JPWO2017038733A1 - 光電変換素子 - Google Patents

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Abstract

光電変換素子は、ｎ型の半導体基板（１）と、半導体基板（１）の第１の面（１ａ）側および側面（１ｃ）上のｐ型非晶質半導体膜（３）と、半導体基板の第１の面側のｎ型非晶質半導体膜と、ｐ型非晶質半導体膜（３）上のｐ電極（７）と、ｎ型非晶質半導体膜（４）上のｎ電極（８）とを備えている。ｐ電極（７）は、半導体基板（１）の第１の面（１ａ）側および側面（１ｃ）上に配置されたｐ型非晶質半導体膜（３）に位置している。

Description

本出願は、２０１５年８月３１日に出願された特願２０１５−１７０６４７号に対して、優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容のすべてを本書に含める。
本発明は、光電変換素子に関する。
太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。なかでも、現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構成のものである。
しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、裏面のみに電極を形成した裏面接合型太陽電池の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。
図１５に、特許文献１に記載の従来の裏面接合型太陽電池の模式的な断面図を示す。図１５に示される裏面接合型太陽電池は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体基板１１１の受光面上に、ｉ型非晶質半導体層１１７ｉ、ｎ型非晶質半導体層１１７ｎおよび絶縁層１１６が順次積層された構成を有している。
結晶性半導体基板１１１の裏面にはＩＮ積層体１１２が形成されており、ＩＮ積層体１１２は、結晶性半導体基板１１１上に、ｉ型非晶質半導体層１１２ｉおよびｎ型非晶質半導体層１１２ｎが順次積層された構成を有している。
また、結晶性半導体基板１１１の裏面にはＩＰ積層体１１３が形成されており、ＩＰ積層体１１３は、結晶性半導体基板１１１上に、ｉ型非晶質半導体層１１３ｉおよびｐ型非晶質半導体層１１３ｐが順次積層された構成を有している。
ｎ側電極１１４およびｐ側電極１１５は、それぞれ、以下のように形成される。すなわち、まず、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング法等の薄膜形成法により結晶性半導体基板１１１の裏面側の全面に導電層（図示せず）を形成する。次に、導電層をフォトリソグラフィー法などにより分断する。その後、導電層上にめっき膜を形成する。なお、ｎ側電極１１４およびｐ側電極１１５は、結晶性半導体基板１１１の裏面の絶縁層１１８上に設けられた溝１１９により電気的に分離されている。
図１５に示すように、従来の裏面接合型太陽電池においては、ｎ側電極１１４およびｐ側電極１１５は、それぞれ、結晶性半導体基板１１１の裏面の端縁部１１０ａ２には形成されておらず、端縁部１１０ａ２を除く領域１１０ａ１のみに形成されている。これは、ｎ側電極１１４およびｐ側電極１１５の形成時に、結晶性半導体基板１１１を固定するための領域として電極が形成されていない端縁部１１０ａ２が必要になるとの理由に基づくものである。
特開２０１３−２１９０６５号公報
しかしながら、本技術分野においては、従来の裏面接合型太陽電池よりも光電変換効率を向上することが要望されている。
ここで開示された実施形態は、ｎ型の半導体基板と、半導体基板の第１の面側および側面上のｐ型非晶質半導体膜と、半導体基板の第１の面側のｎ型非晶質半導体膜と、ｐ型非晶質半導体膜上のｐ電極と、ｎ型非晶質半導体膜上のｎ電極と、を備え、ｐ電極は、半導体基板の第１の面側および側面上に配置されたｐ型非晶質半導体膜上に位置している光電変換素子である。
ここで開示された実施形態によれば、従来の裏面接合型太陽電池よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図である。 図１に示す実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の外周端部近傍の模式的な拡大断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の外周端部近傍の模式的な拡大断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の外周端部近傍の模式的な拡大断面図である。 実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 従来の裏面接合型太陽電池の模式的な断面図である。
以下、ここで開示される実施形態の光電変換素子の一例としての実施形態１〜３のヘテロ接合型バックコンタクトセルについて説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
［実施形態１］
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構成＞
図１に、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。図１に示すように、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、ｎ型半導体基板１の第１の面の一例である裏面の側にｐ電極７とｎ電極８とを有している。
図１に示す例においては、ｎ電極８は矩形のアイランド状であって、２つのｎ電極８は間隔を空けて同一方向に延在するように配置されている。ｐ電極７はそれぞれのｎ電極８と間隔を空けてそれぞれのｎ電極８を取り囲むようにして配置されており、１つの電極を構成している。なお、ｐ電極７とｎ電極８との間の領域においては、ｐ型非晶質半導体膜３とｎ型非晶質半導体膜５とが露出している。
図２に、図１に示す実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の外周端部近傍の模式的な拡大断面図を示す。ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄ上には、第１のｉ型非晶質半導体膜２と、ｐ型非晶質半導体膜３と、ｐ電極７とがこの順に配置されている。第１のｉ型非晶質半導体膜２、ｐ型非晶質半導体膜３およびｐ電極７は、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄ上を通って、ｎ型半導体基板１の側面１ｃの受光面１ｂ側の端部にまで延在し、ｎ型半導体基板１の側面１ｃ上に位置している。
