(57)【要約】  半導体基板の受光面上に非晶質半導体膜からなるｉ型非晶質層及びｎ型非晶質層を形成し、半導体基板の裏面上に非晶質半導体膜からなるｉ型非晶質層及びｎ型非晶質層を形成し、ｎ型非晶質層上に保護層を形成し、ｎ型非晶質層上に絶縁層を形成し、ｎ型非晶質層上が保護層によって覆われた状態において、ｉ型非晶質層及びｎ型非晶質層並びに絶縁層の一部を除去してパターンニングする光電変換装置の製造方法とする。
2012132836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１表面上に非晶質半導体膜からなる第１パッシベーション層を形成する第１の工程と、
前記半導体基板の前記第１表面と反対の第２表面上に非晶質半導体膜からなる第２パッシベーション層を形成する第２の工程と、
前記第１パッシベーション層上に保護層を形成する第３の工程と、
前記第２パッシベーション層上に絶縁層を形成する第４の工程と、
前記第１パッシベーション層上が前記保護層によって覆われた状態において、前記第２パッシベーション層の一部及び前記絶縁層の一部を除去してパターンニングする第５の工程と、
を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第５の工程後に、前記第５の工程において除去された前記第２パッシベーション層及び前記絶縁層から露出した前記半導体基板の表面を洗浄する工程であって、同時に前記保護層を除去する第６の工程を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第６の工程で用いられる洗浄液に対して、前記保護層のエッチングレートは前記絶縁層のエッチングレートよりも大きいことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記保護層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素及び酸窒化ケイ素のいずれか１つであることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記保護層及び前記絶縁層は、窒化ケイ素膜から構成され、
前記保護層は、フッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが前記絶縁層よりも大きい層を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記保護層及び前記絶縁層は、窒化ケイ素膜から構成され、
前記保護層は、前記絶縁層よりも水素含有率が大きい層を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記保護層及び前記絶縁層は、窒化ケイ素膜から構成され、
前記保護層は、前記絶縁層よりもシリコン含有率が低い層を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記保護層及び前記絶縁層は、窒化ケイ素膜から構成され、
前記保護層は、前記絶縁層よりも密度が小さい層を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第３の工程における前記保護層の製膜温度より前記第４の工程における前記絶縁層の製膜温度が高いことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第３の工程では、プラズマ化学気相成長法により前記保護層を形成し、
前記第４の工程では、スパッタリング法で前記絶縁層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１１】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第３の工程では、プラズマ化学気相成長法により前記保護層を形成し、
前記第４の工程では、前記第３の工程におけるプラズマ密度よりも高い密度のプラズマ化学気相成長法で前記絶縁層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１２】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第６の工程後に、前記第３の工程と同一の方法で前記第１パッシベーション層上に反射防止層を形成する第７の工程を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
半導体基板と、
前記半導体基板の第１表面の少なくとも一部の領域上に形成された非晶質半導体膜からなる第１パッシベーション層と、
前記半導体基板の前記第１表面と反対の第２表面の少なくとも一部の領域上に形成された非晶質半導体膜からなる第２パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に形成された反射防止層と、
前記第２パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に形成された絶縁層と、
を備え、
前記反射防止層は、前記絶縁層よりエッチングレートが大きいことを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面接合型の光電変換装置及び光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システム等の発電効率を高めるために様々なタイプの光電変換装置が考え出されている。特許文献１には、半導体基板の受光面の反対側（裏面側）にｐ型半導体領域及びｎ型半導体領域が形成された裏面接合型の光電変換装置が提案されている。【０００３】
