(57)【要約】【課題】光電変換効率が高い光電変換素子およびその製造方法、ならびに、前記光電変換素子を備える信頼性の高い光電変換モジュールおよび電子機器を提供すること。【解決手段】一方の面と他方の面とを有する第１導電型の半導体基板と、前記一方の面に設けられ前記第１導電型の不純物を含む第１導電型不純物領域と、前記半導体基板の前記一方の面に前記第１導電型不純物領域と離間して設けられ前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む第１の第２導電型不純物領域と、前記一方の面の前記半導体基板の外縁に設けられ前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い第２の第２導電型不純物領域と、前記第１導電型不純物領域と電気的に接続されている第１接続部と、前記第１の第２導電型不純物領域および前記第２の第２導電型不純物領域と電気的に接続されている第２接続部と、を有することを特徴とする光電変換素子。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面と、前記一方の面と表裏関係にある他方の面と、を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面に設けられ、前記第１導電型の不純物を含む第１導電型不純物領域と、
前記半導体基板の前記一方の面に前記第１導電型不純物領域と離間して設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む第１の第２導電型不純物領域と、
前記一方の面の前記半導体基板の外縁に設けられ、前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い第２の第２導電型不純物領域と、
前記第１導電型不純物領域と電気的に接続されている第１接続部と、
前記第１の第２導電型不純物領域および前記第２の第２導電型不純物領域と電気的に接続されている第２接続部と、
を有することを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記一方の面を平面視したとき、前記第２の第２導電型不純物領域は、前記第１の第２導電型不純物領域および前記第１導電型不純物領域の双方を囲む請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第２の第２導電型不純物領域の厚さは、１．０μｍ以上である請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第２の第２導電型不純物領域に隣接し、前記第２の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が高い第３の第２導電型不純物領域を有し、
前記第３の第２導電型不純物領域は、前記第２の第２導電型不純物領域と前記第２接続部との間にある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１の第２導電型不純物領域に隣接し、前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い第４の第２導電型不純物領域を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第４の第２導電型不純物領域は、前記半導体基板の内部に埋設されている請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光電変換素子を製造する方法であって、
前記第１導電型の半導体ウエハーを用意する工程と、
前記半導体ウエハーに前記第２導電型の不純物を注入し、前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い低濃度領域を形成する工程と、
前記半導体ウエハーに前記第２導電型の不純物を注入し、前記第１の第２導電型不純物領域を形成する工程と、
前記半導体ウエハーに前記第１導電型の不純物を注入し、前記第１導電型不純物領域を形成する工程と、
前記第１接続部および前記第２接続部を形成する工程と、
前記低濃度領域を通過するように前記半導体ウエハーを切断することにより、前記光電変換素子を切り出す工程と、
を有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光電変換素子を製造する方法であって、
前記第１導電型の半導体ウエハーを用意する工程と、
前記半導体ウエハーに溝を形成した後、前記溝に前記第２導電型の不純物を含む材料を供給する工程と、
前記半導体ウエハーにアニール処理を施し、前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い低濃度領域を形成する工程と、
前記半導体ウエハーに前記第２導電型の不純物を注入し、前記第１の第２導電型不純物領域を形成する工程と、
前記半導体ウエハーに前記第１導電型の不純物を注入し、前記第１導電型不純物領域を形成する工程と、
前記第１接続部および前記第２接続部を形成する工程と、
前記低濃度領域を通過するように前記半導体ウエハーを切断することにより、前記光電変換素子を切り出す工程と、
を有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光電変換素子と、
前記光電変換素子と電気的に接続されている配線基板と、
を有することを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、光電変換素子の製造方法、光電変換モジュールおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位システムに用いられる位置情報衛星からの電波を受信し、測位信号に含まれる時刻を取得したり、現在位置を検出したりする装着型電子機器（腕時計）が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、腕時計ケースと、文字板と、文字板の下側に配置され位置情報衛星からの電波を受信するアンテナを含む時計モジュールと、文字板と時計モジュールとの間に設けられたソーラーパネルと、を有する腕時計が開示されている。このような腕時計によれば、文字板が光透過性を有しているため、文字板を透過した外部光をソーラーパネルに照射することにより、時計モジュールの動作に必要な電力を発電することができる。
【０００４】
一方、位置情報衛星から送出される電波には極超短波が使用されているが、この極超短波を受信するためには高周波回路を作動させる必要がある。このため、腕時計の消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、ソーラーパネルの面積を拡大することにより、消費電力の増大に対応することが検討されている。しかしながら、腕時計のようなデザイン性が重視される製品の場合、一般的には、腕時計の表面積に対するソーラーパネルの占有面積は小さいほど好ましい。したがって、単位面積当たりの発電量が大きいソーラーパネルとしてバックコンタクト型（裏面電極型）の太陽電池セルの適用が検討されている。
【０００６】
特許文献２には、第１導電型のシリコン基板と、シリコン基板の裏面に設けられた第１導電型用電極および第２導電型用電極と、を有する裏面電極型太陽電池が開示されている。このような裏面電極型太陽電池では、受光面に電極を設ける必要がないため、電極の陰に伴う光電変換効率の低下（シャドウロス）を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１７６９５７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、シリコン基板の端面に近い部分では、少数キャリアーを十分に収集することができない。このため、少数キャリアーが減衰または消滅し、光電変換効率の低下を招いている。特に、腕時計のような小型の機器に搭載される太陽電池では、シリコン基板のサイズも小さくなり、端面で減衰または消滅する少数キャリアーの割合が大きくなる。このため、端面で減衰または消滅する少数キャリアーが、光電変換効率が低下する原因として顕在化するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【００１０】
本発明の適用例に係る光電変換素子は、一方の面と、前記一方の面と表裏関係にある他方の面と、を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面に設けられ、前記第１導電型の不純物を含む第１導電型不純物領域と、
前記半導体基板の前記一方の面に前記第１導電型不純物領域と離間して設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む第１の第２導電型不純物領域と、
前記一方の面の前記半導体基板の外縁に設けられ、前記第１の第２導電型不純物領域に比べて前記第２導電型の不純物の濃度が低い第２の第２導電型不純物領域と、
前記第１導電型不純物領域と電気的に接続されている第１接続部と、
前記第１の第２導電型不純物領域および前記第２の第２導電型不純物領域と電気的に接続されている第２接続部と、
を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池を図示した平面図である。
【図２】図１に示す太陽電池の分解斜視図である。
【図３】図２に示すセルの電極面を示す平面図である。
【図４】図１に示す太陽電池の分解断面図である。
【図５】図３の部分拡大図であって、ｐ＋不純物領域およびｎ＋不純物領域の輪郭を破線で、ｐ−不純物領域の輪郭を一点鎖線で、それぞれ追記してなる図である。
【図６】図５に示すｐ＋不純物領域、ｎ＋不純物領域およびｐ−不純物領域を選択的に示す図である。
【図７】本発明の光電変換素子の第２実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。
【図８】本発明の光電変換素子の第３実施形態を適用したセルの電極面を示す部分拡大図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】図９に示すセルの第１変形例を示す断面図である。
【図１１】図９に示すセルの第２変形例を示す断面図である。
【図１２】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１３】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１４】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１５】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１６】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１７】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１８】図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【図１９】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２０】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２１】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２２】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２３】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２４】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２５】図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【図２６】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図２７】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図２８】図２６、２７に示す電子時計の平面図である。