なお、本実施形態においては、ｎ型半導体基板１の裏面１ａのすべての外周端部１ｄ上に、第１のｉ型非晶質半導体膜２、ｐ型非晶質半導体膜３およびｐ電極７がこの順に配置された構成について説明するが、この構成には限定されない。また、本実施形態においてｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄは、ｎ型半導体基板１の裏面１ａと側面１ｃとの交線上の点である。また、図２に示す例においては、ｎ型半導体基板１の側面１ｃにおいて、第１のｉ型非晶質半導体膜２およびｐ型非晶質半導体膜３は、ｐ電極７よりも長さＬだけ長く延在している。
ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄ側（外側）とは反対側の内側の領域上には、第２のｉ型非晶質半導体膜４、ｎ型非晶質半導体膜５およびｎ電極８がこの順に配置されている。ここで、第２のｉ型非晶質半導体膜４とｎ型非晶質半導体膜５との積層体の外側の周縁が、第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体の内側の周縁を覆っている。
ｎ型半導体基板１の第１の面としての裏面１ａの反対側の第２の面としての受光面１ｂ上には、第３のｉ型非晶質半導体膜９と、第２のｎ型非晶質半導体膜１０とがこの順に配置されている。
図２に示す例においては、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接しており、ｐ型非晶質半導体膜３の他端３ｂが第２のｉ型非晶質半導体膜４に接している。また、第２のｎ型非晶質半導体膜１０の一端１０ａは他の部材とは接していない。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法＞
以下、図３〜図７の模式的断面図を参照して、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図３に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの全面に接するとともに、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの裏面１ａの外周端部１ｄ上を通って側面１ｃの受光面１ｂ側の端部まで延在するように第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成し、引き続いて、ｐ型非晶質半導体膜３を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２およびｐ型非晶質半導体膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
ｎ型半導体基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板を好適に用いることができるがｎ型単結晶シリコン基板に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体基板を適宜用いることができる。
第１のｉ型非晶質半導体膜２としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
なお、本実施形態において、「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。
また、本実施形態において、「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素等で終端されたものも含まれるものとする。
ｐ型非晶質半導体膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｐ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｐ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
ｐ型非晶質半導体膜３に含まれるｐ型不純物としては、たとえばボロンを用いることができる。また、本実施形態において、「ｐ型」とは、ｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
次に、図４に示すように、第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体の一部を除去する。ここでは、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側の第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体の一部を除去する。これにより、たとえば図４に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側の領域の一部が露出する。
次に、図５に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの露出面、および第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体のそれぞれに接するように第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成し、引き続いて、ｎ型非晶質半導体膜５を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４およびｎ型非晶質半導体膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。なお、第２のｉ型非晶質半導体膜４は、ｐ型非晶質半導体膜３の他端３ｂが第２のｉ型非晶質半導体膜４に接するように形成される。
第２のｉ型非晶質半導体膜４としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
ｎ型非晶質半導体膜５としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
なお、ｎ型非晶質半導体膜５を構成するｎ型非晶質シリコン膜に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができる。また、本実施形態において、「ｎ型」とは、ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
