｂ）。ｐ^- 型
Ｓｉ層１０４に、部分的なレーザ照射をすることによ
り、スルーホール１０６を形成する（ｃ）。ｎ⁺ 型エピ
タキシャル単結晶Ｓｉ層１０５をｐ^- 型Ｓｉ層の表面上
とスルーホール１０６の側面に成長させる。支持材料１
０７をｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５の表面に貼り付け、エピタキ
シャルＳｉ層１０４，１０５を支持しながら、スルーホ
ール１０６にピン１０８を差し込み、ピン１０８で多孔
質Ｓｉ層１０２か非多孔質Ｓｉ層１０１を押すことによ
って、非多孔質Ｓｉ層とエピタキシャルＳｉ層とを分離
する。ピン１０８はスルーホールのコンタクト電極とし
て使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池やエリア
センサなどの薄型の光電変換装置を組み込む薄膜半導体
の分離方法、および太陽電池やエリアセンサとなる光電
変換装置の製造方法、およびスルーホールを有する太陽
電池に関する。

【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
の問題になっている。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】このような太陽電池のうち、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、変換効率も高い。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の
で、応用範囲が広いというメリットを有している。

【０００４】薄膜Ｓｉ太陽電池を実現するために、三菱
電機技報、Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．６，１９９５は、Ｓｉ
基板上のＳｉＯ₂ 膜に発電層となる薄膜多結晶Ｓｉをバ
イアホールと称するスルーホールを使って、ＳｉＯ₂ 膜
をエッチングし、薄膜多結晶Ｓｉを分離することを開示
している。

【０００５】図２３は、この分離方法の製造工程を表す
断面図である。まず、図２３（ａ）のように、ＳｉＯ₂
層４０２に覆われた基板４０１上に厚さ約１００（μ
ｍ）の薄膜多結晶Ｓｉ（４０４）を形成する。つぎに、
図２３（ｂ）のように、エッチングによって選択的にス
ルーホール４０６を設けた後、テクスチャ構造４２０を
形成する。その後、図２３（ｃ）のように、フッ酸に浸
し、スルーホール４０６周辺の一部のＳｉＯ₂ 膜４０２
をエッチングした後、リン拡散を行い、表面とスルーホ
ール４０６を通して、裏面側にもｎ型領域４２１を形成
する。

【０００６】この後、再びフッ酸に浸し、残りのＳｉＯ
₂ 層４０２をエッチングすることによって、図２３
（ｄ）のように、薄膜多結晶Ｓｉ（４０４）を基板４０
１から分離する。基板４０１は、最初の薄膜多結晶Ｓｉ
形成工程に戻して再利用する。分離した薄膜多結晶Ｓｉ
（４０４）は、図２３（ｅ）のように、透明樹脂４２２
を使ってガラス４２３に貼り付ける。そして、裏面側に
ｐ電極４２４とｎ電極４２５を形成して太陽電池ユニッ
トセルが完成する。

【０００７】また、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２４は、この方法の製造工
程を表す断面図である。図中、６０１はＳｉウェハ、６
０２は多孔質Ｓｉ層、６０３はｐ⁺ 型Ｓｉ層、６０４は
ｐ型Ｓｉ層、６０５はｎ⁺ 型Ｓｉ層、６０６は保護膜、
６０７は接着剤、６０８，６０９は治具である。

【０００８】この薄膜Ｓｉ太陽電池の形成には、まず、
Ｓｉウェハ６０１を陽極化成して、表面に多孔質Ｓｉ層
６０２を形成する。その後、多孔質Ｓｉ層６０２上に、
ｐ⁺型Ｓｉ層６０３、ｐ型Ｓｉ層６０４、ｎ⁺ 型Ｓｉ層
６０５の順でエピタキシャル成長させる。そして、保護
膜６０６を付けて、両面に接着剤６０７を介して、治具
６０８と治具６０９を接着し、治具６０８と治具６０９
に引っ張り力を加えて、多孔質Ｓｉ層６０２で、ｐ⁺ 型
Ｓｉ層６０３、ｐ型Ｓｉ層６０４、ｎ⁺ 型Ｓｉ層６０５
と、Ｓｉウェハ６０１を分離する。そして、ｐ⁺ 型Ｓｉ
層６０３、ｐ型Ｓｉ層６０４、ｎ⁺ 型Ｓｉ層６０５をフ
レキシブルな薄膜太陽電池として使うことを開示してい
る。

【０００９】また、特開平５−２９９６７３号公報は、
スルーホールを持った単結晶Ｓｉの太陽電池について開
示している。図２５は、この構造を表す断面図である。
７０１はｐ型のＳｉ基板であり、その基板中をスルーホ
ール７０２が形成されている。そして、スルーホール７
０２を通して、熱拡散やイオン注入によってＳｉ基板７
０１の表面だけでなく裏面にもｎ領域７０３が形成され
ている。この構造では、裏面のみにｎ側電極７０５と、
ｐ型Ｓｉ基板に更に濃くしたｐ⁺領域７０４を設けて形
成したｐ側電極７０６があるので、表面に入射光を遮る
電極が存在せず、変換効率を高めることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池において、上述の特開平８−２１３６４５号公報のよ
うな製造方法では、多孔質Ｓｉ層できれいに分離できる
とは限らない。このため、エピタキシャル層に割れ目が
生じることが多く、歩留まりが小さい可能性が大きい。
また、この方法は、多孔質Ｓｉ層を引っ張って分離して
いるので、治具と単結晶Ｓｉ層の間に強力な接着が必要
であり、太陽電池の量産に向かない。

【００１１】また、三菱電機技報の方法は多結晶の太陽
電池しか製造できないため、その方法は変換効率や劣化
の面で特性のよい単結晶の太陽電池に比べると、性能の
劣るものしか製造できない。

【００１２】また、上述の特開平５−２９９６７３号公
報や三菱電機技報のスルーホール型太陽電池は、基板７
０１の裏側でｎ⁺ 型Ｓｉ層７０３が広がっているため、
スルーホール７０３からｐ側電極７０６が遠く、スルー
ホール７０３近くで光励起されたホールが再結合してし
まいｐ側電極７０６までたどり着かない可能性が大き
い。このため、変換効率が小さくなる可能性がある。