【図２９】図２６、２７に示す電子時計の縦断面図である。
【図３０】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例を示す平面図である。
【図３１】図３０に示す電子時計の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の光電変換素子、光電変換素子の製造方法、光電変換モジュールおよび電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（太陽電池）
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池について詳述する。太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールである。
【００１４】
図１は、本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池を図示した平面図である。また、図２は、図１に示す太陽電池の分解斜視図である。なお、本明細書では、太陽電池のうち、太陽電池に入射する光の光源（例えば太陽、照明等）側を「表（おもて）」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池の受光面に直交する方向に延在する方向軸をＺ軸とする。さらに、裏側から表側への向きを「＋Ｚ方向」とし、その反対向きを「−Ｚ方向」とする。また、以下の説明では、Ｚ軸方向で見ることを単に「平面視」という。
【００１５】
図１に示す太陽電池８０（光電変換モジュール）は、セル８０Ａ（光電変換素子）と、Ｚ軸方向においてセル８０Ａと重なるように設けられ、セル８０Ａと電気的に接続された配線基板８２と、を備えている。
【００１６】
セル８０Ａは、ｎ型のＳｉ基板８００を有している。Ｓｉ基板８００は、平面視で長方形をなす板状をなしており、互いに表裏の関係にある２つの主面はそれぞれＺ軸と直交している。また、光源に臨む主面とは反対の面（一方の面）が電極面８５であり、光源に臨む主面（他方の面）が受光面８４である。なお、受光面８４に後述するテクスチャー構造が設けられている場合、そのテクスチャー構造を除いた面がＺ軸と直交している。
【００１７】
また、Ｚ軸に直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。このうち、Ｓｉ基板８００の長辺は、Ｘ軸と平行に延在しており、Ｓｉ基板８００の短辺は、Ｙ軸と平行に延在している。そして、図１の上向きを「＋Ｙ方向」とし、下向きを「−Ｙ方向」とする。また、図１の右向きを「＋Ｘ方向」とし、左向きを「−Ｘ方向」とする。
【００１８】
セル８０Ａが有するｎ型のＳｉ基板８００は、半導体基板の一例であり、化合物半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）等で代替されてもよい。
【００１９】
このような半導体基板は、非晶質性を有していてもよいが、結晶性を有していることが好ましい。この結晶性とは、単結晶性または多結晶性のことをいう。このような結晶性を有する半導体基板を含むことにより、非晶質性を有する半導体基板を含む場合に比べて、より光電変換効率の高い太陽電池８０が得られる。かかる太陽電池８０は、仮に同じ電力を発電する場合、より面積を小さくすることを可能にする。このため、結晶性を有する半導体基板を含むことにより、光電変換効率と小型化とをより高度に両立させた太陽電池８０が得られる。
【００２０】
特に、半導体基板は、単結晶性を有するものが好ましい。これにより、太陽電池８０の光電変換効率が特に高められる。したがって、光電変換効率と意匠性との両立を最大限に図ることができる。また、特に、太陽電池８０の省スペース化が図られることにより、太陽電池８０を搭載する電子機器の意匠性をより高めることができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくいという利点もある。
【００２１】
なお、単結晶性を有するとは、半導体基板全体が単結晶である場合の他、一部が多結晶または非晶質である場合も含む。後者の場合、単結晶の体積が相対的に大きい（例えば全体の９０体積％以上である）ことが好ましい。
【００２２】
図３は、図２に示すセル８０Ａの電極面８５を示す平面図である。また、図４は、図１に示す太陽電池８０の分解断面図である。なお、図４に示すセル８０Ａの断面図は、図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図３では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を介してフィンガー電極８０４やバスバー電極８０５を透視するように図示している。
【００２３】
太陽電池８０は、裏面電極型とされる。具体的には、セル８０Ａは、図４に示すように、電極面８５上に設けられた電極パッド８６、８７を有している。このうち、電極パッド８６は正極であり、一方、電極パッド８７は負極である。したがって、電極パッド８６および電極パッド８７から電力を取り出すことができる。
【００２４】
このような裏面電極型では、極性にかかわらず、全ての電極パッド８６、８７を電極面８５上に配置することができる。このため、受光面８４を最大限に大きくすることができ、受光面積の最大化に伴う発電量の向上を図ることができる。加えて、受光面８４側に電極パッドを設けることによる意匠性の低下を防止することができる。このため、太陽電池８０の意匠性を高めることができる。
【００２５】
なお、セル８０Ａには、電極パッド８６および電極パッド８７がそれぞれ複数設けられていてもよい。
【００２６】
（（配線基板））
図４に示す太陽電池８０は、前述したように、セル８０Ａと配線基板８２とを備えている。
【００２７】
このうち、配線基板８２は、絶縁基板８２１と、その上に設けられた導電膜８２２と、を備えている。
【００２８】
配線基板８２は、図１、２に示すように、セル８０Ａと重なるように設けられている。このような配線基板８２は、絶縁基板８２１と、その上に設けられた導電膜８２２と、導電膜８２２と重なる部分に設けられた開口部８２４を有する絶縁膜８２３と、を備えている。
【００２９】
なお、「配線基板８２がセル８０Ａと重なる」とは、配線基板８２の平面視において、セル８０Ａの少なくとも一部が配線基板８２と重なって見える状態をいう。
【００３０】
絶縁基板８２１としては、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート基板のような各種樹脂基板が挙げられる。
【００３１】
導電膜８２２の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金等が挙げられる。
【００３２】
絶縁膜８２３の構成材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のような各種樹脂材料が挙げられる。
【００３３】
また、絶縁基板８２１と絶縁膜８２３とは、接着層８２５を介して接着されている。
接着層８２５の構成材料としては、例えばエポキシ系接着材、シリコーン系接着材、オレフィン系接着材、アクリル系接着材等が挙げられる。
【００３４】
配線基板８２の厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。配線基板８２の厚さを前記範囲内に設定することにより、配線基板８２に適度な可撓性が付与される。
【００３５】
（（セル））
セル８０Ａは、図３または図４に示すように、Ｓｉ基板８００（半導体基板）と、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）およびｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４と、フィンガー電極８０４に接続されているバスバー電極８０５と、フィンガー電極８０４やバスバー電極８０５を介してｐ＋不純物領域８０１１に接続されている電極パッド８６（第２接続部）と、フィンガー電極８０４やバスバー電極８０５を介してｎ＋不純物領域８０２に接続されている電極パッド８７（第１接続部）と、を有している。また、セル８０Ａは、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ−不純物領域８０１２（第２の第２導電型不純物領域）と、ｐ−不純物領域８０１２に隣接するｐ＋不純物領域８０１３（第３の第２導電型不純物領域）と、を有している。なお、図４では、図示の便宜上、電極パッド８６のみを図示し、電極パッド８７の図示を省略している。
【００３６】
−Ｓｉ基板−
Ｓｉ基板８００としては、例えばｎ型（第１導電型）のＳｉ（１００）基板等が用いられる。なお、Ｓｉ基板８００の結晶面は、特に限定されず、Ｓｉ（１００）面以外の結晶面であってもよい。
【００３７】
Ｓｉ基板８００の主要構成元素以外の不純物元素濃度は、できるだけ低いことが好ましいが、それぞれ１×１０１１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがより好ましく、１×１０１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがさらに好ましい。不純物元素濃度が前記範囲内であることにより、Ｓｉ基板８００の不純物が光電変換に及ぼす影響を十分に小さく抑えることができる。これにより、小面積であっても十分な電力を発生させ得る太陽電池８０を実現することができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくくなるという利点もある。
【００３８】
なお、Ｓｉ基板８００の不純物元素濃度は、例えばＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry）法により測定することができる。
【００３９】
また、ｐ＋不純物領域８０１１に接続されているフィンガー電極８０４の一部が後述するパッシベーション膜８０７から露出し、前述した電極パッド８６を構成している（図３参照）。一方、ｎ＋不純物領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４の一部が後述するパッシベーション膜８０７から露出し、前述した電極パッド８７を構成している（図３参照）。
【００４０】
また、電極パッド８６は、図４に示すように、導電接続部８３を介して、配線基板８２と接続されている。同様に、電極パッド８７も、図示しない導電接続部を介して、配線基板８２と接続されている。
【００４１】
導電接続部８３としては、例えば導電ペースト、導電シート、金属材料、はんだ、ろう材等が挙げられる。
【００４２】
Ｓｉ基板８００の受光面８４には、必要に応じてテクスチャー構造が形成されている。このテクスチャー構造は、例えば任意の形状をなす凹凸形状のことをいう。具体的には、例えば受光面８４に形成された多数のピラミッド状突起で構成される。このようなテクスチャー構造を設けることにより、受光面８４における外部光の反射を抑制し、Ｓｉ基板８００に入射する光量の増大を図ることができる。また、受光面８４から入射した外部光をＳｉ基板８００の内部に閉じ込めることができ、光電変換効率を高めることができる。
【００４３】
なお、Ｓｉ基板８００が例えばＳｉ（１００）面を主面とする基板である場合、Ｓｉ（１１１）面を傾斜面とするピラミッド状突起がテクスチャー構造として好適に用いられる。
【００４４】
また、Ｓｉ基板８００の厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、太陽電池８０の光電変換効率と機械的特性との両立を図ることができる。
【００４５】
なお、Ｓｉ基板８００の平面視形状は、上記に限定されず、いかなる形状であってもよい。具体的には、正方形や菱形のような四角形、六角形、八角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、扇形、円環の一部分のような外形に直線と曲線とを含む形状等であってもよい。