裏面接合型の光電変換装置は、受光面側には電極を設けず、裏面側のみに電極が設けられるので、有効受光面積を増加させることができ、発電効率を高めることができる。また、光電変換セル間の接続を裏面側のみで行えるので、幅広の配線材を用いることができる。したがって、配線部分における電圧降下や電力損失を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２００２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光電変換装置では、受光面からキャリアを発生させる半導体領域まで、できるだけ損失なく光を入射させることによって光電変換効率を高めることが望まれる。また、製造コストを低減するために、変換効率を低下させることなくできるだけ工程数の少ない光電変換装置を製造できる方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、半導体基板の第１表面の少なくとも一部の領域上に非晶質半導体膜からなる第１パッシベーション層を形成する第１の工程と、半導体基板の第１表面と反対の第２表面の少なくとも一部の領域上に非晶質半導体膜からなる第２パッシベーション層を形成する第２の工程と、第１パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に保護層を形成する第３の工程と、第２パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に絶縁層を形成する第４の工程と、第１パッシベーション層上の少なくとも一部の領域が保護層によって覆われた状態において、第２パッシベーション層及び絶縁層の一部を除去してパターンニングする第５の工程と、を備えた、第２表面側のみに電極が設けられた光電変換装置の製造方法である。【０００７】
また、本発明は、半導体基板と、半導体基板の第１表面の少なくとも一部の領域上に形成された非晶質半導体膜からなる第１パッシベーション層と、半導体基板の第１表面と反対の第２表面の少なくとも一部の領域上に形成された非晶質半導体膜からなる第２パッシベーション層と、第１パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に形成された反射防止層と、第２パッシベーション層上の少なくとも一部の領域に形成された絶縁層と、を備え、反射防止層は、絶縁層よりエッチングレートが大きい、光電変換装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、光電変換装置における光電変換効率を高めると共に、工程数を低減させた光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の裏面側平面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態における光電変換装置１００は、図１の裏面側平面図及び図２の断面図に示すように、半導体基板１０、ｉ型非晶質層１２ｉ、ｎ型非晶質層１２ｎ、透明保護層１４、ｉ型非晶質層１６ｉ、ｎ型非晶質層１６ｎ、ｉ型非晶質層１８ｉ、ｐ型非晶質層１８ｐ、絶縁層２０、電極層２２及び電極部２４（２４ｎ，２４ｐ），２６（２６ｎ，２６ｐ）を含んで構成される。
【００１１】
なお、図２は、図１のＸ方向に沿った断面の一部を示したものである。また、図１では、電極部２４（２４ｎ，２４ｐ），２６（２６ｎ，２６ｐ）の領域を明確に示すために、それぞれ異なる角度のハッチングを施している。
【００１２】
また、本実施の形態における各図は模式的に記載したものであり、実際の寸法、寸法の比率等は現実のものと異なる。また、各図相互間の寸法の比率等が異なる場合もある。また、以下の説明では、光電変換装置１００の光が主として入射される側を受光面と示し、受光面と反対側を裏面と示す。
【００１３】
以下、図３〜図７を参照しつつ、光電変換装置１００の製造工程と共に光電変換装置１００の構造についても説明する。
【００１４】
ステップＳ１０では、半導体基板１０の表面及び裏面の洗浄を行う。半導体基板１０は、ｎ型又はｐ型の導電型の結晶性半導体基板とすることができる。半導体基板１０は、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、砒化ガリウム基板（ＧａＡｓ）、インジウム燐基板（ＩｎＰ）等を適用することができる。半導体基板１０は、入射された光を吸収することで、光電変換により電子及び正孔のキャリア対を発生させる。半導体基板１０は、受光面１０ａと裏面１０ｂとを備える。以下では、半導体基板１０としてｎ型のシリコン単結晶基板を用いた例を説明する。
【００１５】
半導体基板１０の洗浄は、フッ化水素酸水溶液（ＨＦ水溶液）やＲＣＡ洗浄液を用いて行うことができる。また、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ水溶液）等のアルカリ性エッチング液を用いて、半導体基板１０の受光面１０ａにテクスチャ構造を形成することも好適である。この場合、（１００）面を有する半導体基板１０をＫＯＨ水溶液で異方性エッチングすることによって、ピラミッド型の（１１１）面を有するテクスチャ構造を形成することができる。
【００１６】
ステップＳ１２では、半導体基板１０の受光面１０ａ上にｉ型非晶質層１２ｉ及びｎ型非晶質層１２ｎを形成する。ｉ型非晶質層１２ｉ及びｎ型非晶質層１２ｎは、半導体基板１０の受光面１０ａの少なくとも一部を覆うパッシベーション層を構成する。