【００１３】そこで、本発明は、従来の薄膜結晶太陽電
池やエリアセンサなどの光電変換装置の製造方法を低コ
ストで、製造効率及び変換効率をよくすることを第１の
目的とする。また、薄膜結晶太陽電池やエリアセンサな
どに利用することのできる薄膜半導体を低コストで確実
に分離する方法を提供することを第２の目的とする。さ
らに、本発明は、スルーホール近くでキャリアの再結合
が起こり難く、光電変換効率の大きい太陽電池を提供す
ることを第３の目的とする。さらにまた、本発明は、ス
ルーホールを使ったコンタクト電極の数が少なくても、
入射光の有効使用面積が大きく、さらにコンタクト電極
の製造しやすい太陽電池を提供することを第４の目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以上の課題
を解決するために、鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。すなわち、本発明の薄膜半導体の分離方法は、基板
上に分離層を形成し、前記分離層上に薄膜半導体を形成
し、前記薄膜半導体に前記分離層に達する貫通口を形成
し、前記分離層で前記基板と前記薄膜半導体を分離する
方法において、前記貫通口に押圧物を挿入し、前記押圧
物を使って前記分離層または前記基板を押すことによっ
て、前記基板から前記薄膜半導体を分離することを特徴
とする。この製造方法によれば、本発明の第２の目的を
達成することができる。このなかで、前記押圧物は先端
が広がる構造をしており、前記先端が前記分離層に達し
たとき、前記先端が広がって前記薄膜半導体が前記基板
から離れる引っ張り力を伝えることができる。このと
き、前記押圧物は筒構造の部分と前記筒構造の中を滑る
軸構造の部分を有し、前記軸構造の部分を滑らせること
によって、前記先端を広がらせることもできる。また、
前記押圧物は筒構造をしており、前記筒構造の中を気
体、または液体を流してもよい。また、前記押圧物は筒
構造をしており、前記筒構造の中を液体、または液体と
固体の中間物質の材料を流し、前記材料を前記先端で固
体にすることにより、前記引っ張り力を伝える部分を形
成してもよい。また、前記貫通口の近傍の分離層を、前
記貫通口を通してあらかじめエッチングしておくことも
できる。

【００１５】また、以上の薄膜半導体の分離方法を、前
記薄膜半導体を光電変換層として使用し、前記薄膜半導
体に電極を接続することによって、光電変換装置の製造
方法とすることもできる。この製造方法によれば、本発
明の第１の目的を達成することができる。

【００１６】また、本発明は太陽電池自体も含む。すな
わち、本発明の第１の太陽電池は、光電変換層となる薄
膜半導体と、前記薄膜半導体の光入射側の一方の面から
他方の面に、前記薄膜半導体の貫通口を通じてつながる
一方の電極と、前記他方の面で前記薄膜半導体と接する
他方の電極とを有する太陽電池において、前記一方の電
極は、前記薄膜半導体の一方の面上を広がっていること
を特徴とする。この構造によれば、本発明の第４の目的
を達成することができる。

【００１７】また、本発明の第２の太陽電池は、第１の
導電型領域と、前記第１の導電型と反対導電型の第２の
導電型領域と、前記第１の導電型と前記第２の導電型領
域に貫通口を有する薄膜半導体と、前記第１の導電型領
域に接続した一方の電極と、前記第２の導電型領域に接
続した他方の電極とを具備する太陽電池において、前記
第１の導電型領域は、前記第２の導電型領域の光入射側
の表面上と、前記第２の導電型領域と前記貫通口の間の
みにあることを特徴とする。この構造によれば、本発明
の第３の目的を達成することができる。ここで、前記貫
通口にある第１の導電型領域の中心を、前記一方の電極
の一部となる金属の軸が通じているとさらによい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を６つの実施形態で
説明する。各実施形態を概略説明すれば、実施形態１〜
５は、光電変換装置として太陽電池を製造する形態であ
る。このなかで、実施形態１と２は、エピタキシャル層
を支持しながら、スルーホールにピンを差し込むことに
よって、エピタキシャル層と基板の分離をする。実施形
態３は、先端が広がる器具をスルーホールに差し込み、
基板を押すことで、エピタキシャル層と基板の分離を行
う。実施形態４は、先端が広がる器具をスルーホールに
差し込み、基板を真空チャックで引くことによってエピ
タキシャル層と基板の分離を行う。実施形態５は、スル
ーホールに近いところの多孔質半導体領域を、予めエッ
チングしてから、先端が広がる器具をスルーホールに差
し込むことで、エピタキシャル層と基板の分離を行う。
また、実施形態６は、光電変換装置としてエリアセンサ
を製造する形態である。本発明は、以下のそれぞれの実
施形態だけでなく、以下のあらゆる実施形態の組み合わ
せも本発明の範囲内である。

【００１９】（実施形態１）本発明による実施形態１は
太陽電池を製造する実施形態である。本実施形態は、基
板をＳｉウェハとして説明するが、基板に金属級Ｓｉ基
板、ＧａＡｓなどの化合物半導体基板などを使用しても
よい。また、分離層を多孔質Ｓｉ層、薄膜半導体に単結
晶エピタキシャルＳｉ層として説明するが、分離層を一
般の多孔質半導体層、薄膜半導体を多結晶を含めた一般
の半導体層としてもよい。

【００２０】図１、図６、図７は、実施形態１の製造工
程を表す断面図である。図１（ａ）は、Ｓｉウェハを陽
極化成して、非多孔質Ｓｉ層上に薄い多孔質Ｓｉ層を形
成する工程を表す。Ｓｉウェハ１０１の表面を多孔質化
するためには、Ｓｉウェハにフッ酸系のエッチング液で
陽極化成を行う。図２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、
２１はＳｉウェハ、２１６はフッ酸系のエッチング液、
２１７，２１８は金属電極を表す。陽極化成するウェハ
２１はｐ型の方が望ましいが、低抵抗であるならｎ型で
もよい。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。ｐ型
のＳｉウェハを使用するときは、（１００）基板で、抵
抗率が０．００１〜０．１Ωｍのものを使うのが望まし
い。また、より望ましくは、０．０１〜０．０２Ωｍの
ものがよい。図２のように、左の金属電極２１７を正電
圧に、右の金属電極２１８を負電圧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ウェハ２１の面
に垂直な方向にかかるように設置すると、ウェハ２１の
負の金属電極２１８側から多孔質化される。フッ酸系の
エッチング液２１６は、濃フッ酸（４９％ＨＦ）を用い
る。陽極化成中は、ウェハ２１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撹
拌器を用いて、撹拌しながら陽極化成をしてもよい。多
孔質化する表面の厚さは、１〜３０（μｍ）がよく、よ
り好ましくは１〜１０（μｍ）程度がよい。

【００２１】金属電極２１７，２１８には、フッ酸溶液
等のエッチング液２１６に対して浸食されないような材
料、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などを用いるのが
望ましい。陽極化成を行う電流密度は、最大、数１００
ｍＡ／ｃｍ² であり、最小値は０でなければよい。

【００２２】陽極化成の工程では、電流密度の時間的な
調整を行う。多孔質Ｓｉは、陽極化成時に電流密度が大
きい場合、多孔質Ｓｉ層の密度が小さくなる。このた
め、電流密度が大きいほど孔の体積が大きくなり、多孔
度（porosity；多孔度はバルクＳｉの密度に対する多孔
質Ｓｉの密度の割合で定義する）が大きくなる。多孔質
Ｓｉ層はＳｉ層の内部に多くの孔があるが、その単結晶
性は維持されている。このため、多孔質Ｓｉ層の上部に
単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させることが可能で
ある。

【００２３】しかし、異常成長や積層欠陥のないエピタ
キシャルＳｉ層を形成するためには、エピタキシャルＳ
ｉ層に接する多孔質Ｓｉ層の多孔度は小さい方がよい。
一方、多孔質Ｓｉ層を、エピタキシャルＳｉ層に比べて
選択的にエッチングするためには、多孔質Ｓｉ層の多孔
度が大きい方がよい。つまり、多孔質Ｓｉ層の薄膜半導
体表面側は多孔度が小さく、多孔質Ｓｉ層の内部側は多
孔度が大きいのが理想的な形である。図３は、この多孔
質Ｓｉ層の理想的な形を表す断面図である。１０１はＳ
ｉウェハの多孔質化されなかった非多孔質Ｓｉ層、１０
２は多孔質Ｓｉ層である。本形態は、多孔質Ｓｉ層１０
２の表面側に多孔度の小さい多孔質Ｓｉ層１０２ａを形
成し、多孔質Ｓｉ層１０２のＳｉウェハ１０１内部側に
多孔度の大きい多孔質Ｓｉ層１０２ｂを形成する。