次に、図６に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜４とｎ型非晶質半導体膜５との積層体の一部を除去する。ここでは、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外側の第２のｉ型非晶質半導体膜４とｎ型非晶質半導体膜５との積層体の一部が除去される。これにより、図６に示す例においては、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄ上から側面１ｃの受光面１ｂ側の端部まで延在するようにｐ型非晶質半導体膜３が露出し、第２のｉ型非晶質半導体膜４とｎ型非晶質半導体膜５との積層体はｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側に矩形のアイランド状に形成される。
次に、図７に示すように、ｎ型半導体基板１の受光面１ｂ、およびｎ型半導体基板１の側面１ｃ上の第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体の端面に接するように第３のｉ型非晶質半導体膜９を形成し、引き続いて、第２のｎ型非晶質半導体膜１０を形成する。第３のｉ型非晶質半導体膜９および第２のｎ型非晶質半導体膜１０の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。図７に示す例においては、第３のｉ型非晶質半導体膜９は、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接するように形成される。
その後、図１に示すように、ｐ型非晶質半導体膜３上にｐ電極７を形成するとともに、ｎ型非晶質半導体膜５上にｎ電極８を形成することによって、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。
ここで、本実施形態においては、ｐ電極７は、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄ上を通って側面１ｃまで延在するように形成されるが、ｐ型非晶質半導体膜３と比べて長く延在しないようにｐ型非晶質半導体膜３に接するようにして形成される。ｎ電極８は、矩形のアイランド状のｎ型非晶質半導体膜５に接するように形成される。また、ｐ電極７は、ｎ電極８と間隔を空けて、ｎ電極８を取り囲むように形成される。
実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、図１５に示す従来の裏面接合型太陽電池とは異なり、ｐ型非晶質半導体膜３およびｐ型非晶質半導体膜３に電気的に接続されたｐ電極７がそれぞれｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄを通って側面１ｃ上まで延在するように形成されている。したがって、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、図１５に示す従来の裏面接合型太陽電池と比べて、電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。図１５に示す従来の裏面接合型太陽電池と比べて、電流の収集量を向上して光電変換効率を向上する観点からは、ｐ型非晶質半導体膜３およびｐ電極７は、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄを通って、ｎ型半導体基板１の少なくとも１つの側面１ｃの少なくとも一部の領域にまで延在していればよい。
また、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄに配置されたｐ電極７がｎ電極８と間隔を空けてｎ電極８の周囲を取り囲むように配置されているため、ｐ電極７とｎ電極８との間の電気的な分離をｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側で行うことができる。これにより、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外側の電極を高精度でパターニングする必要がなくなり、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外側に位置する電極のパターニング不良による短絡の発生を抑制することができるため、光電変換効率の向上につながる。
さらに、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの外周端部１ｄが含まれる周縁の領域上にｐ電極７を形成することによってｎ型半導体基板１の裏面１ａにおける電極の形成面積を広くすることができる。そのため、ｎ型半導体基板１の裏面１ａ上に非晶質半導体膜を形成することによってｐｎ接合を形成するタイプの光電変換素子において、キャリア収集効率が上昇して電流を効率的に取り出すことができるとともに、電極の抵抗も低くすることができる。これにより、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの光電変換効率を向上することができる。
［実施形態２］
図８に、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の外周端部近傍の模式的な拡大断面図を示す。実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルとは外周端部近傍の構成が異なることを特徴としている。
図８に示すように、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第３のｉ型非晶質半導体膜９および第２のｎ型非晶質半導体膜１０がｎ型半導体基板１の側面１ｃ上まで延在するように形成されている。また、ｎ型半導体基板１の側面１ｃ上には第３のｉ型非晶質半導体膜９、第２のｎ型非晶質半導体膜１０、第１のｉ型非晶質半導体膜２およびｐ型非晶質半導体膜３がこの順に配置されている。さらには、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接しておらず、第２のｎ型非晶質半導体膜１０の一端１０ａが第１のｉ型非晶質半導体膜２に接している。
以下、図９〜図１２の模式的断面図を参照して、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図９に示すように、ｎ型半導体基板１の受光面１ｂの全面に接するとともに、受光面１ｂの外周端部１ｅを通って側面１ｃの裏面１ａ側の端部まで延在するように第３のｉ型非晶質半導体膜９を形成し、引き続いて、第２のｎ型非晶質半導体膜１０を形成する。第３のｉ型非晶質半導体膜９および第２のｎ型非晶質半導体膜１０の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。なお、ｎ型半導体基板１の受光面１ｂの外周端部１ｅは、受光面１ｂと側面１ｃとの交線上の点である。