【００４６】
−パッシベーション膜−
また、太陽電池８０は、図４に示すように、受光面８４上に設けられたパッシベーション膜８１７を備えている。このようなパッシベーション膜８１７を設けることにより、受光によって生成された少数キャリアーが受光面８４において消滅するのを抑制することができる。
【００４７】
パッシベーション膜８１７の構成材料としては、例えば無機材料、有機材料等が挙げられる。このうち、無機材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素のようなケイ素化合物、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタンのような金属酸化物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化ランタンのようなフッ化物等が挙げられる。また、有機材料としては、例えば、各種樹脂材料が挙げられる。そして、パッシベーション膜８１７の構成材料には、これらのうちの１種または２種以上を含む複合材料が用いられる。
【００４８】
また、パッシベーション膜８１７は、光透過性を有する。このため、パッシベーション膜８１７は、その屈折率が適宜調整されることにより、反射防止膜としても機能する。このような反射防止膜としての機能が付加されることにより、受光面８４からＳｉ基板８００に入射する光量を増やし、光電変換効率を高めることができる。
【００４９】
一方、セル８０Ａは、図４に示すように、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を備えている。このようなパッシベーション膜８０７を設けることにより、各部の絶縁を図るとともに、受光によって生成された少数キャリアーが電極面８５において消滅するのを抑制することができる。
【００５０】
パッシベーション膜８０７の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。
【００５１】
−電極および電極パッド（接続部）−
セル８０Ａは、図３または図４に示すように、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）と重なるように設けられたｐ型フィンガー電極８０４ｐと、ｐ＋不純物領域８０１１とｐ型フィンガー電極８０４ｐとの間を電気的に接続するｐ＋コンタクト８１１ｐと、を備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｐ型フィンガー電極８０４ｐにそれぞれ斜線を付している。
【００５２】
また、セル８０Ａは、図３または図４に示すように、Ｓｉ基板８００の厚さ方向（Ｚ軸方向）においてｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と重なるように設けられたｎ型フィンガー電極８０４ｎと、ｎ＋不純物領域８０２とｎ型フィンガー電極８０４ｎとの間を電気的に接続するｎ＋コンタクト８１１ｎと、を備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｎ＋コンタクト８１１ｎおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎにそれぞれドットを付している。
【００５３】
そして、ｐ＋コンタクト８１１ｐは、図３に示すように、１つのｐ型フィンガー電極８０４ｐに対して複数設けられている。また、それに応じて、図４に示すｐ＋不純物領域８０１１も、１つのｐ型フィンガー電極８０４ｐに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した正孔（キャリアー）を効率よく取り出すことができる。
【００５４】
同様に、ｎ＋コンタクト８１１ｎは、図３に示すように、１つのｎ型フィンガー電極８０４ｎに対して複数設けられている。また、それに応じて、図４に示すｎ＋不純物領域８０２も、１つのｎ型フィンガー電極８０４ｎに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した電子（キャリアー）を効率よく取り出すことができる。
【００５５】
ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎの構成材料は、例えば、後述するフィンガー電極８０４の構成材料と同様のものから適宜選択される。
【００５６】
図３に示すＳｉ基板８００では、電極面８５が長方形をなしている。なお、本明細書および各図では、Ｓｉ基板８００の長軸に平行な方向軸をＸ軸とし、Ｓｉ基板８００の短軸に平行な方向軸をＹ軸とする。また、Ｘ軸が延在している方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸が延在している方向をＹ軸方向という。
【００５７】
そして、図３に示すセル８０Ａは、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐを備えている。これらのｐ型フィンガー電極８０４ｐは、それぞれＹ軸方向に沿って延在するとともに、Ｘ軸方向に並んでいる。
【００５８】
また、図３に示すセル８０Ａは、１つのｐ型バスバー電極８０５ｐを備えている。このｐ型バスバー電極８０５ｐは、Ｓｉ基板８００の外縁に沿って環状に延在している。そして、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐは、１つのｐ型バスバー電極８０５ｐを介して互いに電気的に接続されている。
【００５９】
一方、図３に示すセル８０Ａは、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎを備えている。これらのｎ型フィンガー電極８０４ｎは、それぞれＹ軸方向に沿って延在するとともに、Ｘ軸方向に並んでいる。
【００６０】
また、図３に示すセル８０Ａは、１つのｎ型バスバー電極８０５ｎを備えている。このｎ型バスバー電極８０５ｎは、Ｓｉ基板８００のＹ軸方向の中間において、Ｘ軸方向に沿って延在している。そして、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎは、１つのｎ型バスバー電極８０５ｎを介して互いに電気的に接続されている。
【００６１】
以上のような複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐおよび１つのｐ型バスバー電極８０５ｐにより、いわゆる櫛歯形状のｐ型電極が構成されている。また、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎおよび１つのｎ型バスバー電極８０５ｎにより、櫛歯形状のｎ型電極を構成している。そして、ｐ型電極とｎ型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
【００６２】
なお、前述したフィンガー電極８０４は、ｐ型フィンガー電極８０４ｐおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎの双方を指している。
【００６３】
また、前述したバスバー電極８０５は、ｐ型バスバー電極８０５ｐおよびｎ型バスバー電極８０５ｎの双方を指している。
【００６４】
また、図３および図４に示すように、ｐ型フィンガー電極８０４ｐ、ｎ型フィンガー電極８０４ｎ、ｐ型バスバー電極８０５ｐおよびｎ型バスバー電極８０５ｎは、それぞれパッシベーション膜８０７に覆われている。これにより、外部環境からこれらの電極が保護されている。
【００６５】
・電極パッド（接続部）
一方、パッシベーション膜８０７の一部にはビアホール８０７１が設けられ、ｐ型フィンガー電極８０４ｐおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎの一部が露出している。このうち、ｐ型フィンガー電極８０４ｐの露出面が前述した電極パッド８６（第２接続部）となり、ｎ型フィンガー電極８０４ｎの露出面が前述した電極パッド８７（第１接続部）となる。なお、電極パッド８６、８７は、必要に応じて、前記露出面に設けられたスタッドバンプ等を含んでいてもよい。
【００６６】
また、図３では、Ｘ軸方向において、ｐ型フィンガー電極８０４ｐとｎ型フィンガー電極８０４ｎとが交互に並んでいる。
【００６７】
電極パッド８６、８７の１つの面積は、Ｓｉ基板８００の大きさに応じて適宜設定されるが、０．０５ｍｍ２以上５ｍｍ２以下であることが好ましく、０．１ｍｍ２以上３ｍｍ２以下であることがより好ましい。これにより、接続抵抗の低減および接続強度の向上を十分に図りつつ、電極パッド８６、８７を設けることに伴う少数キャリアーの収集ロスも十分に抑えることができる。
【００６８】
なお、電極パッド８６、８７の配置は、図示のようなＳｉ基板８００の中央部に限定されず、Ｓｉ基板８００の外縁部であってもよい。
【００６９】
また、電極パッド８６、８７の形状も、特に限定されず、いかなる形状であってもよい。一例として、図３に示す電極パッド８６、８７の形状は、それぞれ正方形であるが、真円、楕円、長円のような円形であってもよく、長方形、三角形、六角形、八角形のような多角形であってもよく、それ以外の形状であってもよい。
【００７０】
さらに、電極パッド８６と電極パッド８７との間で、互いに形状が同じであるのが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、電極パッド８６、８７と、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎとが、互いに平面視で重ならないように配置されている（図３参照）。
【００７２】
すなわち、Ｓｉ基板８００の厚さ方向（Ｚ軸方向）で見たとき、電極パッド８６は、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド８６は、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎとずれるように配置されている。
【００７３】
同様に、Ｓｉ基板８００の厚さ方向で見たとき、電極パッド８７は、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド８７は、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎとずれるように配置されている。
【００７４】
これにより、例えば電極パッド８６、８７に導電接続部８３が接合された後、その接合部が破損したとしても、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２に損傷が及んでしまうのを抑制することができる。したがって、より信頼性の高いセル８０Ａが得られる。なお、本明細書において「ずれる」とは、平面視で互いに重なっている部分がない状態をいう。
【００７５】
また、上記のような配置であることにより、電極パッド８６、８７は、その平坦性等の形状においてｐ＋不純物領域８０１１やｎ＋不純物領域８０２の影響を受けることがなくなる。このため、平坦性が高く、接触不良を発生させにくい電極パッド８６、８７が得られる。
【００７６】
また、本実施形態では、図３に示すように、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎが、電極パッド８６、８７を囲むように配置されている。そして、前述したように、ｐ＋コンタクト８１１ｐは、ｐ＋不純物領域８０１１と重なるように設けられ、ｎ＋コンタクト８１１ｎは、ｎ＋不純物領域８０２と重なるように設けられている。したがって、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２は、平面視で電極パッド８６、８７を囲むように配置されている。このような位置にｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２の少なくとも一方が配置されていることにより、上記のようにして電極パッド８６、８７と重なる部分にｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２が設けられていない場合であっても、Ｓｉ基板８００で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができる。すなわち、Ｓｉ基板８００のうち、電極パッド８６、８７と重なる部分では、ｐ＋不純物領域８０１１が設けられていないため、受光によって発生した少数キャリアーを効率よく収集することができない。そこで、電極パッド８６、８７を囲むようにｐ＋不純物領域８０１１を設けることで、少数キャリアーの移動方向によらず、少数キャリアーの消滅を最小限に抑えつつ収集することが可能になる。このため、電極パッド８６、８７を設けたことによる光電変換効率の低下を最小限に留めることができる。