【００２４】この構造を形成するためには、１０２ａの
部分を陽極化成する始めのうちは小さい電流密度で陽極
化成をして、後の１０２ｂの部分の陽極化成をするとき
は大きい電流密度で陽極化成を行う。この結果、多孔質
Ｓｉ層をエピタキシャルＳｉ層に比べて選択的にエッチ
ングすることができ、しかも、多孔質Ｓｉ層１０２ａ上
に異常成長や積層欠陥のない薄膜半導体に用いるエピタ
キシャルＳｉ層を形成することができる。

【００２５】図１（ａ）のように、非多孔質Ｓｉ層１０
１層上に多孔質Ｓｉ層１０２を形成したら、次に図１
（ｂ）のように、多孔質Ｓｉ層１０２上にｐ^- 型エピタ
キシャル単結晶Ｓｉ層１０４を成長させる。エピタキシ
ャルＳｉ層１０４は液相成長法、分子線エピタキシャル
成長、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、光ＣＶＤ、バイア
ス・スパッター法などで形成するのが望ましい。その
後、ｐ^- 型Ｓｉ層１０４に部分的にレーザを照射するこ
とによって、後にコンタクト電極を埋め込むスルーホー
ル１０６を図１（ｃ）のように開ける。スルーホール１
０６はフォトリソグラフィを使っても開けることができ
るが、量産性を考えると、レーザで開ける方が望まし
い。また、スルーホール１０６は、表面から多孔質Ｓｉ
層１０２または非多孔質Ｓｉ層１０１が顔を出すところ
まで開ける。

【００２６】さらに、図１（ｄ）のようにｐ^- 型Ｓｉ層
１０４の表面とスルーホール１０６内にｎ⁺ 型エピタキ
シャル単結晶Ｓｉ層１０５を成長させる。ｐ^- 型Ｓｉ層
１０４とｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５の成長を液相成長で行う場
合の装置について説明する。図４は、液相成長法でエピ
タキシャルＳｉ層１０４，１０５を成長させる量産型の
ディッピングタイプの液相成長装置の断面図である。図
中、５０１は複数の成長基板を支える基板カセット、５
０２は水素アニール室、５０３，５０４はｐ ^-型Ｓｉ層
成長室、５０５はｎ⁺ 型Ｓｉ層成長室、５０６，５０
７，５０８はメルト、５０９，５１０，５１１，５１２
は電気炉、５１３は基板カセット５０１の搬送室であ
る。多孔質Ｓｉ層１０２，１０３上にエピタキシャル成
長させるためには、多孔質Ｓｉ層１０２，１０３の表面
を水素雰囲気中で、アニールすることによって表面を平
坦化しておくことが望ましい。このため、まず、水素ア
ニール室５０２内で、液相成長装置に導入した基板カセ
ット５０１を水素雰囲気中で、約１０４０℃でアニール
する。

【００２７】その後、基板カセット５０１を搬送室５１
３を通して、ｐ^- 型Ｓｉ層成長室５０３に導入して、液
相でｐ^- 型Ｓｉ層１０４を多孔質Ｓｉ層１０２上にエピ
タキシャル成長させる。ｐ^- 型Ｓｉ層成長室が５０３，
５０４と複数あるのは、ｐ^-型Ｓｉ層をｎ⁺ 型Ｓｉ層よ
り厚く成長させるからであり、本形態では、ｐ^- 型Ｓｉ
層成長室が６つ、ｎ⁺ 型Ｓｉ層成長室が１つ、水素アニ
ール室が１つであることを想定している。ｐ^- 型Ｓｉ層
１０４の望ましい厚みは、発電光の有効利用、原料の有
効利用、太陽電池のフレキシビリティの観点から、１０
〜５０（μｍ）であり、さらに望ましくは、２０〜４０
（μｍ）である。ｐ^- 型Ｓｉ層１０４を成長させるため
には、まず、ＩｎやＳｎからなるメルト５０６を電気炉
５１０を使って約９６０℃まで熱し、溶かし込み用のｐ
^- 型Ｓｉ基板をメルト５０６に浸入させ、ｐ^- 型Ｓｉを
メルト５０６の中に溶かし込み、溶かし込み用のｐ^- 型
Ｓｉ基板を引き上げる。その後、メルト５０６の温度を
約９５０℃にして、メルト５０６にｐ^- 型Ｓｉを過飽和
状態に維持する。そして、基板カセット５０１をメルト
５０６に浸入させ、電気炉５１０の温度を調整すること
により、メルト５０６の温度を徐々に下げ、多孔質Ｓｉ
層１０２上にエピタキシャルｐ^- 型Ｓｉ層１０４を成長
させていく。成長時間は、約３０分と長いので、複数あ
るｐ^- 型Ｓｉ層成長室５０４などを使いながら、複数の
基板カセットに同時にｐ^- 型Ｓｉ層を成長させながら生
産の効率化を図る。

【００２８】その後、基板カセット５０１を搬送室５１
３に戻して、不図示のレーザ照射を行い、スルーホール
１０６を形成して搬送室５１３を通して、ｎ⁺ 型Ｓｉ層
成長室５０５に導入して、液相でｎ⁺ 型Ｓｉ層１０４を
ｐ^- 型Ｓｉ層１０４上にエピタキシャル成長させる。ｎ
⁺ 型Ｓｉ層１０５を成長させるためには、まず、Ｉｎや
Ｓｎからなるメルト５０８を電気炉５１２を使って約９
６０℃まで熱し、溶かし込み用のｎ⁺ 型Ｓｉ基板をメル
ト５０８に浸入させ、ｎ⁺ 型Ｓｉをメルト５０８の中に
溶かし込み、溶かし込み用のｎ⁺ 型Ｓｉ基板を引き上げ
る。または、低濃度の基板と一緒に、Ｐ（リン）、Ａｓ
（ヒ素）などのｎ型不純物を溶かし込んでもよい。その
後、メルト５０８の温度を約９５０℃にして、メルト５
０８にｐ ^- 型Ｓｉを過飽和状態に維持する。そして、基
板カセット５０１をメルト５０８に浸入させ、電気炉５
１２の温度を調整することにより、メルト５０８の温度
を徐々に下げ、ｐ^-型Ｓｉ層１０４上にエピタキシャル
ｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５を成長させていく。成長時間は、約
３０秒である。

【００２９】図５は、基板カセット５０１の詳細な斜視
図である。支柱６１が４つあり、複数のＳｉウェハ２１
を４個所で支える。支柱６１は、Ｓｉウェハ２１が表面
でエピタキシャル成長ができるように、Ｓｉウェハの端
の部分だけで支える構造になっている。太陽電池を製造
する後の工程で、発電層となるエピタキシャルＳｉ層１
０４，１０５をそのへき開性を使って点線のように四角
に切り落とすので、支柱６１はオリエンテーションフラ
ット６２を含めてＳｉウェハ２１を切り落とす部分だけ
で支えるのが望ましい。支柱２１は、図４のようなディ
ッピングタイプの液相成長装置では、支柱６１を１００
０℃程度のメルトの中に浸すことになるので、石英など
の耐熱材料で製造するのが望ましい。この構造の基板カ
セット５０１は、液相成長装置だけでなく、ＣＶＤなど
の気相成長装置にも使える。