次に、図１０に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａ、および側面１ｃ上の第３のｉ型非晶質半導体膜９と第２のｎ型非晶質半導体膜１０との積層体を覆うように第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成し、引き続いて、ｐ型非晶質半導体膜３を形成する。ここで、ｐ型非晶質半導体膜３は、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接しないように形成され、第１のｉ型非晶質半導体膜２は、第２のｎ型非晶質半導体膜１０の一端１０ａが第１のｉ型非晶質半導体膜２に接するように形成される。
次に、図１１に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側の第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体の一部を除去する。これにより、たとえば図１１に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの内側の領域の一部が露出する。
次に、図１２に示すように、ｎ型半導体基板１の裏面１ａの露出面、および第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体のそれぞれに接するように、第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成し、引き続いて、ｎ型非晶質半導体膜５を形成する。
その後、図８に示すように、ｐ型非晶質半導体膜３上にｐ電極７を形成するとともに、ｎ型非晶質半導体膜５上にｎ電極８を形成することによって、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。
実施形態２における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［実施形態３］
図１３に、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの外周端部近傍の模式的な拡大断面図を示す。実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、実施形態１および実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルとは外周端部近傍の構成が異なることを特徴としている。
図１３に示すように、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第３のｉ型非晶質半導体膜９および第２のｎ型非晶質半導体膜１０がｎ型半導体基板１の側面１ｃ上まで延在するように形成されている。また、ｎ型半導体基板１の側面１ｃ上には第１のｉ型非晶質半導体膜２、ｐ型非晶質半導体膜３、第３のｉ型非晶質半導体膜９および第２のｎ型非晶質半導体膜１０がこの順に配置されている。さらには、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接しており、第２のｎ型非晶質半導体膜１０の一端１０ａが第１のｉ型非晶質半導体膜２に接していないがｐ電極７に接している。
以下、図１４の模式的断面図を参照して、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。図３〜図６までの工程は、実施形態１と同様である。その後、図１４に示すように、ｎ型半導体基板１の受光面１ｂ、および側面１ｃ上の第１のｉ型非晶質半導体膜２とｐ型非晶質半導体膜３との積層体を覆うように第３のｉ型非晶質半導体膜９を形成し、引き続いて、第２のｎ型非晶質半導体膜１０を形成する。ここで、ｐ型非晶質半導体膜３は、ｐ型非晶質半導体膜３の一端３ａが第３のｉ型非晶質半導体膜９に接するように形成され、第１のｉ型非晶質半導体膜２は、第２のｎ型非晶質半導体膜１０の一端１０ａが第１のｉ型非晶質半導体膜２に接しないように形成される。
その後、図１３に示すように、ｐ型非晶質半導体膜３上にｐ電極７を形成するとともに、ｎ型非晶質半導体膜５上にｎ電極８を形成することによって、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。
実施形態３における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、ｎ型の半導体基板と、半導体基板の第１の面側および側面上のｐ型非晶質半導体膜と、半導体基板の第１の面側のｎ型非晶質半導体膜と、ｐ型非晶質半導体膜上のｐ電極と、ｎ型非晶質半導体膜上のｎ電極とを備え、ｐ電極は、半導体基板の第１の面側および側面上に配置されたｐ型非晶質半導体膜上に位置している光電変換素子である。この場合には、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板の側面上において、ｐ型非晶質半導体膜がｐ電極よりも長く延在していてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（３）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｎ電極はアイランド状であってもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（４）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｎ電極は矩形状であってもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（５）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｐ電極は、ｎ電極と間隔を空けて、ｎ電極を取り囲んでいてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（６）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板とｐ型非晶質半導体膜との間に第１のｉ型非晶質半導体膜をさらに備え、半導体基板とｎ型