【００７７】
なお、電極パッド８６、８７の配置は、必ずしも限定されるものではなく、例えば、電極パッド８６、８７は、ｐ＋不純物領域８０１１、ｎ＋不純物領域８０２、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎのいずれかと平面視で重なっていてもよい。
【００７８】
・フィンガー電極
セル８０Ａには、複数のフィンガー電極８０４が設けられている。このため、これらのフィンガー電極８０４は、Ｘ軸方向に沿って並んでいる。換言すれば、フィンガー電極８０４の配列軸がＳｉ基板８００の長軸と平行になっている。このように配列させることで、各フィンガー電極８０４の形状や面積を均一化することができ、セル８０Ａの構造の均一化を図ることができる。その結果、セル８０Ａにおける反り等の変形が発生しにくくなる。加えて、フィンガー電極８０４を、Ｓｉ基板８００に対してできるだけ隙間なく敷き詰めることができる。これにより、フィンガー電極８０４は、Ｓｉ基板８００の電極面８５側において、受光面８４から入射した光を反射するための反射膜としても機能する。すなわち、フィンガー電極８０４が隙間なく敷き詰められることにより、受光面８４から入射しＳｉ基板８００を透過してしまった光を、フィンガー電極８０４においてより高い確率で反射させることができる。これにより、光電変換に寄与する光量を増やすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
【００７９】
さらに、少なくとも互いに隣り合うフィンガー電極８０４同士は、特に限定されないが、互いに同一形状であり、かつ、互いに同一面積であることが好ましい。これにより、セル８０Ａの構造のさらなる均一化が図られることとなる。
【００８０】
なお、同一形状、同一面積および平行とは、それぞれ、製造時に発生する誤差を許容する概念である。
【００８１】
また、複数のフィンガー電極８０４が並ぶ場合、ｐ型フィンガー電極８０４ｐとｎ型フィンガー電極８０４ｎとが交互に並んでいるのが好ましいが、このような配列パターンに限定されるものではなく、一部または全部が異なる配列パターンであってもよい。
【００８２】
フィンガー電極８０４の幅は、５μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、各フィンガー電極８０４に対応して設けられるコンタクト同士のピッチや不純物領域同士のピッチが最適化されるため、受光により発生した少数キャリアーの取り出し効率が向上する。その結果、光電変換効率が特に高いセル８０Ａが得られる。
【００８３】
一方、フィンガー電極８０４同士の間隔は、１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、フィンガー電極８０４同士の絶縁を図りつつ、フィンガー電極８０４が占める面積を十分に大きくすることができる。
【００８４】
・バスバー電極
一方、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐを互いに接続するように設けられたｐ型バスバー電極８０５ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎを互いに接続するように設けられたｎ型バスバー電極８０５ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型バスバー電極８０５ｐに斜線を付し、ｎ型バスバー電極８０５ｎにドットを付している。
【００８５】
また、ｐ型バスバー電極８０５ｐは、ｐ型フィンガー電極８０４ｐと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１１およびｐ＋コンタクト８１１ｐと重なるように設けられている。同様に、ｎ型バスバー電極８０５ｎは、ｎ型フィンガー電極８０４ｎと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２およびｎ＋コンタクト８１１ｎと重なるように設けられている。
【００８６】
フィンガー電極８０４やバスバー電極８０５の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、銅のような金属の単体または合金等が挙げられる。
【００８７】
・サブフィンガー電極
また、セル８０Ａは、図３に示すように、ｐ型フィンガー電極８０４ｐから分岐している複数のｐ型サブフィンガー電極８０６ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、ｎ型フィンガー電極８０４ｎから分岐している複数のｎ型サブフィンガー電極８０６ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐに斜線を付し、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎにドットを付している。
【００８８】
また、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐは、ｐ型フィンガー電極８０４ｐと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１１およびｐ＋コンタクト８１１ｐと重なるように設けられている。同様に、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎは、ｎ型フィンガー電極８０４ｎと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２およびｎ＋コンタクト８１１ｎと重なるように設けられている。
【００８９】
なお、以下の説明では、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐおよびｎ型サブフィンガー電極８０６ｎの双方を指して、サブフィンガー電極８０６という。
【００９０】
サブフィンガー電極８０６の延在方向は、図３に示すように、フィンガー電極８０４の延在方向と交差している。そして、前述したように、サブフィンガー電極８０６は、フィンガー電極８０４から分岐している。
【００９１】
以上のような複数のｐ型サブフィンガー電極８０６ｐおよびその分岐元であるｐ型フィンガー電極８０４ｐにより、いわゆる櫛歯形状のｐ型電極が構成されている。また、複数のｎ型サブフィンガー電極８０６ｎおよびその分岐元であるｎ型フィンガー電極８０４ｎにより、櫛歯形状のｎ型電極が構成されている。そして、ｐ型電極とｎ型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
【００９２】
このようなサブフィンガー電極８０６を設けることにより、電極パッド８６、８７の位置によらず、ｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２を隙間なく配置することができる。これにより、例えば、電極パッド８６、８７がＳｉ基板８００の外縁部よりも内側（中央部）に配置されている場合であっても、その電極パッド８６、８７を取り囲むようにｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２を配置することが可能になる。すなわち、サブフィンガー電極８０６を用いることによって、そのような位置に配置されたｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２に対しても、それぞれ電気的接続を図ることができる。その結果、受光によって発生した少数キャリアーの消滅を極力減らすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
【００９３】
また、本実施形態では、電極パッド８６、８７をＳｉ基板８００の中央部に配置することが可能になる。このため、電極パッド８６、８７に導電接続部８３を接続することによってセル８０Ａを安定的に固定することができる。
【００９４】
なお、サブフィンガー電極８０６は、全てのフィンガー電極８０４から分岐している必要はなく、セル８０Ａは、サブフィンガー電極８０６が分岐していないフィンガー電極８０４を有していてもよい。また、複数のサブフィンガー電極８０６の長さや幅、間隔は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
【００９５】
・不純物領域
また、セル８０Ａは、前述したように、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）およびｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）を有している。これらのｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２は、図３に示すｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎと同じ位置であって、それぞれＳｉ基板８００の外縁部よりも内側において点状に分布している。
【００９６】
このうち、ｐ＋不純物領域８０１１は、ホウ素イオンやアルミニウムイオンのようなｐ型不純物を相対的に高濃度に含む領域であって、Ｓｉ基板８００の電極面８５に設けられている。このようなｐ＋不純物領域８０１１は、Ｓｉ基板８００との界面においてｐｎ接合を形成する。かかるｐｎ接合では、接合界面に存在する空乏層やＳｉ基板８００において発生した少数キャリアーを収集する。これにより、電流を取り出すことができる。
【００９７】
また、ｎ＋不純物領域８０２は、リンイオンやヒ素イオンのようなｎ型不純物を相対的に高濃度に含む領域であって、Ｓｉ基板８００の電極面８５に設けられている。このようなｎ＋不純物領域８０２を設けることにより、Ｓｉ基板８００とｎ＋コンタクト８１１ｎとの接触抵抗の低減を図ることができる。このため、接触抵抗による開放電圧の低下を抑制することができる。
【００９８】
なお、ｐ＋不純物領域８０１１におけるｐ型不純物の濃度およびｎ＋不純物領域８０２におけるｎ型不純物の濃度は、それぞれＳｉ基板８００の不純物濃度よりも高ければよく、特に限定されないが、１×１０１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上であるのが好ましく、１×１０１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上であるのがより好ましい。
【００９９】
一方、セル８０Ａは、Ｓｉ基板８００の受光面８４に交差する端面８０８（半導体基板の外縁）に沿って設けられたｐ−不純物領域８０１２（第２の第２導電型不純物領域）を有している。このｐ−不純物領域８０１２は、ｐ＋不純物領域８０１１に比べてｐ型不純物（第２導電型の不純物）の濃度が低い領域である。このようなｐ−不純物領域８０１２をＳｉ基板８００の端面８０８に沿って設けることにより、端面８０８の生じたダングリングボンドのような結晶欠陥において少数キャリアーが消滅するのを抑制することができる。すなわち、ｐ−不純物領域８０１２が設けられていない場合、端面８０８の近傍で発生した少数キャリアーは、移動して端面８０８に到達すると、消滅し、光電変換に寄与することができない。
【０１００】