【００３０】エピタキシャル層１０４，１０５の成長が
終わった後、ｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５の表面にＴｉＯ₂ やＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）などからなる反射防止膜を塗
布と焼成、またはスパッタ法などして形成しておく。そ
して、図１（ｅ）のようにｎ ⁺ 型Ｓｉ層１０５の表面に
スルーホール１０６の位置に合わせて穴の開いたシート
状の支持材料１０７を貼り付ける。そして、支持材料１
０７で、エピタキシャルＳｉ層１０４，１０５を支持し
ながら、スルーホール１０６にピン１０８を差し込み、
多孔質Ｓｉ層１０２または非多孔質Ｓｉ層１０１を押し
下げる。ここで、ピン１０８は、太陽電池が完成したと
き、スルーホールを通じるコンタクト電極として使用す
る。ピン１０８を差し込んだ結果、図６（ａ）のよう
に、多孔質Ｓｉ層１０２で、エピタキシャルＳｉ層１０
４，１０５と非多孔質Ｓｉ層１０１が分離できる。

【００３１】その後、エピタキシャルＳｉ層１０４，１
０５と非多孔質Ｓｉ層１０１に残った多孔質Ｓｉ層を選
択エッチングによって、取り除く。選択エッチングは、
図６（ａ）の両基板をエッチング液に浸すことで行う。
すると、図６（ｂ）のように、多孔質Ｓｉ層１０２が取
り除ける。エッチング液は、通常のＳｉのエッチング
液、多孔質Ｓｉのエッチング液であるフッ酸、フッ酸と
アルコールの混合液、フッ酸と過酸化水素水の混合液、
バッファードフッ酸、バッファードフッ酸とアルコール
の混合液、バッファードフッ酸と過酸化水素水の混合液
などがある。または、エッチング液に、エチレンジアミ
ンとピロカテコールと純水の混合液、室温に近いところ
で効果の高いＫＯＨなどを使用することができる。エッ
チング液が、支持材料１０７やピン１０８を犯す場合、
一旦、支持材料１０７とピン１０８をエピタキシャルＳ
ｉ層１０４，１０５から取り除いてから、エッチング液
に浸し、多孔質Ｓｉ層１０２のエッチングが終わってか
ら、ピン１０８と支持部材１０７を取り付け直してもよ
い。この場合、反射防止膜は、多孔質Ｓｉ層１０２のエ
ッチングが終わってからつける方がよい。

【００３２】また、この段階で、太陽電池の入射光の反
射損を低減するために、表面のテクスチャー処理をして
おいてもよい。テクスチャー処理は、エピタキシャルＳ
ｉ層１０４を高温のヒドラジン、ＮａＯＨ、ＫＯＨなど
に浸すことによって、エピタキシャルＳｉ層１０４の表
面にピラミッド状の凹凸構造を形成するものである。

【００３３】その後、図６（ｃ）のように、ｐ^- 型Ｓｉ
層１０４の裏面に裏面電極１０９を取り付ける。裏面電
極１０９は、集電電極と光反射層の両方として機能する
材料では、Ａｌなどで形成するのが、望ましい。また、
裏面電極１０９は、穴を持ったＡｌシートをスルーホー
ル１０６の位置と裏面電極１０８の穴の位置を位置合わ
せして、貼り付けることで形成できる。または、銀ペー
ストやスクリーン印刷などでも形成できる。Ａｌ材料で
裏面電極１０９を形成したときは、熱処理をすることに
よって、Ｓｉ中にＡｌが浸入して、裏面電極１０９近く
のＳｉがｐ⁺ になる。

【００３４】図６（ｄ）は、裏面電極１０９の裏に絶縁
層１１０を形成する工程を表す。絶縁層１１０は、スル
ーホール１０６の位置に、裏面電極１０９の穴より少し
小さい穴をもつ絶縁シートを位置合わせして貼り付ける
などして形成する。

【００３５】図７（ａ）は、下地導電性基板１１１を貼
り付ける工程を表す。下地導電性基板１１１は、ＳＵ
Ｓ、導電コートしたプラスティック板、ガラスなどでも
よい。エピタキシャルＳｉ層１０４，１０５は、非常に
薄いためフレキシブルであり、下地導電性基板１１０は
曲がった基板であってもかまわない。

【００３６】なお、図６の（ｃ）（ｄ）と図７の（ａ）
の工程は、どのような順に行ってもよい。例えば、まず
下地導電性基板１１１と絶縁層１１０を貼り付け、その
上にスルーホール１０６の位置に穴の開いた裏面電極を
貼り付けた基板を用意する。そして、その基板と図６
（ｃ）の基板を貼り合わせてもよい。

【００３７】その後、支持材料１０７が太陽電池の保護
材料を兼ねるときは、図７（ｂ）のように、支持材料１
０７の端を織り込むことによって、側面の保護をする。
そして、図７（ｃ）のように支持材料１０７の穴の位置
に保護材料１１２を被せる。支持材料１０７が保護材料
を兼ねないときは、支持材料１０７を取り除いて、シー
ト状の保護材料を太陽電池全体に被せてもよい。以上の
工程で、ユニットセルの完成となる。

【００３８】そして、この１サイクルのプロセスで残っ
た図６（ａ）の非多孔質Ｓｉ層をＳｉウェハとして、次
のサイクルを行い大量のユニットセルを作っていく。

【００３９】また、図８は、以前の工程で作製したユニ
ットセルの平面図（ａ）と、ユニットセルを含む太陽電
池モジュールの等価回路図（ｂ）である。ユニットセル
の表面には、反射防止膜を通してｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５の
表面とコンタクト電極１０３の頭の部分が見えている。
左下の部分は、ユニットセル１２３の一部に作製したバ
イパスダイオード１２１であり、太陽電池の逆流防止の
役目を果たす。バイパスダイオードは、図１（ｃ）のス
ルーホールを製造する工程と同じ工程で、レーザでｐ^-
型Ｓｉ層１０４を分離するなどの方法で形成する。バイ
パスダイオード１２１は、ユニットセル１２３とバイパ
スダイオード１２１は図８（ｂ）の等価回路のように接
続する。一番右側のユニットセル１２３用のバイパスダ
イオードには、外付けのバイパスダイオード１２２を利
用する。

【００４０】また、図９（ｂ）は太陽電池モジュールの
光起電力部の平面図、図１３（ａ）は光起電力部である
平面図（ｂ）のＡ−Ａ′での断面図、図１３（ｃ）はバ
イパスダイオード部である平面図（ｂ）のＢ−Ｂ′での
断面図である。図中、１２４は正電極、１２５は負電
極、１２６はｐ側電極タブ、１２７はｎ側電極タブ、１
２８はバイパスダイオードタブである。他の部材番号
は、図６，図７等で説明した部材と同じなので、説明を
省略する。