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜をさらに備えていてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（７）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に第２のｎ型非晶質半導体膜をさらに備えていてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（８）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と第２のｎ型非晶質半導体膜との間に第３のｉ型非晶質半導体膜をさらに備えていてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（９）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接していてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１０）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｐ型非晶質半導体膜の他端が第２のｉ型非晶質半導体膜に接していてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１１）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２のｎ型非晶質半導体膜および第３のｉ型非晶質半導体膜は、半導体基板の側面上に位置していてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１２）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板の側面上に、第３のｉ型非晶質半導体膜、第２のｎ型非晶質半導体膜、第１のｉ型非晶質半導体膜およびｐ型非晶質半導体膜がこの順に配置されていてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１３）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接しておらず、第２のｎ型非晶質半導体膜の一端が第１のｉ型非晶質半導体膜に接していてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１４）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板の側面上に、第１のｉ型非晶質半導体膜、ｐ型非晶質半導体膜、第３のｉ型非晶質半導体膜および第２のｎ型非晶質半導体膜がこの順に配置されていてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１５）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接しており、第２のｎ型非晶質半導体膜の一端が第１のｉ型非晶質半導体膜に接していなくてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１６）ここで開示された実施形態は、ｎ型の半導体基板の第１の面側にｐ型非晶質半導体膜を形成する工程と、半導体基板の第１の面側にｎ型非晶質半導体膜を形成する工程と、ｐ型非晶質半導体膜上にｐ電極を形成する工程と、ｎ型非晶質半導体膜上にｎ電極を形成する工程とを含み、ｐ電極およびｐ型非晶質半導体膜は、半導体基板の側面上まで延在するように形成される光電変換素子の製造方法である。この場合には、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１７）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法においては、半導体基板の側面上において、ｐ型非晶質半導体膜は、ｐ電極よりも長く延在するように形成されていてもよい。この場合には、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１８）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法においては、ｎ電極は、アイランド状に形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（１９）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法においては、ｎ電極は、矩形状に形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法においては、ｐ電極は、ｎ電極と間隔を空けて、ｎ電極を取り囲むように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２１）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｐ型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板の第１の面側に第１のｉ型非晶質半導体膜およびｐ型非晶質半導体膜を順次形成する工程とを含み、ｎ型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板の第１の面側に第２のｉ型非晶質半導体膜およびｎ型非晶質半導体膜を順次形成する工程とを含んでいてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２２）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法は、半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に第２のｎ型非晶質半導体膜を形成する工程をさらに含んでいてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２３）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２のｎ型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板と第２のｎ型非晶質半導体膜との間に第３のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程を含んでいてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２４）