【００１７】
ｉ型非晶質層１２ｉは、真性な非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｉ型非晶質層１２ｉは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｉ型非晶質層１２ｉは、ｎ型非晶質層１２ｎよりも膜中のドーパント濃度が低くされる。例えば、ｉ型非晶質層１２ｉは、ｎ型又はｐ型のドーパントの濃度を５×１０１８／ｃｍ３以下とすることが好適である。
【００１８】
なお、半導体膜のドーピング濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）等で測定することができる。膜中でのドーピング濃度に分布がある場合には、空間的（例えば深さ方向等）な平均値で比較すればよい。
【００１９】
ｉ型非晶質層１２ｉは、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で半導体基板１０の裏面１０ｂが十分にパッシベーションされる程度に厚くすることが好適である。例えば、０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００２０】
ｎ型非晶質層１２ｎは、ｎ型の導電型のドーパントを含む非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｎ型非晶質層１２ｎは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｎ型非晶質層１２ｎは、ｉ型非晶質層１２ｉよりも膜中のドーパント濃度が高くされる。例えば、ｎ型非晶質層１２ｎは、ｎ型のドーパントの濃度を５×１０２０／ｃｍ３以上とすることが好適である。ｎ型非晶質層１２ｎの膜厚は、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で光電変換装置１００の受光面付近で発生したキャリアが電極層２２まで移動可能となるような程度に厚くすることが好適である。例えば、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００２１】
ｉ型非晶質層１２ｉ及びｎ型非晶質層１２ｎは、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等によって形成することができる。ｉ型非晶質層１２ｉは、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを、平行平板電極等にＲＦ高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱された半導体基板１０の製膜面に供給することによって形成することができる。ｎ型非晶質層１２ｎは、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスにフォスフィン（ＰＨ３）等を添加し、平行平板電極等にＲＦ高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱された半導体基板１０の製膜面に供給することによって形成することができる。このとき、ケイ素含有ガスを水素（Ｈ２）によって希釈することで、その希釈率に応じて形成されるｉ型非晶質層１２ｉやｎ型非晶質層１２ｎの膜質を変化させることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態において非晶質層は、微結晶半導体膜を含む。微結晶半導体膜は、非晶質半導体中に結晶粒が析出している膜である。結晶粒の平均粒径は、これに限定されるものではないが、１ｎｍ以上８０ｎｍ以下程度であると推定されている。
【００２３】
ステップＳ１４では、半導体基板１０の裏面１０ｂ上にｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎを形成する。なお、ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎは、半導体基板１０の裏面１０ｂを少なくとも一部を覆うパッシベーション層の一部を構成する。
【００２４】
ｉ型非晶質層１６ｉは、真性な非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｉ型非晶質層１６ｉは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｉ型非晶質層１６ｉは、ｎ型非晶質層１６ｎよりも膜中のドーパント濃度が低くされる。例えば、ｉ型非晶質層１６ｉは、ｎ型又はｐ型のドーパントの濃度を５×１０１８／ｃｍ３以下とすることが好適である。
【００２５】
ｉ型非晶質層１６ｉの膜厚は、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で半導体基板１０の裏面１０ｂが十分にパッシベーションされる程度に厚くすることが好適である。例えば、０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００２６】