【００４１】バイパスダイオードタブ１２８は、バイパ
スダイオード１２１のカソードを、ユニットセル１２３
のｐ側電極タブ１２６と電気的に接続させるとともに、
バイパスダイオード１２１の光遮光層としても働く。材
料的には、ＡｌやＣｒなどで形成するのが望ましい。左
端のユニットセル１２３以外は、そのｐ側電極タブ１２
６を右隣のユニットセル１２３のｎ側電極タブ１２７に
接続する。左端のユニットセル１２３は、そのｐ側電極
タブ１２６を正電極１２４に接続する。右端のユニット
セル１２３は、そのｎ側電極タブ１２７を負電極１２５
と外付ダイオード１２２のアノードに接続し、そのｐ側
電極タブ１２６を外付ダイオード１２２のカソードに接
続する。この結果、正電極１２４と負電極１２５の間
に、起電力を起こさせ、太陽電池として電力を出力する
ことができる。

【００４２】上述の実施形態１は、半導体基板にエピタ
キシャル半導体層を成長させ、そのエピタキシャル半導
体層にスルーホールを開け、エピタキシャル半導体層を
支持しながら、スルーホールにピンを差し込むことによ
り、エピタキシャル半導体層を半導体基板から分離して
いる。本実施形態で、図１（ｅ）で使ったピン１０８を
そのまま、図８（ａ）の太陽電池のコンタクト電極１０
３として使ったが、ピン１０８に、エピタキシャル半導
体と非多孔質半導体の分離専用の器具にして、コンタク
ト電極１０３を別に形成してもよい。この場合、ピン１
０８は、剣山のような形が望ましい。

【００４３】また、実施形態１によれば、低コストで変
換効率の高い薄膜結晶太陽電池を製造することができ
る。また、実施形態１の太陽電池はエピタキシャル成長
させた単結晶で、アモルファスや多結晶のものに比べ
て、光電変換効率や劣化の面で優れている。

【００４４】実施形態１の太陽電池は、図７（ｃ）の断
面図で示すように、ｎ⁺ 型半導体領域がスルーホール１
０６の裏面まで周り込んでいない。つまり、ｎ⁺ 型半導
体領域となる第１の導電型領域は、ｐ⁺ 型半導体領域と
なる第２の導電型領域の光入射側の表面上と、第２の導
電型領域と前記貫通口の間のみにある。このため、図２
５で示す従来のスルーホールに比べて、スルーホール付
近で発生したホールがｎ⁺ 型領域で再結合しにくいた
め、光電変換効率が高い。また、細いピン１０８でコン
タクト電極１０３を形成するので、裏面電極１０９を大
きく広げることができ、ホールはｐ電極への到達確率が
大きく、電子はｎ電極への到達確率が大きいことも、変
換効率の向上に寄与する。さらに、ｎ型半導体領域より
も導電率の大きい金属のコンタクト電極がｎ型半導体領
域に接しながら太陽電池の表面まで延びているので、電
子がうまく、コンタクト電極に流れる。ここで、第１の
導電型領域をｐ型半導体領域、第２の導電型領域をｎ型
半導体領域としてもよい。

【００４５】（実施形態２）本発明の実施形態２につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態２
も、太陽電池の形態で実施形態１とほぼ同じだが、裏面
の構造と製造方法が違う。図１０は、実施形態２の太陽
電池の裏面の平面図（ａ）と、平面図（ａ）のＡＡ′の
部分の断面図（ｂ）と、ＢＢ′の部分の断面図（ｃ）で
ある。

【００４６】この構造は、実施形態１の図６（ｃ）の段
階で、ｐ⁺ 型Ｓｉ層１０４の裏面に、ちょうどスルーホ
ール１０６の位置で穴の開いた裏面電極１０９を形成
し、スルーホール１０６の部分の裏面には、裏面電極１
０９と接しないように、負電極１１５を形成する。そし
て、図１０（ａ）の裏面の平面図のように、配線１１４
を引くところだけ、絶縁領域１１３を予め引いておき、
配線１１４を形成しておく。配線１１４の端はｎ側電極
タブ１４０として使用する。実施形態２は、実施形態１
に比べて、太陽電池の裏面全体に広がる絶縁層１１０を
形成しなくてもよいので、薄くフレキシビリティの高い
太陽電池を製造することができる。

【００４７】（実施形態３）本発明の実施形態３につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態３も
太陽電池を製造する形態であるが、発電層のｐｎ接合の
形状と、エピタキシャル半導体層と非多孔質半導体層の
分離に先端が広がる器具を使うことが、実施形態１と違
う。本形態も、基板をＳｉウェハとして説明するが、基
板に金属級Ｓｉ基板、ＧａＡｓなどの化合物半導体基板
などを使用してもよい。また、分離層を多孔質Ｓｉ層、
薄膜半導体に単結晶エピタキシャルＳｉ層として説明す
るが、分離層を一般の多孔質半導体層、薄膜半導体を、
多結晶を含めた一般の半導体層としてもよい。

【００４８】図１１、１２、１３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。まず、図１１
（ａ）のように、Ｓｉウェハ１０１を図２で説明したよ
うな装置で多孔質化して、非多孔質Ｓｉ層１０１上に多
孔質Ｓｉ層１０２がある基板を形成する。そして、図４
と図５で説明したような装置を使って、図１１（ｂ）の
ように多孔質Ｓｉ層１０２上にｐ^- 型エピタキシャル単
結晶Ｓｉ層１０４を成長させ、さらに、図１１（ｃ）の
ようにｎ⁺ 型エピタキシャル単結晶Ｓｉ層１０５を成長
させる。そして、レーザなどを使って、図１１（ｄ）の
ようにｎ⁺ 型エピタキシャルＳｉ層１０５の表面から多
孔質Ｓｉ層１０２の表面まで通じるスルーホール１０６
を開ける。

【００４９】その後、エピタキシャルＳｉ層１０４，１
０５のスルーホール１０６に面する壁を、酸素雰囲気中
や水蒸気雰囲気中でレーザ照射することなどによって、
図１１（ｅ）のように、スルーホール１０６内に、絶縁
領域１１６を形成する。

【００５０】その後、図１２（ａ）のように、分離器具
１１７，１１８の先端をスルーホール１０６に差し込
む。分離器具１１７，１１８は、図１４の断面図のよう
な分離器具の軸１１８が分離器具の筒１１７の中を自由
に動く構造になっている。

【００５１】図１４（ａ）は、分離器具の軸１１８が分
離器具の先端部１１９から離れたときを表しており、図
１４（ｂ）は、分離器具の軸１１８が分離器具の先端部
１１９に近づき、先端部１１９が開いた構造を表す。分
離器具の筒は、ヒンジ１２０で先端部１１９を横方向に
広げられるようになっている。図１４は断面図なので表
れていないが、筒１１７は軸に平行に見ると、正方形を
しており、その正方形の４つの辺にそれぞれ４つのヒン
ジ１２０が付いていて、４つの先端部１１９が四方に広
がる構造をしている。先端部１１９は、図１４（ｂ）の
ように軸１１８に押されることによって、横に広がるよ
うになっている。