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第３のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程は、ｐ型非晶質半導体膜を形成する工程の後に行われ、第３のｉ型非晶質半導体膜は、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接するように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２５）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｎ型非晶質半導体膜を形成する工程は、ｐ型非晶質半導体膜を形成する工程の後に行われ、第２のｉ型非晶質半導体膜は、ｐ型非晶質半導体膜の他端が第２のｉ型非晶質半導体膜に接するように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２６）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２のｎ型非晶質半導体膜および第３のｉ型非晶質半導体膜は、半導体基板の側面上に位置するように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２７）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｐ型非晶質半導体膜を形成する工程は、第３のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程の後に行われ、半導体基板の側面上に、第３のｉ型非晶質半導体膜、第２のｎ型非晶質半導体膜、第１のｉ型非晶質半導体膜およびｐ型非晶質半導体膜がこの順に配置されるように行われてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２８）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｐ型非晶質半導体膜は、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接しないように形成され、第１のｉ型非晶質半導体膜は、第２のｎ型非晶質半導体膜の一端が第１のｉ型非晶質半導体膜に接するように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（２９）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｐ型非晶質半導体膜を形成する工程は、第３のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程の前に行われ、半導体基板の側面上に、第１のｉ型非晶質半導体膜、ｐ型非晶質半導体膜、第３のｉ型非晶質半導体膜および第２のｎ型非晶質半導体膜がこの順に配置されるように行われてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
（３０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、ｐ型非晶質半導体膜は、ｐ型非晶質半導体膜の一端が第３のｉ型非晶質半導体膜に接しないように形成され、第１のｉ型非晶質半導体膜は、第２のｎ型非晶質半導体膜の一端が第１のｉ型非晶質半導体膜に接しないように形成されてもよい。この場合にも、従来の裏面接合型太陽電池と比べて電流の収集量を向上することができるため、従来よりも光電変換効率を向上することが可能となる。
以上のように実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
今回開示された実施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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
ここで開示された実施形態は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に利用することができ、好適には太陽電池および太陽電池の製造方法に利用できる可能性があり、特に好適にはヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法に利用できる可能性がある。
１ ｎ型半導体基板、１ａ 裏面、１ｂ 受光面、１ｃ 側面、１ｄ 外周端部、２ 第１のｉ型非晶質半導体膜、３ ｐ型非晶質半導体膜、３ａ 一端、３ｂ 他端、４ 第２のｉ型非晶質半導体膜、５ ｎ型非晶質半導体膜、７ ｐ電極、８ ｎ電極、９ 第３のｉ型非晶質半導体膜、１０ 第２のｎ型非晶質半導体膜、１１０ａ１ 領域、１１０ａ２ 端縁部、１１１ 結晶性半導体基板、１１２ ＩＮ積層体、１１２ｉ ｉ型非晶質半導体層、１１２ｎ ｎ型非晶質半導体層、１１３ ＩＰ積層体、１１３ｉ ｉ型非晶質半導体層、１１３ｐ ｐ型非晶質半導体層、１１４ ｎ側電極、１１５ ｐ側電極、１１６ 絶縁層、１１７ｉ ｉ型非晶質半導体層、１１７ｎ ｎ型非晶質半導体層、１１８ 絶縁層、１１９ 溝。

Claims (5)

  1. ｎ型の半導体基板と、
    前記半導体基板の第１の面側および側面上のｐ型非晶質半導体膜と、
    前記半導体基板の前記第１の面側のｎ型非晶質半導体膜と、
    前記ｐ型非晶質半導体膜上のｐ電極と、
    前記ｎ型非晶質半導体膜上のｎ電極と、を備え、
    前記ｐ電極は、前記半導体基板の第１の面側および側面上に配置された前記ｐ型非晶質半導体膜上に位置している、光電変換素子。
  2. 前記半導体基板の前記側面上において、前記ｐ型非晶質半導体膜は、前記ｐ電極よりも長く延在している、請求項１に記載の光電変換素子。
  3. 前記ｎ電極は、アイランド状である、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子。
  4. 前記ｐ電極は、前記ｎ電極と間隔を空けて、前記ｎ電極を取り囲んでいる、請求項３に記載の光電変換素子。
  5. 前記半導体基板と前記ｐ型非晶質半導体膜との間に第１のｉ型非晶質半導体膜をさらに備え、
    前記半導体基板と前記ｎ型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜をさらに備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
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