これに対し、端面８０８に沿って、換言すればＳｉ基板８００の外縁部にｐ−不純物領域８０１２が設けられていると、端面８０８に沿ってｐｎ接合を延在させることができる。このため、端面８０８近傍で発生した少数キャリアーである正孔を消滅させることなく、ｐ−不純物領域８０１２に引き入れ、光電変換に寄与させることができる。その結果、本実施形態によれば、より光電変換効率が高いセル８０Ａを実現することができる。
【０１０１】
また、不純物領域は、一般に、Ｓｉ基板８００に対してｐ型不純物を拡散または注入することによって形成されるが、ｐ型不純物の濃度が高すぎる場合には結晶欠陥が発生し易くなる。かかる結晶欠陥は、少数キャリアーが消滅する原因になり得る。これに対し、ｐ−不純物領域８０１２では、ｐ型不純物の濃度が低くなるように設定されている。このため、ｐ−不純物領域８０１２では、結晶欠陥が発生しにくくなり、少数キャリアーの移動度を高めることができる。その結果、少数キャリアーが消滅する確率を低下させ、光電変換効率を高めることが可能になる。
【０１０２】
ｐ−不純物領域８０１２におけるｐ型不純物の濃度は、ｐ＋不純物領域８０１１におけるｐ型不純物の濃度よりも低ければよいが、その差は、１×１０１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上であるのが好ましく、１×１０２［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上１×１０５［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以下であるのがより好ましい。これにより、ｐ−不純物領域８０１２がもたらす前述した効果と、ｐ＋不純物領域８０１１による効果と、を高度に両立させることができる。
【０１０３】
なお、ｐ−不純物領域８０１２は、Ｓｉ基板８００の端面８０８のうち、ある一部分に沿って設けられていてもよいが、好ましくは端面８０８の全域にわたって沿うように設けられているのが好ましい。具体的には、図５、６においてその一部を示しているが、本実施形態に係るｐ−不純物領域８０１２は、Ｓｉ基板８００の端面８０８、すなわち電極面８５におけるＳｉ基板８００の外縁に沿って設けられている。そして、本実施形態では、図３には図示しないものの、ｐ型バスバー電極８０５ｐと重なる位置において端面８０８の全域にわたって設けられている。これにより、本実施形態に係るｐ−不純物領域８０１２は、Ｓｉ基板８００の電極面８５を平面視したとき、Ｓｉ基板８００の外縁部よりも内側に分布しているｐ＋不純物領域８０１１およびｎ＋不純物領域８０２の双方を囲む環状をなしている。このため、端面８０８近傍で発生した少数キャリアーを、より確実にｐ−不純物領域８０１２に引き入れることができる。その結果、従来では光電変換に寄与させることができなかった少数キャリアーについても、光電変換に寄与させることができ、光電変換効率を特に高めることができる。
【０１０４】
このようなｐ−不純物領域８０１２には、前述したｐ＋コンタクト８１１ｐが直接接続されていてもよいが、本実施形態では、前述したｐ＋不純物領域８０１１と同様のｐ＋不純物領域８０１３（第３の第２導電型不純物領域）を介して、ｐ−不純物領域８０１２とｐ＋コンタクト８１１ｐとが接続されている。すなわち、セル８０Ａは、第２の第２導電型不純物領域であるｐ−不純物領域８０１２に隣接し、ｐ−不純物領域８０１２に比べてｐ型不純物（第２導電型の不純物）の濃度が高いｐ＋不純物領域８０１３（第３の第２導電型不純物領域）を有する。そして、このｐ＋不純物領域８０１３は、ｐ−不純物領域８０１２と電極パッド８６（第２接続部）との間に介在している。換言すれば、ｐ＋不純物領域８０１３は、ｐ−不純物領域８０１２と電極パッド８６と電気的に接続されているｐ＋コンタクト８１１ｐとの間にある。
【０１０５】
このようにしてｐ＋不純物領域８０１３を介在させることにより、ｐ−不純物領域８０１２とｐ＋コンタクト８１１ｐとの接触抵抗の低減を図ることができる。このため、接触抵抗による開放電圧の低下を抑制することができる。また、ｐ＋不純物領域８０１３は、多数キャリアーである電子がｐ＋コンタクト８１１ｐに到達してしまうのを抑制する裏面障壁としても機能する。
【０１０６】
ｐ−不純物領域８０１２の厚さは、Ｓｉ基板８００の品質等に応じても若干異なるため、特に限定されないが、１．０μｍ以上であるのが好ましく、５．０μｍ以上であるのがより好ましく、１０μｍ以上であるのがさらに好ましい。ｐ−不純物領域８０１２の厚さを前記範囲内に設定することにより、端面８０８で消滅する少数キャリアーの割合を十分に抑えることができる。
【０１０７】
なお、ｐ−不純物領域８０１２の厚さとは、Ｓｉ基板８００の厚さ方向におけるｐ−不純物領域８０１２の最大長さのことをいう。
【０１０８】
また、ｐ−不純物領域８０１２の幅は、Ｓｉ基板８００の大きさ等に応じて若干異なるため、特に限定されないが、２０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのがより好ましい。
【０１０９】
一方、ｐ＋不純物領域８０１３は、ｐ−不純物領域８０１２に隣接していればよいが、好ましくは電極面８５の平面視においてｐ−不純物領域８０１２に内包されているのが好ましい。これにより、ｐ＋不純物領域８０１３とｐ−不純物領域８０１２との接触抵抗を特に低減させることができる。
【０１１０】
また、かかる観点から、ｐ＋不純物領域８０１３の厚さは、ｐ−不純物領域８０１２の厚さより薄いのが好ましい。これにより、ｐ＋不純物領域８０１３とｐ−不純物領域８０１２との接触面積を広くすることができ、接触抵抗をさらに低減させることができる。
【０１１１】
一例として、ｐ＋不純物領域８０１３の厚さは、０．１μｍ以上であるのが好ましく、０．３μｍ以上５．０μｍ以下であるのがより好ましい。
【０１１２】
なお、ｐ＋不純物領域８０１３の厚さとは、Ｓｉ基板８００の厚さ方向におけるｐ＋不純物領域８０１３の最大長さのことをいう。
【０１１３】
また、ｐ＋不純物領域８０１３におけるｐ型不純物の濃度は、例えば、前述したｐ＋不純物領域８０１１におけるｐ型不純物の濃度と同様の範囲内に設定される。
【０１１４】
以上のように、光電変換素子であるセル８０Ａは、受光面８４（一方の面と表裏関係にある他方の面）と電極面８５（一方の面）とを有するｎ型（第１導電型）のＳｉ基板８００（半導体基板）と、Ｓｉ基板８００の電極面８５に設けられ、ｎ型不純物（第１導電型の不純物）を含むｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と、Ｓｉ基板８００の電極面８５にｎ＋不純物領域８０２と離間して設けられ、ｐ型不純物（第１導電型と異なる第２導電型の不純物）を含むｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）と、電極面８５に交差するＳｉ基板８００の端面８０８、すなわち電極面８５におけるＳｉ基板８００の外縁に沿って設けられ、ｐ＋不純物領域８０１１に比べてｐ型不純物の濃度が低いｐ−不純物領域８０１２（第２の第２導電型不純物領域）と、ｐ＋不純物領域８０１１およびｐ−不純物領域８０１２の双方と電気的に接続されている電極パッド８６（第２接続部）と、ｎ＋不純物領域８０２と電気的に接続されている電極パッド８７（第１接続部）と、を有する。
【０１１５】
このようなセル８０Ａでは、端面８０８近傍で発生した少数キャリアーを、光電変換に寄与させることができる。このため、端面８０８における少数キャリアーの消滅を抑えることができ、セル８０Ａの光電変換効率を高めることができる。
【０１１６】
また、本実施形態では、図３に示すように、ｐ型バスバー電極８０５ｐが閉じた環状をなしている。すなわち、ｐ型バスバー電極８０５ｐは、Ｓｉ基板８００の外縁に沿って環状に延在している。したがって、ｐ型バスバー電極８０５ｐは、ｐ＋不純物領域８０１１およびｐ−不純物領域８０１２と重なるように配置されている。これにより、ｐ＋不純物領域８０１１から取り出した少数キャリアーを特に効率よく収集することができる。
【０１１７】
一方、本実施形態に係るｎ型バスバー電極８０５ｎは、Ｓｉ基板８００のＹ軸方向における中心を通過するように、Ｘ軸方向に沿って延在している。このｎ型バスバー電極８０５ｎは、電極パッド８７を通過するとともに、電極パッド８６を迂回するように引き回されている。
【０１１８】
そして、ｐ型フィンガー電極８０４ｐの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８６を構成している。一方、ｎ型フィンガー電極８０４ｎの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８７を構成している。
【０１１９】
図５は、図３の部分拡大図であって、ｐ＋不純物領域８０１１、ｐ＋不純物領域８０１３およびｎ＋不純物領域８０２の輪郭を破線で、ｐ−不純物領域８０１２の輪郭を一点鎖線で、それぞれ追記してなる図である。また、図６は、図５に示すｐ＋不純物領域８０１１、ｐ＋不純物領域８０１３、ｎ＋不純物領域８０２およびｐ−不純物領域８０１２を選択的に示す図である。
【０１２０】
ｐ−不純物領域８０１２は、前述したように、一部が欠損していてもよいが、好ましくは図５および図６に示すように、端面８０８に沿って連続的に延在している。また、ｐ＋不純物領域８０１１も、一部が欠損していてもよいが、好ましくは図５および図６に示すように、端面８０８に沿って連続的に延在している。これにより、端面８０８近傍で発生した少数キャリアーを、より確実に光電変換に寄与させることができる。
【０１２１】
また、ｐ−不純物領域８０１２が端面８０８から露出していることは必ずしも求められないが、好ましくは端面８０８の少なくとも一部においてｐ−不純物領域８０１２が露出している。これにより、端面８０８で消滅する少数キャリアーを最小限に抑え、特に光電変換効率を高めることができる。なお、一部の図では、図示の便宜上、露出していないように図示している。
【０１２２】
また、本実施形態に係る太陽電池８０（光電変換モジュール）は、図４に示すように、セル８０Ａ（光電変換素子）と、このセル８０Ａと重なるように設けられている配線基板８２と、セル８０Ａの電極パッド８６、８７と配線基板８２の導電膜８２２とを電気的に接続する導電接続部８３と、を有する。したがって、太陽電池８０は、従来であれば消滅していた少数キャリアーを光電変換に寄与させることができるため、光電変換効率が高いものとなる。
【０１２３】
また、太陽電池８０では、配線基板８２によってセル８０Ａの電極面８５の少なくとも一部が覆われることになるため、電極面８５が保護される。このため、電極面８５に異物が付着したり、外力が加わったりすることが抑制される。その結果、電極面８５の信頼性を確保することができる。
【０１２４】
換言すれば、受光面８４を平面視したとき、導電接続部８３は、セル８０Ａの陰に隠れている（セル８０Ａと重なっている）ことが好ましい。これにより、上述した信頼性の確保という効果に加え、導電接続部８３が視認されないことによる太陽電池８０の美的外観の向上を図ることができる。
【０１２５】
なお、導電接続部８３は、セル８０Ａと配線基板８２とを電気的のみならず、機械的にも接続している。このため、導電接続部８３の機械的特性を最適化することにより、前述したセル８０Ａにおける応力の集中を緩和することができる。
【０１２６】
具体的には、導電接続部８３のヤング率は、０．５ＧＰａ以上１５ＧＰａ以下であるのが好ましく、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であるのがより好ましく、１．５ＧＰａ以上６．５ＧＰａ以下であるのがさらに好ましい。導電接続部８３のヤング率を前記範囲内に設定することにより、導電接続部８３に求められる接着強度を確保しつつ、導電接続部８３において歪み等を吸収することができる。このため、高い機械的特性に基づく機械的接続の信頼性と、セル８０Ａに発生する応力の集中を緩和する特性と、を両立させることができる。
【０１２７】
なお、導電接続部８３のヤング率が前記下限値を下回ると、導電接続部８３の機械的特性が低くなるため、セル８０Ａの仕様等によっては、求められる接着強度を満たすことができないおそれがある。一方、導電接続部８３のヤング率が前記上限値を上回ると、導電接続部８３の変形能が低下するため、セル８０Ａの仕様等によっては、導電接続部８３においてセル８０Ａの歪みを十分に吸収することができず、セル８０Ａに反り等の不具合を発生させるおそれがある。