【００５２】実際のエピタキシャルＳｉ層１０４，１０
５と非多孔質Ｓｉ層１０１の分離を行うときは、先端部
１１９をすぼめる状態で、筒１１７をスルーホール１０
６に押し込み、先端部１１９が多孔質Ｓｉ層１０２に達
したところで、軸１１８を押し込むことによって、多孔
質Ｓｉ層１０２中で、図１４（ｂ）のように先端部１１
９を広げ、先端部１１９をｐ^- 型エピタキシャルＳｉ層
１０４の下部に引っかける。多孔質Ｓｉ層１０２は、非
多孔質Ｓｉ層１０１やエピタキシャルＳｉ層１０４，１
０５に比べて脆弱なため、多孔質Ｓｉ層１０２中を先端
部１１９が広がることは可能である。

【００５３】そして、さらに、軸１１８を押し込むこと
によって、軸１１８で非多孔質Ｓｉ層１０１を押す。こ
のとき、ｐ^- 型エピタキシャルＳｉ層１０４にひっかか
っている先端部１１９が、エピタキシャルＳｉ層１０
４，１０５が上に押され、図１２（ｂ）のように、多孔
質Ｓｉ層１０２での分離ができる。その後、実施形態１
で説明した選択エッチングを行うことにより、図１２
（ｃ）のように、多孔質Ｓｉ層１０２を完全に取り除
く。

【００５４】その後、図１３（ａ）に示すように、導電
性下地基板１１１上に絶縁層１１０があり、その上にス
ルーホール１０６の位置で穴の開いた裏面電極１０９を
形成した基板と、分離した基板１０４，１０５，１１６
のスルーホール１０６の位置合わせを図１３（ａ）のよ
うに行う。そして、図１３（ｂ）のように両基板を貼り
合わせる。そして、銀ペーストや銅ペーストなどで、図
１３（ｃ）のようにコンタクト電極を形成し、図１３
（ｄ）のように保護膜１１２を太陽電池の表面に形成す
る。

【００５５】完成した太陽電池の表面の形状は、図８
（ａ）と同じである。また、本形態の分離器具は、ある
程度幅が必要になってしまうので、スルーホール１０６
が大きくなってしまい、図８（ａ）のようなコンタクト
電極では、入射面の光電変換の有効面積を狭めてしまう
可能性がある。そこで、太陽電池の表面を図１５や図１
６のような構造にしておいてもよい。

【００５６】図１５（ａ）は、太陽電池の表面の別構造
を表している。図中、１０３はコンタクト電極で、その
下のｎ⁺ 型Ｓｉ層１０４とｐ^- 型Ｓｉ層１０５に大きめ
のスルーホールが掘られている。その大きいスルーホー
ルは分離器具が入る穴として使う。それ以外に、小さい
スルーホールを使ったコンタクト電極１３６があって、
小さいスルーホールは、分離工程では使用しない。この
構造により、分離も容易にでき、光電変換の有効面積の
損失も抑えられる。

【００５７】図１５（ｂ）は、太陽電池の表面のさらな
る別構造を表している。コンタクト電極１０３に電気的
に接続した表面電極１３７をｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５に接続
しておく。コンタクト電極１０３の下に、スルーホール
があり、それを使って、分離をする。表面電極１３７
は、Ａｌペーストの塗布と焼成や、スクリーン印刷など
で作る。図１６（ａ），（ｂ）は、表面電極１３７とコ
ンタクト電極１０３の別形態である。この図１５（ｂ）
や図１６（ａ），（ｂ）などの構造の太陽電池は、光電
変換層となる薄膜半導体と、前記薄膜半導体の光入射側
の一方の面から他方の面に、前記薄膜半導体の貫通口を
通じてつながる一方の電極と、前記他方の面で前記薄膜
半導体と接する他方の電極とを有する太陽電池におい
て、前記一方の電極は、前記薄膜半導体の一方の面上を
広がっている本発明の太陽電池である。

【００５８】実施形態３の太陽電池の製造方法によれ
ば、支持部材とエピタキシャル半導体を貼り付ける工程
を省くことができるので、工程の短縮に役立つ。また、
本形態の図１５（ｂ）や図１６（ａ），（ｂ）などの太
陽電池によれば、少ないスルーホールで、効率よく光電
流を集めることができる。このため、スルーホールを作
る数が少なくでき、スルーホールを作る工程が簡略化で
きる。しかも、通常の太陽電池の端部から延びるグリッ
ド電極を使うほど、表面の有効面積を削減することがな
い。これは、グリッド電極に比べて、長く延ばさなくて
もよいからである。

【００５９】（実施形態４）本発明の実施形態４につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態４
も、実施形態３とほぼ同様の形態であるが、分離すると
き、スルーホールに差し込む治具と、非多孔質半導体層
の裏面に付けた真空チャックを使って引っ張る。図１７
は、実施形態４の分離工程を表す断面図（ａ）と、分離
器具の断面図（ｂ），（ｃ）である。図１７（ｂ）は、
分離器具の筒１１７の断面図である。筒の中を、必要な
時に固体化することのできる液体、または固体と液体の
中間物質の材料を流すことができる。図１７（ｃ）は、
筒１１７を通じて、液体、または固体と液体の中間物質
の材料を先端部に流し、先端部を固体化した様子を表す
断面図である。

【００６０】この分離器具１１７を、図１７（ａ）のよ
うに、分離工程でスルーホール１０６に差し込み、分離
器具１１７の先端部が多孔質Ｓｉ層１０２に達したとこ
ろで、先端部に液体、または固体と液体の中間物質の材
料を流し、熱硬化や自然な硬化などを利用して、図１７
（ｃ）のように、分離器具の先端部を膨らませる。そし
て、その膨らませた部分で、エピタキシャルＳｉ層１０
４の裏側から、エピタキシャルＳｉ層１０４，１０５を
上方向に引っ張りながら、非多孔質Ｓｉ層１０１の裏側
に密着させた真空チャック１３４で、非多孔質Ｓｉ層１
０１を下方向に引っ張る。すると、多孔質Ｓｉ層１０２
で、非多孔質Ｓｉ層１０１とエピタキシャルＳｉ層１０
４，１０５などの基板の分離ができる。

【００６１】図１８は、分離器具の他の形態を表す断面
図である。図１８（ａ），（ｂ）は、先端部に形状記憶
合金を使った分離器具の側面図を表す。図中、１３０は
分離器具の軸、１３１は針金上の形状記憶合金である。
形状記憶合金１３１は、図１８（ａ）のようにスルーホ
ール１０６に導入するとき縮まっているが、先端部が多
孔質Ｓｉ層１０２に達したとき、暖めたり、冷却するこ
とによって、形状記憶合金１３１部分を多孔質Ｓｉ層１
０２内で広げて、図１７（ａ）と同じように分離を行っ
てもよい。

【００６２】また、図１８（ｃ），（ｄ）は、先端部か
ら針金を広げる分離器具の断面図を表す。図１８（ｃ）
は、針金１３２を広げていない状態を表し、この状態で
分離器具の筒１１７をスルーホール１０６に差し込む。
そして、分離器具の筒１１７の先端が多孔質Ｓｉ層１０
２に達したら、針金１３２を押し出して、針金を外に広
げる支持部材１３３を使って、図１８（ｄ）のように針
金を横方向に広げる。その後、図１７（ａ）で説明した
のと同じような方法で分離を行う。針金１３２の先端は
図１８（ｃ），（ｄ）のように、少し窪みが付いてい
て、多孔質Ｓｉ層１０２に引っかかる構造になっている
方が望ましい。