ｎ型非晶質層１６ｎは、ｎ型の導電型のドーパントを含む非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｎ型非晶質層１６ｎは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｎ型非晶質層１６ｎは、ｉ型非晶質層１６ｉよりも膜中のドーパント濃度が高くされる。例えば、ｎ型非晶質層１６ｎは、ｎ型のドーパントの濃度を５×１０２０／ｃｍ３以上とすることが好適である。ｎ型非晶質層１６ｎの膜厚は、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で光電変換装置１００の開放電圧が十分に高くなるような程度に厚くすることが好適である。例えば、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００２７】
ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎは、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等によって形成することができる。具体的には、ｉ型非晶質層１２ｉ及びｎ型非晶質層１２ｎと同様に、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガス又それにフォスフィン（ＰＨ３）等を添加した原料ガスを供給し、平行平板電極等にＲＦ高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱された半導体基板１０の製膜面に供給することによって形成することができる。このとき、ケイ素含有ガスを水素（Ｈ２）によって希釈することで、その希釈率に応じて形成されるｉ型非晶質層１６ｉやｎ型非晶質層１６ｎの膜質を変化させることができる。
【００２８】
ステップＳ１６では、ｎ型非晶質層１２ｎ上に保護層３０が形成される。保護層３０は、光電変換装置１００の受光面の保護層として機能する。保護層３０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の材料とすることが好適である。保護層３０の膜厚は、例えば、８０ｎｍ以上１μｍ以下とすることが好適である。
【００２９】
保護層３０は、適用する原料を含むターゲットを用いたスパッタリング法や適用する原料の元素を含むガスを用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）等を用いて形成することができる。
【００３０】
ステップＳ１８では、ｎ型非晶質層１６ｎ上に絶縁層２０が形成される。絶縁層２０は、ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎとｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐとの間の電気的な絶縁を維持するために設けられる。絶縁層２０は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。
【００３１】
絶縁層２０は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の絶縁材料とすることができる。絶縁層２０の膜厚は、例えば、８０ｎｍ以上１μｍ以下とすることが好適である。絶縁層２０は、適用する原料を含むターゲットを用いたスパッタリング法や適用する原料の元素を含むガスを用いたプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等を用いて形成することができる。
【００３２】
ここで、保護層３０は、絶縁層２０よりフッ化水素（ＨＦ）を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とする。ここで、フッ化水素を含むエッチング液とは、フッ化水素（ＨＦ）の水溶液、フッ化水素（ＨＦ）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）の混合液、フッ化水素（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）との混合液であるバッファードフッ酸等が挙げられる。
【００３３】
例えば、絶縁層２０と保護層３０とを酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素のいずれかで構成した場合、保護層３０は、絶縁層２０より水素含有率が高くすることが好適である。また、保護層３０は、絶縁層２０よりシリコン含有率を低くすることが好適である。また、保護層３０は、絶縁層２０より密度を小さくすることが好適である。
【００３４】
絶縁層２０及び保護層３０のフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレート、水素含有率、シリコン含有率及び密度は、絶縁層２０及び保護層３０の製膜条件を変えることにより調整することができる。
【００３５】
具体的には、保護層３０はプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）で形成し、絶縁層２０はスパッタリング法で形成することにより上記条件を満たす保護層３０及び絶縁層２０とすることができる。すなわち、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を形成する際、一般的に、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）で形成された膜はスパッタリング法で形成された膜よりも水素含有率が高く、密度が小さい膜が形成される。これにより、保護層３０は、絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とすることができる。