【０１２８】
また、導電接続部８３のヤング率は、例えば２５℃において動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）により測定される。
【０１２９】
また、上述したヤング率の観点からすれば、導電接続部８３としては、特に樹脂材料を含む導電性接着剤が好ましく用いられる。
【０１３０】
導電性接着剤に含まれる樹脂材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いられる。
【０１３１】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光電変換素子の第２実施形態を適用したセルについて詳述する。
図７は、本発明の光電変換素子の第２実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図７では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を介してバスバー電極８０５、フィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６を透視するように図示している。
【０１３２】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図７において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１３３】
第２実施形態は、サブフィンガー電極８０６の形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。すなわち、前述した第１実施形態に係るセル８０Ａは、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐとｎ型サブフィンガー電極８０６ｎの双方を有しているのに対し、第２実施形態に係るセル８０Ｂは、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎのみを有している。
【０１３４】
また、本実施形態に係るｐ型バスバー電極８０５ｐは、環状をなす部分に加え、この部分と電極パッド８６とをつなぐ部分も含んでいる。
【０１３５】
一方、本実施形態に係るｎ型バスバー電極８０５ｎは、電極パッド８７を通過するように引き回されている。また、本実施形態に係るｎ型サブフィンガー電極８０６ｎは、電極パッド８６の＋Ｙ側および−Ｙ側にそれぞれ設けられている。そして、ｐ型バスバー電極８０５ｐの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８６を構成している。一方、ｎ型バスバー電極８０５ｎの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８７を構成している。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３６】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光電変換素子の第３実施形態を適用したセルについて詳述する。
図８は、本発明の光電変換素子の第３実施形態を適用したセルの電極面を示す部分拡大図である。また、図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図８では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７や電極等を介して不純物領域のみを透視するように図示している。
【０１３７】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図８および図９において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１３８】
第３実施形態は、ｐ−不純物領域８０１２の形成領域が異なる以外、第１実施形態と同様である。すなわち、前述した第１実施形態に係るセル８０Ａでは、ｐ＋不純物領域８０１３に隣接するようにｐ−不純物領域８０１２が設けられているのに対し、第３実施形態に係るセル８０Ｃは、図８および図９に示すように、前述したｐ−不純物領域８０１２に加え、さらにｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）に隣接するように設けられたｐ−不純物領域８０１４（第４の第２導電型不純物領域）を有している。このｐ−不純物領域８０１４は、ｐ＋不純物領域８０１１に比べてｐ型不純物（第２導電型の不純物）の濃度が低い領域である。
【０１３９】
このようにしてＳｉ基板８００の外縁部よりも内側に分布しているｐ＋不純物領域８０１１に対してもｐ−不純物領域８０１４を隣接させることにより、ｐｎ接合の面積を拡大することができる。その結果、ｐｎ接合に付随して形成される空乏層の面積を拡大することができ、少数キャリアーを引き入れる確率を高めることができる。その結果、光電変換効率のさらなる向上を図ることができる。
【０１４０】
また、ｐ＋不純物領域８０１１は、ｐ−不純物領域８０１４に隣接していればよいが、好ましくは電極面８５の平面視においてｐ−不純物領域８０１４に内包されているのが好ましい。これにより、ｐ＋不純物領域８０１１とｐ−不純物領域８０１４との接触抵抗を特に低減させることができる。
【０１４１】
なお、ｐ−不純物領域８０１４におけるｐ型不純物の濃度は、例えば、前述したｐ−不純物領域８０１２におけるｐ型不純物の濃度と同様の範囲内に設定される。
以上のような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４２】
続いて、第３実施形態の変形例について説明する。
図１０は、図９に示すセルの第１変形例を示す断面図である。
【０１４３】
図９に示すセル８０Ｃでは、ｐ−不純物領域８０１４がＳｉ基板８００の電極面８５に露出しているのに対し、図１０に示すセル８０Ｄでは、ｐ−不純物領域８０１４がＳｉ基板８００の内部に埋設されている。これにより、ｐ−不純物領域８０１４とＳｉ基板８００のｎ型Ｓｉとの界面の面積を、より広く確保することができる。すなわち、図１０に示すｐ−不純物領域８０１４の下面や左右面のみでなく、上面においてもｎ型Ｓｉとの界面が形成される。その結果、空乏層の面積を拡大し、光電変換効率のさらなる拡大を図ることができる。
【０１４４】
なお、この場合、図１０に示すように、ｐ＋不純物領域８０１１の厚さ方向の一部においてｐ−不純物領域８０１４と隣接していればよい。
【０１４５】
図１１は、図９に示すセルの第２変形例を示す断面図である。
図９に示すセル８０Ｃでは、電極面８５を平面視したとき、ｐ＋不純物領域８０１１がｐ−不純物領域８０１４の中央部に配置されているのに対し、図１１に示すセル８０Ｅでは、ｐ＋不純物領域８０１１がｐ−不純物領域８０１４の隅に配置されている。
以上のような変形例においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４６】
（光電変換素子の製造方法）
≪第１製造方法≫
次に、図４に示すセル８０Ａを製造する第１の方法（実施形態に係る光電変換素子の製造方法）について説明する。
【０１４７】
図１２〜図１８は、それぞれ図４に示すセルを製造する第１の方法を説明するための図である。
【０１４８】
［１］まず、ｎ型（第１導電型）のＳｉウエハー８００Ｗを用意する（図１２参照）。このＳｉウエハー８００Ｗは、最終的に複数のセルを切り出すための母材として用いられる。
【０１４９】
［２］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗ（一方の面）に、低濃度領域８０１２ａを形成する（図１３参照）。低濃度領域８０１２ａは、例えばＳｉウエハー８００Ｗに不純物イオンを注入した後、活性化アニール処理を施すことにより形成される。このような低濃度領域８０１２ａは、前述したｐ−不純物領域８０１２（第２の第２導電型不純物領域）と同様、ｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）に比べてｐ型不純物の濃度が低い領域である。
【０１５０】
イオン注入における不純物イオンの加速エネルギーとしては、例えば、５０ｋｅＶ以上５０００ｋｅＶ以下とされる。
【０１５１】
また、活性化アニール処理の条件としては、例えば温度が５００℃以上１２００℃以下であり、時間が１０分以上１８０分以下とされる。
【０１５２】
［３］次に、図１４では図示を省略しているものの、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗにｐ型不純物（第２導電型の不純物）を注入する。これにより、図４に示すｐ＋不純物領域８０１１を形成する。
【０１５３】
［４］続いて、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗにｎ型不純物（第１導電型の不純物）を注入する。これにより、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）を形成する（図１４参照）。なお、前述したｐ＋不純物領域８０１１を形成する工程と、ｎ＋不純物領域８０２を形成する工程とは、その順序が入れ替わってもよい。また、本工程を、前述した低濃度領域８０１２ａを形成する工程よりも前に行うようにしてもよい。
【０１５４】
［５］次に、フィンガー電極８０４、バスバー電極８０５のような電極、パッシベーション膜８０７等を形成する（図１５参照）。これにより、図示しない電極パッド（第１接続部および第２接続部）を形成する。
【０１５５】
なお、電極は、導電性材料を各種蒸着法等によって成膜した後、得られた被膜をパターニングすることによって形成される。パッシベーション膜８０７は、絶縁性材料を各種蒸着法等によって成膜した後、得られた被膜をパターニングすることによって形成される。
【０１５６】
［６］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗを表裏反転させ、図１６の受光面８４Ｗ（他方の面）を必要に応じて研削する。
【０１５７】
続いて、図１６に示すように、受光面８４Ｗにテクスチャー構造を形成する。テクスチャー構造の形成には、例えばウェットエッチング法、ドライエッチング法、ブラスト法等が用いられる。
【０１５８】
その後、各種蒸着法等により、パッシベーション膜８１７を形成する。
その後、必要に応じて、加熱処理を施す。これにより、Ｓｉウエハー８００Ｗの特性を最適化することができる。
【０１５９】
［７］次に、低濃度領域８０１２ａを通過するように、Ｓｉウエハー８００Ｗに向けてレーザーＬを照射し、レーザー加工を施す。これにより、Ｓｉウエハー８００Ｗやそれに形成された電極等を切断する（図１７参照）。このようにして、図１７に示すＳｉウエハー８００Ｗから複数のセル８０Ａを切り出す（図１８参照）。
【０１６０】
切り出された各セル８０Ａの切断面には、低濃度領域８０１２ａが２つに分割されることに伴って低濃度領域８０１２ａが露出する。このため、分割後の低濃度領域８０１２ａのそれぞれがｐ−不純物領域８０１２となる。
【０１６１】
レーザーＬとしては、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。
【０１６２】
また、レーザーＬの波長は、１５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下であるのが好ましく、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるのがより好ましい。レーザーＬの波長を前記範囲内に設定することにより、レーザーＬの浸透深さや吸収率を最適化することができる。このため、少ないエネルギー（照射時間）でも照射領域を気化させることができる。これにより、高精度にかつ短時間でレーザー加工を施すことができる。
【０１６３】