【００６３】さらに、図１７（ｂ）の筒１１７をスルー
ホール１０６に差し込み、筒１１７を通じて、水やアル
コールなどの液体のジェットや、気体のジェットを使っ
て、エピタキシャルＳｉ層１０４，１０５と非多孔質Ｓ
ｉ層１０１の分離を行うこともできる。

【００６４】（実施形態５）本発明の実施形態５につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態５
も、実施形態３とほぼ同様の形態であるが、分離すると
き、多孔質半導体部分をスルーホールを通じてある程
度、選択エッチングした後、スルーホールに治具を差し
込むことによって、容易に分離を行う実施形態である。

【００６５】図１９は、本形態の製造工程を表す断面図
である。図１９（ａ）は、Ｓｉウェハ１０１と多孔質Ｓ
ｉ層１０２上にｐ^- 型エピタキシャル単結晶Ｓｉ層１０
４とｎ⁺ 型エピタキシャル単結晶Ｓｉ層１０５を積層さ
せ、スルーホール１０６を開けたところを表し、図１１
（ｄ）と同じ状態である。その後、図１９（ａ）の基板
をエッチング液に浸けて、スルーホール１０６の近くの
多孔質Ｓｉ層１０２を選択エッチングによって取り除
く。エッチング液は、通常のＳｉのエッチング液、多孔
質Ｓｉのエッチング液であるフッ酸、フッ酸とアルコー
ルの混合液、フッ酸と過酸化水素水の混合液、バッファ
ードフッ酸、バッファードフッ酸とアルコールの混合
液、バッファードフッ酸と過酸化水素水の混合液などが
ある。または、エッチング液に、エチレンジアミンとピ
ロカテコールと純水の混合液、室温に近いところで効果
のあるＫＯＨなどを使用することができる。すると、図
１９（ｂ）のように、スルーホール１０６に近いところ
の多孔質Ｓｉ層１０２が取り除けられる。

【００６６】図１９（ｃ）は、スルーホール１０６に絶
縁領域１１６を形成する工程を表す。この絶縁工程は、
絶縁シートを被せることや、酸素あるいは水蒸気雰囲気
中でレーザ照射することによって、スルーホール１０６
の表面のＳｉを酸化することによって形成できる。そし
て、図１９（ｄ）のように、実施形態３と同じ分離器具
１１７，１１８を使って、スルーホール１０６を通して
挿入し、押圧を加えて、図１９（ｅ）のようにエピタキ
シャルＳｉ層１０４，１０５と非多孔質Ｓｉ層１０１を
分離する。他の工程は、実施形態３と同様である。

【００６７】本実施形態によれば、予めスルーホールの
近く、多孔質Ｓｉをさらに脆弱にしているので、実施形
態３よりもさらに分離が容易になる。

【００６８】（実施形態６）本発明の実施形態６につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態６
は、本発明によってエリアセンサなどの光電変換装置を
製造する形態である。まず、実施形態３で説明したよう
に、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）までと同じ工程で、非多
孔質Ｓｉ層１０１の多孔度の大きい多孔質Ｓｉ層１０２
ｂ、多孔度の小さい多孔質Ｓｉ層１０２ａ、ｐ^- 型Ｓｉ
層１０４、ｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５を形成する。その後、レ
ーザなどで、ｐ^- 型Ｓｉ層１０４とｎ⁺ 型Ｓｉ層１０５
を貫通して、多孔質Ｓｉ層１０２まで通じるスルーホー
ル１０６を複数箇所開ける。それと同一の工程で、図２
０に示すように、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１５１，１５２を作っ
ておく。そして、実施形態１の図１（ｅ）や、実施形態
３の図１２（ａ）や、実施形態４の図１７や、実施形態
５の図１９（ｅ）を使って説明したのと同じ工程で、非
多孔質Ｓｉ層１０１とエピタキシャルＳｉ層１０４，１
０５を分離し、多孔質Ｓｉ層１０２の選択エッチングを
行い、多孔質Ｓｉ層１０２を取り除く。その結果、図２
１（ａ）のような断面図のエピタキシャルＳｉ層１０
４，１０５が得られる。

【００６９】そして、図２１（ｂ）のようにエピタキシ
ャルＳｉ層１０４の裏面に、スクライブライン１５１と
垂直な方向にストライプ状に走る裏面電極１５３を貼り
付ける。つぎに、図２１（ｃ）のように支持基板１５４
を貼り付ける。そして、スルーホール１０６やスクライ
ブライン１５１を絶縁領域１５６で埋めた後、表面にＩ
ＴＯなどの透明導電膜１５５を形成する。

【００７０】そして、図２２（ａ）の断面図のように表
面に反射防止膜１５７を付けてエリアセンサが完成す
る。図２２（ｂ−１）は、表面から見た平面図であり、
図２２（ｂ−２）は裏面から見た平面図である。表面は
透明電極１５５が縦方向にストライプ状に走り、裏面電
極１５３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１５５と裏面電極１５３
が、フォトダイオードとなるｐ^- 型Ｓｉ層１０４ａとｎ
⁺ 型Ｓｉ層１０４ｂを挟む形状になっている。

【００７１】上記各実施形態で説明した半導体の分離方
法により、スルーホールを通して、Ｓｉウェハを機械的
に押圧して分離することを示したが、この分離された半
導体は太陽電池に有用であるが、光電変換素子に加えて
周辺回路を同一半導体内に形成することで、１チップ光
電変換装置を製造する可能性もある。

【００７２】（実施形態７）また、上記実施形態に示し
た分離層を形成するために、特開平９−３３１０７７号
公報のように、半導体基板にイオン注入し、空孔を有す
る層を形成してもよい。つまり、半導体基板の両面に水
素イオンなどを注入し、空孔を有する分離層を形成し
て、上記実施形態と同様の方法によって、薄膜半導体層
を分離する。

【００７３】

【発明の効果】本発明の薄膜半導体の分離方法によれ
ば、太陽電池やエリアセンサに応用できる薄膜半導体
を、薄膜半導体層にダメージを与えることなく、低コス
トで確実に分離することができる。また、本発明の光電
変換装置によれば、太陽電池やエリアセンサを、光電変
換層にダメージを与えることなく、低コストで製造する
ことができる。

【００７４】また、本発明の光電変換層となる薄膜半導
体と、前記薄膜半導体の光入射側の一方の面から他方の
面に、前記薄膜半導体の貫通口を通じてつながる一方の
電極と、前記他方の面で前記薄膜半導体と接する他方の
電極とを有する太陽電池において、前記一方の電極は、
前記薄膜半導体の一方の面上を広がっている太陽電池に
よれば、スルーホールを多数作ることなく、光電変換層
の有効面積を稼ぐことができる太陽電池を提供すること
ができる。さらに、第１の導電型領域と前記第１の導電
型と反対の第２の導電型領域を有し、貫通口を有する薄
膜半導体と、前記第１の導電型領域に接続した一方の電
極と、前記第２の導電型領域に接続した他方の電極とを
具備する太陽電池において、前記第１の導電型領域は、
前記第２の導電型領域の光入射側の表面上と、前記第２
の導電型領域と前記貫通口の間のみにある太陽電池によ
れば、貫通口近くのキャリアの再結合を防止し、変換効
率の高い太陽電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の太陽電池の製造工程を表
す断面図である。