【００３６】
また、保護層３０及び絶縁膜２０をプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）で形成する場合、絶縁層２０を保護層３０より高いプラズマ密度で形成することにより上記条件を満たす保護層３０及び絶縁層２０とすることができる。プラズマ密度を高くするためには、例えば、電極へ導入する電力を高くすればよい。すなわち、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を形成する際、一般的に、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）のプラズマ密度が低いほど水素含有率が高く、密度が小さい膜が形成される。これにより、保護層３０は、絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とすることができる。
【００３７】
また、保護層３０及び絶縁膜２０を形成する場合、他の製膜条件が同じであれば、保護層３０の製膜温度より絶縁膜２０の製膜温度を高く設定して製膜を行うことにより上記条件を満たす保護層３０及び絶縁層２０とすることができる。すなわち、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を形成する際、一般的に、製膜温度が低いほど水素含有率が高く、密度が小さい膜が形成される。これにより、保護層３０は、絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とすることができる。
【００３８】
さらに、保護層３０及び絶縁膜２０を形成する場合、他の製膜条件が同じであれば、原料ガスの水素希釈率を高くするほど、水素含有率が高く、密度が小さい酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を形成することができる。これにより、保護層３０は、絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とすることができる。
【００３９】
ステップＳ２０では、絶縁層２０がエッチングされる。具体的には、絶縁層２０のうち、ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐが形成される領域上の部分を除去するようにエッチングを行う。例えば、スクリーン印刷法やインクジェット法により絶縁層２０を残す領域上にレジストＲ１を塗布し、絶縁層２０を除去する領域が露出するようにし、レジストＲ１が塗布されていない領域の絶縁層２０をエッチングする。このとき、保護膜３０がエッチングされないように保護膜Ｒ２で保護する。保護層Ｒ２は、保護シート又はレジストとすることができる。絶縁層２０が酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素からなる場合には、エッチング液として例えばフッ化水素酸水溶液（ＨＦ水溶液）を用いることができる。その後、レジストＲ１及び保護膜Ｒ２を除去する。
【００４０】
また、ペースト状のエッチングペーストや粘度が調整されたエッチングインクを絶縁層２０を除去する領域に塗布して、絶縁層２０をエッチングしてもよい。エッチングペーストやエッチングインクは、スクリーン印刷法やインクジェット法で所定のパターンに塗布することができる。
【００４１】
ステップＳ２２では、ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎがエッチングされる。具体的には、ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎのうち、ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐが形成される領域上の部分を除去するようにエッチングを行う。
【００４２】
絶縁層２０をマスクとして、絶縁層２０から露出しているｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎをアルカリ性のエッチング液を用いてエッチングする。エッチング液は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む水溶液を用いることができる。これにより、半導体基板１０の裏面１０ｂのうち、絶縁層２０で覆われていない領域を露出させる。
【００４３】
さらに、ｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎが除去され、絶縁層２０から露出した半導体基板１０の裏面１０ｂを洗浄する。フッ化水素酸水溶液（ＨＦ水溶液）やＲＣＡ洗浄液を組み合わせて行うことができる。
【００４４】
ここで、ステップＳ２０及びＳ２２の工程において、半導体基板１０の受光面１０ａ側を覆う保護層３０も一緒に除去される。ここで、上記のように、保護層３０は絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層としているので、保護層３０が除去されても絶縁層２０は除去されない。
【００４５】
ステップＳ２４では、半導体基板１０の裏面１０ｂ側にｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐが形成される。ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐは、半導体基板１０の裏面１０ｂの少なくとも一部を覆うパッシベーション層の少なくとも一部を構成する。