なお、切断方法は、レーザー加工法に限定されず、例えばダイシング法等の機械的加工法で代替されてもよい。さらに、レーザー加工に割断加工を組み合わせるようにしてもよい。
【０１６４】
以上のように、セル８０Ａの第１製造方法は、ｎ型（第１導電型）のＳｉウエハー８００Ｗ（半導体ウエハー）を用意する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにｐ型不純物（第２導電型の不純物）を注入し、ｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）に比べてｐ型不純物の濃度が低い低濃度領域８０１２ａを形成する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにｐ型不純物を注入し、ｐ＋不純物領域８０１１を形成する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにｎ型不純物（第１導電型の不純物）を注入し、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）を形成する工程と、電極パッド（第１接続部および第２接続部）を形成する工程と、低濃度領域８０１２ａを通過するようにＳｉウエハー８００Ｗを切断し、セル８０Ａ（光電変換素子）を切り出す工程と、を有する。
【０１６５】
このような第１製造方法によれば、Ｓｉウエハー８００Ｗを切断することによって複数のＳｉ基板８００が形成され、低濃度領域８０１２ａを切断することによって複数のｐ−不純物領域８０１２が形成されるため、光電変換効率が高いセル８０Ａを効率よく製造することができる。
【０１６６】
また、イオン注入法を用いて低濃度領域８０１２ａや不純物領域等の各領域を形成するため、注入条件を適宜調整することによって、形成深さを制御することが可能になる。このため、例えば図１０に示すように、ｐ−不純物領域８０１４をＳｉ基板８００の内部に埋設することができる。具体的には、イオン注入におけるイオンの加速エネルギーを高めることによって、浅い領域のＳｉ材料を透過させ、より深い位置に不純物イオンを注入することができる。
【０１６７】
≪第２製造方法≫
次に、図４に示すセル８０Ａを製造する第２の方法（実施形態に係る光電変換素子の製造方法）について説明する。
【０１６８】
図１９〜図２５は、それぞれ図４に示すセルを製造する第２の方法を説明するための図である。
【０１６９】
以下、第２製造方法について説明するが、以下の説明では、第１製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１７０】
［１］まず、Ｓｉウエハー８００Ｗを用意する（図１９参照）。
［２］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗに溝８９１を形成する（図２０参照）。
【０１７１】
溝８９１の深さは、例えばＳｉウエハー８００Ｗの厚さの１％以上８０％以下であるのが好ましく、５％以上５０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉウエハー８００Ｗの機械的強度を確保しつつ、後述する低濃度領域８０１２ａに十分な厚さを与えるために必要な深さの溝８９１を形成することができる。
【０１７２】
続いて、溝８９１に、ｐ型不純物（第２導電型の不純物）を含む材料８９２を供給し、充填する（図２０参照）。材料８９２としては、例えばｐ型不純物を含むガラス成分を分散した分散液が用いられる。一例として、酸化ホウ素、酸化リン等の粉末を分散させた分散液が挙げられる。
【０１７３】
［３］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗにアニール処理を施す。これにより、材料８９２に含まれるｐ型不純物を溝８９１の外部に拡散させる（図２１参照）。その結果、低濃度領域８０１２ａを形成する（図２２参照）。
【０１７４】
アニール処理の条件としては、例えば温度が１５０℃以上１２００℃以下であり、時間が１０分以上１８０分以下とされる。
【０１７５】
［４］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗにｐ型不純物を注入する。これにより、図２３には図示しないものの、図４に示すｐ＋不純物領域８０１１を形成する。
【０１７６】
［５］続いて、Ｓｉウエハー８００Ｗの電極面８５Ｗにｎ型不純物を注入する。これにより、ｎ＋不純物領域８０２を形成する（図２３参照）。
【０１７７】
［６］次に、フィンガー電極８０４、バスバー電極８０５のような電極、パッシベーション膜８０７等を形成する（図２４参照）。これにより、図示しない電極パッド（第１接続部および第２接続部）を形成する。
【０１７８】
［７］次に、図２４に示すＳｉウエハー８００Ｗの受光面８４Ｗを必要に応じて研削する。
【０１７９】
続いて、受光面８４Ｗにテクスチャー構造を形成する。その後、各種蒸着法等により、パッシベーション膜８１７を形成する。
【０１８０】
［８］次に、Ｓｉウエハー８００Ｗに向けてレーザーＬを照射してレーザー加工を施す。これにより、Ｓｉウエハー８００Ｗやそれに形成された電極等を切断する（図２４参照）。このようにして、図２４に示すＳｉウエハー８００Ｗから複数のセル８０Ａを切り出す（図２５参照）。
【０１８１】
切り出された各セル８０Ａは、切断面に低濃度領域８０１２ａが露出する。このため、低濃度領域８０１２ａが２つに分割され、それぞれがｐ−不純物領域８０１２となる。
【０１８２】
以上のように、セル８０Ａの第２製造方法は、ｎ型（第１導電型）のＳｉウエハー８００Ｗ（半導体ウエハー）を用意する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗに溝８９１を形成した後、溝８９１にｐ型不純物（第２導電型の不純物）を含む材料８９２を供給する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにアニール処理を施し、ｐ＋不純物領域８０１１（第１の第２導電型不純物領域）に比べてｐ型不純物の濃度が低い低濃度領域８０１２ａを形成する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにｐ型不純物を注入し、ｐ＋不純物領域８０１１を形成する工程と、Ｓｉウエハー８００Ｗにｎ型不純物（第１導電型の不純物）を注入し、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）を形成する工程と、電極パッド（第１接続部および第２接続部）を形成する工程と、低濃度領域８０１２ａを通過するようにＳｉウエハー８００Ｗを切断し、セル８０Ａ（光電変換素子）を切り出す工程と、を有する。
【０１８３】
このような第２製造方法によれば、Ｓｉウエハー８００Ｗを切断することによって複数のＳｉ基板８００が形成され、低濃度領域８０１２ａを切断することによって複数のｐ−不純物領域８０１２が形成されるため、光電変換効率が高いセル８０Ａを効率よく製造することができる。
【０１８４】
また、溝８９１に材料８９２に供給した後、材料８９２に含まれる不純物イオンを拡散させる方法を用いるため、不純物イオンの注入深さを容易に深くすることができる。このため、低濃度領域８０１２ａの厚さを十分に厚くすることができ、より厚さが厚いｐ−不純物領域８０１２を容易に形成することができる。
【０１８５】
＜電子時計＞
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計について説明する。
【０１８６】
図２６、２７は、それぞれ、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。このうち、図２６は、電子時計の表側から見たときの外観を表す斜視図であり、図２７は、電子時計の裏側から見たときの外観を表す斜視図である。また、図２８は、図２６、２７に示す電子時計の平面図であり、図２９は、図２６、２７に示す電子時計の縦断面図である。
【０１８７】
電子時計２００は、ケース３１と太陽電池８０（光電変換モジュール）と表示部５０と光センサー部４０を含む機器本体３０と、ケース３１に取り付けられた２つのバンド１０と、を有している。
【０１８８】
なお、本明細書では、電子時計２００および太陽電池８０のうち、太陽電池８０に入射する光の光源側を「表（おもて）」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池８０の受光面８４に直交する方向に延在する方向軸をＺ軸とする。また、電子時計２００の裏側から表側への向きを「＋Ｚ方向」とし、その反対向きを「−Ｚ方向」とする。
【０１８９】
一方、Ｚ軸に直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。このうち、２つのバンド１０同士を結ぶ方向軸をＹ軸とし、Ｙ軸に直交する方向軸をＸ軸とする。また、表示部５０の上向きを「＋Ｙ方向」とし、下向きを「−Ｙ方向」とする。また、図２８における右向きを「＋Ｘ方向」とし、左向きを「−Ｘ方向」とする。
【０１９０】
以下、電子時計２００の構成について順次説明する。
（機器本体）
機器本体３０は、表側および裏側に開口したケース３１と、表側の開口部を塞ぐように設けられた風防板５５と、ケース３１の表面および風防板５５の側面を覆うように設けられたベゼル５７と、裏側の開口部を塞ぐように設けられた透明カバー４４と、を備える筐体を有している。この筐体内には、後述する種々の構成要素が収容される。
【０１９１】
筐体のうち、ケース３１は円環状をなしており、表側には風防板５５を嵌め込み可能な開口部３５を備え、裏側には透明カバー４４を嵌め込み可能な開口部として測定窓部４５を備えている。
【０１９２】
また、ケース３１の裏側の一部は、突出するように成形された凸状部３２になっている。この凸状部３２の頂部が開口して測定窓部４５となっており、そこに透明カバー４４が嵌め込まれているとともに、透明カバー４４の一部が測定窓部４５から突出している。
【０１９３】
ケース３１の構成材料としては、例えばステンレス鋼、チタン合金のような金属材料の他、樹脂材料、セラミックス材料等が挙げられる。また、ケース３１は、複数の部位の組み立て体であってもよく、その場合、部位同士で構成材料が異なっていてもよい。
【０１９４】
また、ケース３１の外側面には、複数の操作部５８（操作ボタン）が設けられている。
また、ケース３１の表側に設けられた開口部３５の外縁には、＋Ｚ方向に突出する突起部３４が形成されている。そして、この突起部３４を覆うように、円環状をなすベゼル５７が設けられている。
【０１９５】
さらに、ベゼル５７の内側には風防板５５が設けられている。そして、風防板５５の側面とベゼル５７との間が、パッキンや接着剤のような接合部材５６を介して接着されている。
【０１９６】
風防板５５および透明カバー４４の構成材料としては、例えばガラス材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。また、風防板５５は透光性を有し、風防板５５を介して表示部５０の表示内容および太陽電池８０の受光面８４を視認することができるようになっている。さらに、透明カバー４４も透光性を有し、光センサー部４０を生体情報測定部として機能させることができる。
【０１９７】
また、筐体の内部空間３６は、後述する種々の構成要素を収容可能な閉空間になっている。
【０１９８】
機器本体３０は、それぞれ内部空間３６に収容される要素として、回路基板２０と、方位センサー２２（地磁気センサー）と、加速度センサー２３と、ＧＰＳアンテナ２８と、光センサー部４０と、表示部５０を構成する電気光学パネル６０および照明部６１と、二次電池７０と、太陽電池８０と、を備えている。また、機器本体３０は、これらの要素の他にも、標高や水深等を算出するための圧力センサー、温度を測定する温度センサー、角速度センサーのような各種センサー、バイブレーター等を備えていてもよい。
【０１９９】
回路基板２０は、前述した要素同士を電気的に接続する配線を含む基板である。また、回路基板２０には、前述した要素の動作を制御する制御回路や駆動回路等を含むＣＰＵ２１（Central Processing Unit）および他の回路素子２４が搭載されている。
【０２００】