【図２】本発明の実施形態１の陽極化成装置の断面図で
ある。

【図３】本発明の実施形態１の多孔質Ｓｉ層を形成した
Ｓｉウェハの断面図である。

【図４】本発明の実施形態１のエピタキシャル層を成長
させる液相成長装置の断面図である。

【図５】本発明の実施形態１の基板カセットの断面図で
ある。

【図６】本発明の実施形態１の太陽電池の製造工程を表
す断面図である。

【図７】本発明の実施形態１の太陽電池の製造工程を表
す断面図である。

【図８】本発明の実施形態１の太陽電池の平面図（ａ）
と太陽電池モジュールの等価回路図（ｂ）である。

【図９】本発明の実施形態１の太陽電池モジュールの断
面図（ａ）（ｃ）と平面図（ｂ）である。

【図１０】本発明の実施形態２の太陽電池の裏面の平面
図（ａ）と断面図（ｂ）（ｃ）である。

【図１１】本発明の実施形態３の太陽電池の製造工程を
表す断面図である。

【図１２】本発明の実施形態３の太陽電池の製造工程を
表す断面図である。

【図１３】本発明の実施形態３の太陽電池の製造工程を
表す断面図である。

【図１４】本発明の分離工程で使用する器具の断面図で
ある。

【図１５】本発明の実施形態４の分離工程（ａ）と分離
工程で使用する器具の断面図（ｂ）（ｃ）である。

【図１６】本発明の分離工程で使用する器具の断面図で
ある。

【図１７】本発明の実施形態５の太陽電池の製造工程を
表す断面図である。

【図１８】本発明の太陽電池の表面の平面図である。

【図１９】本発明の太陽電池の表面の平面図である。

【図２０】本発明の実施形態６のエリアセンサの製造工
程を表す断面図である。

【図２１】本発明の実施形態６のエリアセンサの製造工
程を表す断面図である。

【図２２】本発明の実施形態６のエリアセンサの断面図
（ａ）と平面図（ｂ）である。

【図２３】従来の太陽電池の製造工程を表す断面図であ
る。

【図２４】従来の太陽電池の製造工程を表す断面図であ
る。

【図２５】従来の太陽電池の断面図である。

【符号の説明】

２１ Ｓｉウェハ ６２ オリエンテーションフラット １０１ 非多孔質Ｓｉ層 １０２ 多孔質Ｓｉ層 １０３，１３６ コンタクト電極 １０４ ｐ^- 型エピタキシャル単結晶Ｓｉ層 １０５ ｎ⁺ 型エピタキシャル単結晶Ｓｉ層 １０６ スルーホール １０７ 支持材料 １０８ ピン １０９，１５３ 裏面電極 １１０，１５４ 絶縁層 １１１ 導電性下地基板 １１２，１５７ 保護材料 １１４ 負電極配線 １１５ 負電極 １１３，１１６ 絶縁領域 １１７ 分離器具の筒 １１８，１３０ 分離器具の軸 １１９ 分離器具の先端部 １２０ ヒンジ １２１ バイパスダイオード １２２ 外付けバイパスダイオード １２３ ユニットセル １２４ 正電極 １２５ 負電極 １２６ ｐ側電極タブ １２７，１４０ ｎ側電極タブ １２８ バイパスダイオードタブ １３１ 形状記憶合金 １３２ 針金 １３３ 針金を外に広げる支持部材 １３４ 真空チャック １３５ 固体になった材料 １３７ 表面電極 １５１ スクラブライン １５５ 透明電極 ２１６ フッ酸系のエッチング液 ２１７，２１８ 金属電極 ３３０ 支持基板 ３３１ 反射防止膜 ５０１ 基板カセット ５０２ 水素アニール室 ５０３，５０４ ｐ^- 型Ｓｉ層成長室 ５０５ ｎ⁺ 型Ｓｉ層成長室 ５０６，５０７，５０８ メルト ５０９，５１０，５１１，５１２ 電気炉 ５１３ 搬送室

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に分離層を形成し、前記分離層上
   に薄膜半導体を形成し、前記薄膜半導体に前記分離層に
   達する貫通口を形成し、前記分離層で前記基板と前記薄
   膜半導体を分離する薄膜半導体の分離方法において、 前記貫通口に押圧物を挿入し、前記押圧物を使って前記
   分離層または前記基板を押すことによって、前記基板か
   ら前記薄膜半導体を分離することを特徴とする薄膜半導
   体の分離方法。
2. 【請求項２】 前記押圧物は先端が広がる構造をしてお
   り、前記先端が前記分離層に達したとき、前記先端が広
   がって前記薄膜半導体が前記基板から離れる引っ張り力
   を伝える請求項１に記載の薄膜半導体の分離方法。
3. 【請求項３】 前記押圧物は筒構造の部分と前記筒構造
   の中を滑る軸構造の部分を有し、前記軸構造の部分を滑
   らせることによって、前記先端を広がらせる請求項２に
   記載の薄膜半導体の分離方法。
4. 【請求項４】 前記押圧物は筒構造をしており、前記筒
   構造の中を気体、または液体を流す請求項１に記載の薄
   膜半導体の分離方法。
5. 【請求項５】 前記押圧物は筒構造をしており、前記筒
   構造の中を液体、または液体と固体の中間物質の材料を
   流し、前記材料を前記先端で固体にすることにより、前
   記引っ張り力を伝える部分を形成する請求項２に記載の
   薄膜半導体の分離方法。
6. 【請求項６】 前記貫通口の近傍の分離層を、前記貫通
   口を通してあらかじめエッチングしておく請求項１〜５
   のいずれか１項に記載の薄膜半導体の分離方法。
7. 【請求項７】 前記薄膜半導体を光電変換層として使用
   し、前記薄膜半導体に電極を接続し、請求項１〜６のい
   ずれか１項に記載の薄膜半導体の分離方法を用いたこと
   を特徴とする光電変換装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記押圧物は、気体又は液体のジェット
   であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置
   の分離方法。
9. 【請求項９】 光電変換層となる薄膜半導体と、前記薄
   膜半導体の光入射側の一方の面から他方の面に、前記薄
   膜半導体の貫通口を通じてつながる一方の電極と、前記
   他方の面で前記薄膜半導体と接する他方の電極とを有す
   る太陽電池において、 前記一方の電極は、前記薄膜半導体の一方の面上を広が
   っていることを特徴とする太陽電池。
10. 【請求項１０】 第１の導電型領域と、前記第１の導電
    型領域と反対導電型の第２の導電型領域と、前記第１の
    導電型領域と前記第２の導電型領域の貫通口とを有する
    薄膜半導体と、前記第１の導電型領域に接続した一方の
    電極と、前記第２の導電型領域に接続した他方の電池と
    を具備する太陽電池において、 前記第１の導電型領域は、前記第２の導電型領域の光入
    射側の表面上と、前記第２の導電型領域と前記貫通口の
    間のみにあることを特徴とする太陽電池。
11. 【請求項１１】 前記貫通口にある第１の導電型領域の
    中心を、前記一方の電極の一部となる金属の軸が通じて
    いる請求項１０に記載の太陽電池。