【００４６】
ｉ型非晶質層１８ｉは、真性な非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｉ型非晶質層１８ｉは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｉ型非晶質層１８ｉは、ｐ型非晶質層１８ｐよりも膜中のドーパント濃度が低くされる。例えば、ｉ型非晶質層１８ｉは、ｎ型又はｐ型のドーパントの濃度を５×１０１８／ｃｍ３以下とすることが好適である。
【００４７】
ｉ型非晶質層１８ｉの膜厚は、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で半導体基板１０の裏面１０ｂが十分にパッシベーションされる程度に厚くすることが好適である。例えば、０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００４８】
ｐ型非晶質層１８ｐは、ｐ型の導電型のドーパントを含む非晶質半導体膜からなる層である。具体的には、ｐ型非晶質層１８ｐは、水素を含有するアモルファスシリコンから形成される。ｐ型非晶質層１８ｐは、ｉ型非晶質層１８ｉよりも膜中のドーパント濃度が高くされる。例えば、ｐ型非晶質層１８ｐは、ｐ型のドーパントの濃度を５×１０２０／ｃｍ３以上とすることが好適である。ｐ型非晶質層１８ｐの膜厚は、光の吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で光電変換装置１００の開放電圧が十分に高くなるような程度に厚くすることが好適である。例えば、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００４９】
ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐは、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等によって形成することができる。具体的には、ｉ型非晶質層１８ｉは、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを、平行平板電極等にＲＦ高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱された半導体基板１０の製膜面に供給することによって形成することができる。ｐ型非晶質層１８ｐは、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスにジボラン（Ｂ２Ｈ６）等を添加し、平行平板電極等にＲＦ高周波電力を印加してプラズマ化して、加熱された半導体基板１０の製膜面に供給することによって形成することができる。このとき、ケイ素含有ガスを水素（Ｈ２）によって希釈することで、その希釈率に応じて形成されるｉ型非晶質層１８ｉやｐ型非晶質層１８ｐの膜質を変化させることができる。
【００５０】
ステップＳ２６では、保護層３０が除去されたｎ型非晶質層１２ｎ上に透明保護層１４が再度形成される。透明保護層１４は、反射防止膜としての機能と光電変換装置１００の受光面の保護膜としての機能を有する。透明保護層１４は、導電性であってもよいし、絶縁性であってもよい。透明保護層１４は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の透明絶縁材料や酸化錫、酸化インジウム錫等の透明導電材料とすることができる。透明保護層１４の膜厚は、その材料の屈折率等に応じて、付与しようとする反射防止特性となるように適宜設定することが好適である。透明保護層１４は、例えば、８０ｎｍ以上１μｍ以下とすることが好適である。
【００５１】
透明保護層１４は、適用する原料を含むターゲットを用いたスパッタリング法や適用する原料の元素を含むガスを用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）等を用いて形成することができる。
【００５２】
ここで、透明保護層１４は、ステップＳ１６で形成される保護層３０と同じ材質の膜とすることが好適である。これにより、ステップＳ１６とＳ２６とおいて、同じ製膜装置を用いることができ、光電変換装置１００の製造コストを低減することができる。
【００５３】
ステップＳ２８では、絶縁層２０上を覆うｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐの一部を除去する。
【００５４】
具体的には、スクリーン印刷法やインクジェット法によりｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐを残す領域上にレジストＲ３を塗布し、ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐを除去する領域が露出するようにし、レジストＲ３をマスクとしてｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐをエッチングする。エッチングには、アルカリ性のエッチング液を用いることができる。例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む水溶液を用いることができる。その後、レジストＲ３を除去する。
【００５５】
また、ペースト状のエッチングペーストや粘度が調整されたエッチングインクをｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐを除去する領域に塗布して、ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐをエッチングしてもよい。エッチングペーストやエッチングインクは、スクリーン印刷法やインクジェット法で所定のパターンに塗布することができる。
【００５６】
ステップＳ３０では、絶縁層２０がエッチングされる。具体的には、ステップＳ２８において一部が除去されたｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐをマスクとして、エッチング剤を用いて絶縁層２０の露出部をエッチングより除去する。このとき、透明保護膜１４がエッチングされないように保護膜Ｒ４で保護する。保護膜Ｒ４は、保護シート又はレジストとすることができる。ここでは、絶縁層２０に対するエッチング速度がｐ型非晶質層１８ｐに対するエッチング速度よりも大きなエッチング剤を使用する。例えば、エッチング剤には、フッ化水素酸水溶液（ＨＦ）等を用いることができる。これにより、ｉ型非晶質層１８ｉ及びｐ型非晶質層１８ｐから露出している絶縁層２０のみが選択的にエッチングされ、その領域においてｎ型非晶質層１６ｎが露出される。その後、保護膜Ｒ４を除去する。
【００５７】
ステップＳ３２では、ｎ型非晶質層１６ｎ及びｐ型非晶質層１８ｐ上に電極層２２が形成される。電極層２２は、電極部２４を形成するためのシード層となる層を含んで構成される。電極層２２は、透明導電膜２２ａと、金属を含む導電層２２ｂと、の積層構造とすることが好適である。透明導電膜２２ａは、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等とすることができる。導電層２２ｂは、銅（Ｃｕ）等の金属や合金とすることができる。透明導電膜２２ａ及び導電層２２ｂは、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）やスパッタリング法等の薄膜形成方法により形成することができる。
【００５８】
ステップＳ３４では、電極層２２を分断する。電極層２２が形成された領域のうち、絶縁層２０上に形成された領域の一部を除去して、ｎ型非晶質層１６ｎに電気的に接続された電極層２２とｐ型非晶質層１８ｐに電気的に接続された電極層２２とに分断する。電極層２２の分断は、レジストＲ５を用いたパターニング技術により行うことができる。パターニングには、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）と塩酸（ＨＣｌ）を用いたエッチングを適用することができる。電極層２２の分断後、レジストＲ３は除去する。
【００５９】
ステップＳ３６では、電極層２２が残された領域上に電極部２４が形成される。電極部２４は、電解めっき法により金属層を形成することにより形成することができる。電極部２４は、例えば、銅（Ｃｕ）からなる電極部２４ａと、錫（Ｓｎ）からなる電極部２４ｂとを順次積層することにより形成することができる。電極部２４は、これに限定されるものでなく、金、銀等の他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組み合わせとしてもよい。電極層２２に電位を印加しつつ電解めっき法で適用することにより、電極層２２が残された領域上のみに電極部２４が形成される。
【００６０】
なお、ステップＳ３４における分断処理によって、図１に示すように、ｎ型非晶質層に電気的に接続された電極部２４ｎとｐ型非晶質層に電気的に接続された電極部２４ｐが形成される。これら電極部２４ｎ及び電極部２４ｐは、フィンガー電極となる。また、複数の電極部２４ｎを接続する電極部２６ｎ、複数の電極部２４ｐを接続する電極部２６ｐを設ける。これら電極部２６ｎ及び２６ｐはバスバー電極となる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態における光電変換装置１００を形成することができる。ここで、保護層３０を絶縁層２０よりフッ化水素を含むエッチング液に対するエッチングレートが大きい層とすることによって、絶縁層２０のエッチング並びにｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎのエッチングの際に保護層３０を同時に除去することができる。そして、除去された保護層３０に代えて透明保護層１４を形成することができる。
【００６２】
これによって、保護層３０が除去されるまではｉ型非晶質層１２ｉ及びｎ型非晶質層１２ｎを保護できる。一方、その間に保護層３０に損傷が生じた場合であっても代りに透明保護層１４を形成することで最終的な反射防止膜としての特性は高く維持することができる。さらに、保護層３０を絶縁層２０のエッチング並びにｉ型非晶質層１６ｉ及びｎ型非晶質層１６ｎのエッチングの際に同時に除去することで、光電変換装置１００の製造コストを抑制しつつ、光電変換装置１００の変換効率を高めることができる。
【００６３】
なお、上記説明において、半導体基板１０、ｎ型非晶質層１２ｎ、ｎ型非晶質層１６ｎ、ｐ型非晶質層１８ｐのドーパントの極性を適宜入れ替えてもよい。例えば、ｎ型非晶質層１６ｎとｐ型非晶質層１８ｐとのそれぞれｐ型及びｎ型に入れ替えてもよいし、半導体基板１０の極性とｎ型非晶質層１２ｎをｐ型にしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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