また、太陽電池８０、電気光学パネル６０、回路基板２０および光センサー部４０は、風防板５５側からこの順で配置されている。これにより、太陽電池８０は、風防板５５に近接して配置されることになり、多くの外部光が太陽電池８０に効率よく入射する。その結果、太陽電池８０における光電変換効率を最大限に高めることができる。
【０２０１】
以下、機器本体３０に収容される要素についてさらに詳述する。
回路基板２０は、その端部が回路ケース７５を介してケース３１に取り付けられている。
【０２０２】
また、回路基板２０には、接続配線部６３および接続配線部８１が電気的に接続されている。このうち、接続配線部６３を介して回路基板２０と電気光学パネル６０とが電気的に接続されている。また、接続配線部８１を介して回路基板２０と太陽電池８０とが電気的に接続されている。これらの接続配線部６３、８１は、例えばフレキシブル回路基板で構成され、内部空間３６の隙間に効率よく引き回される。
【０２０３】
方位センサー２２および加速度センサー２３は、電子時計２００を装着したユーザーの体の動きに係る情報を検出することができる。方位センサー２２および加速度センサー２３は、ユーザーの体動に応じて変化する信号を出力し、ＣＰＵ２１に送信する。
【０２０４】
ＣＰＵ２１は、ＧＰＳアンテナ２８を含むＧＰＳ受信部（図示せず）を制御する回路、光センサー部４０を駆動しユーザーの脈波等を測定する回路、表示部５０を駆動する回路、太陽電池８０の発電を制御する回路等を含む。
【０２０５】
ＧＰＳアンテナ２８は、複数の位置情報衛星から電波を受信する。また、機器本体３０は、図示しない信号処理部を備えている。信号処理部は、ＧＰＳアンテナ２８が受信した複数の測位信号に基づいて測位計算を行い、時刻および位置情報を取得する。信号処理部は、これらの情報をＣＰＵ２１に送信する。
【０２０６】
光センサー部４０は、ユーザーの脈波等を検出する生体情報測定部である。図２９に示す光センサー部４０は、受光部４１と、受光部４１の外側に設けられた複数の発光部４２と、受光部４１および発光部４２が搭載されたセンサー基板４３と、を含む光電センサーである。また、受光部４１および発光部４２は、前述した透明カバー４４を介して、ケース３１の測定窓部４５に臨んでいる。また、機器本体３０が備える接続配線部４６を介して回路基板２０と光センサー部４０とが電気的に接続されている。
【０２０７】
このような光センサー部４０は、発光部４２から射出した光を被検体（例えばユーザーの皮膚）に対して照射し、その反射光を受光部４１で受光することにより、脈波を検出する。光センサー部４０は、検出した脈波の情報をＣＰＵ２１に送信する。
【０２０８】
なお、光電センサーに代えて、心電計、超音波センサーのような他のセンサーを用いるようにしてもよい。
【０２０９】
また、機器本体３０は、図示しない通信部を備えている。この通信部は、機器本体３０が取得した各種の情報や記憶している情報、ＣＰＵ２１による演算結果等を外部に送信する。
【０２１０】
表示部５０は、風防板５５を介して、電気光学パネル６０の表示内容をユーザーに視認させる。これにより、例えば前述した要素から取得した情報を、文字や画像として表示部５０に表示し、ユーザーに認識させることができる。
【０２１１】
電気光学パネル６０としては、例えば、液晶表示素子、有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）表示素子、電気泳動表示素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示素子等が挙げられる。
【０２１２】
図２９では、一例として、電気光学パネル６０が反射型の表示素子（例えば反射型液晶表示素子、電気泳動表示素子等）である場合を図示している。このため、表示部５０は、電気光学パネル６０が備える導光板（図示せず）の光入射面に設けられた照明部６１を備えている。照明部６１としては、例えばＬＥＤ素子が挙げられる。このような照明部６１および導光板は、反射型表示素子のフロントライトとして機能する。
【０２１３】
なお、電気光学パネル６０が透過型の表示素子（例えば透過型液晶表示素子等）である場合には、フロントライトに代えてバックライトを設けるようにすればよい。
【０２１４】
また、電気光学パネル６０が自発光型の表示素子（例えば有機ＥＬ表示素子、ＬＥＤ表示素子等）である場合や、自発光型ではないものの外光を利用する表示素子である場合には、フロントライトやバックライトを省略することができる。
【０２１５】
二次電池７０は、図示しない配線を介して回路基板２０に接続されている。これにより、二次電池７０から出力される電力を、前述した要素の駆動に用いることができる。また、太陽電池８０で発電した電力によって、二次電池７０を充電することができる。
【０２１６】
以上のような電子時計２００（電子機器）は、例えば前述したセル８０Ａ、セル８０Ｂ、セル８０Ｃ、セル８０Ｄおよびセル８０Ｅのうちのいずれか１つを含む太陽電池８０を備えている。すなわち、太陽電池８０は、これらのセルのうちのいずれかを適用したセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを備えている。これにより、光電変換効率が高く信頼性の高い電子時計２００が得られる。
【０２１７】
以上、電子時計２００について説明したが、本発明の電子機器の実施形態は電子時計に限定されず、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、カメラ等であってもよい。
【０２１８】
＜電子時計の変形例＞
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例について説明する。
【０２１９】
図３０は、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例を示す平面図である。また、図３１は、図３０に示す電子時計の縦断面図である。
【０２２０】
電子時計９１は、図３０または図３１に示すように、外装ケース９３０と、カバーガラス９３３と、裏蓋９３４と、を備えている。外装ケース９３０は、円筒状のケース本体９３１に、ベゼル９３２が嵌合されて構成されている。このベゼル９３２の内周側に、リング状のダイヤルリング９３５を介して、円盤状の文字板９１１が時刻表示部分として配置されている。
【０２２１】
また、外装ケース９３０の側面には、文字板９１１の中心より、２時方向の位置にＡボタン９２と、４時方向の位置にＢボタン９３と、３時方向の位置にリューズ９４とが設けられている。
【０２２２】
電子時計９１は、図３０または図３１に示すように、金属製のケース本体９３１の２つの開口のうち、表面側の開口は、ベゼル９３２を介してカバーガラス９３３で塞がれており、裏面側の開口は、裏蓋９３４で塞がれている。
【０２２３】
外装ケース９３０の内側には、ベゼル９３２の内周に取り付けられているダイヤルリング９３５と、光透過性の文字板９１１と、指針９２１〜９２４と、カレンダー車９２０と、各指針９２１〜９２４およびカレンダー車９２０を駆動する駆動機構９１４０と、が設けられている。
【０２２４】
ダイヤルリング９３５は、カバーガラス９３３と並行している平板部分と、文字板９１１側へ傾斜した傾斜部分と、を備えている。ダイヤルリング９３５の平板部分および傾斜部分と、ベゼル９３２の内周面とによりドーナツ形状の収納空間が形成されており、この収納空間内には、リング状のアンテナ体９１１０が収納されている。
【０２２５】
文字板９１１は、外装ケース９３０の内側で時刻を表示する円形の板材であり、例えばプラスチック等の光透過性の材料で形成されている。また、文字板９１１とカバーガラス９３３との間には、指針９２１〜９２４等が設けられている。
【０２２６】
文字板９１１と、駆動機構９１４０が取り付けられている地板９１２５と、の間には、光発電を行う太陽電池９１３５が備えられている。すなわち、太陽電池９１３５は、文字板９１１の裏側に設けられている。そして、太陽電池９１３５は、文字板９１１を透過してくる光を受けて光発電する。
【０２２７】
太陽電池９１３５は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の光発電素子を直列接続した円形の平板であって、前述した太陽電池８０と同様、本発明の光電変換モジュールの実施形態である。このため、太陽電池９１３５は、セル（光電変換素子）の光電変換効率が高く、信頼性の高いものとなる。
【０２２８】
また、文字板９１１、太陽電池９１３５および地板９１２５には、指針９２１〜９２３の指針軸９２９と、指針９２４の図示しない指針軸と、が貫通する穴が形成されている。また、文字板９１１および太陽電池９１３５には、それぞれカレンダー小窓９１９の開口部が形成されている。
【０２２９】
駆動機構９１４０は、地板９１２５に取り付けられ、回路基板９１２０で裏面側から覆われている。駆動機構９１４０は、ステップモーターと歯車等の輪列とを有し、ステップモーターが輪列を介して指針軸９２９等を回転させることにより各指針９２１〜９２４およびカレンダー車９２０等を駆動する。
【０２３０】
回路基板９１２０は、ＧＰＳ受信回路９４５と、制御装置９５０と、を備えている。また、この回路基板９１２０およびアンテナ体９１１０は、アンテナ接続ピン９１１５を用いて互いに接続されている。ＧＰＳ受信回路９４５および制御装置９５０が設けられた回路基板９１２０の裏蓋９３４側には、これらの回路部品を覆うための回路押さえ９１２２が設けられている。また、リチウムイオン電池等の二次電池９１３０が、地板９１２５と裏蓋９３４との間に設けられている。二次電池９１３０は、太陽電池９１３５が発電した電力で充電される。
【０２３１】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２３２】
例えば、本発明の光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器は、前記実施形態の要素の一部が、同等の機能を有する任意の要素に代替されたものであってもよく、また、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。
【０２３３】
また、前記実施形態では、ｎ型のＳｉ基板を用いているが、ｐ型のＳｉ基板を用いるようにしてもよい。すなわち、前記実施形態では、第１導電型としてｎ型、第２導電型としてｐ型を採用した例を説明しているが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。後者の場合、前記実施形態におけるｎ型とｐ型の関係を互いに入れ替えるようにすればよい。
【０２３４】
また、本発明の光電変換素子の製造方法は、前記実施形態に任意の工程が付加されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０２３５】
１０…バンド、２０…回路基板、２１…ＣＰＵ、２２…方位センサー、２３…加速度センサー、２４…回路素子、２８…ＧＰＳアンテナ、３０…機器本体、３１…ケース、３２…凸状部、３４…突起部、３５…開口部、３６…内部空間、４０…光センサー部、４１…受光部、４２…発光部、４３…センサー基板、４４…透明カバー、４５…測定窓部、４６…接続配線部、５０…表示部、５５…風防板、５６…接合部材、５７…ベゼル、５８…操作部、６０…電気光学パネル、６１…照明部、６３…接続配線部、７０…二次電池、７５…回路ケース、８０…太陽電池、８０Ａ…セル、８０Ｂ…セル、８０Ｃ…セル、８０Ｄ…セル、８０Ｅ…セル、８０ａ…セル、８０ｂ…セル、８０ｃ…セル、８０ｄ…セル、８１…接続配線部、８２…配線基板、８３…導電接続部、８４…受光面、８５…電極面、８６…電極パッド、８７…電極パッド、９１…電子時計、９２…Ａボタン、９３…Ｂボタン、９４…リューズ、２００…電子時計、８００…Ｓｉ基板、８００Ｗ…Ｓｉウエハー、８０２…ｎ＋不純物領域、８０４…フィンガー電極、８０４ｎ…ｎ型フィンガー電極、８０４ｐ…ｐ型フィンガー電極、８０５…バスバー電極、８０５ｎ…ｎ型バスバー電極、８０５ｐ…ｐ型バスバー電極、８０６…サブフィンガー電極、８０６ｎ…ｎ型サブフィンガー電極、８０６ｐ…ｐ型サブフィンガー電極、８０７…パッシベーション膜、８０８…端面、８１１ｎ…ｎ＋コンタクト、８１１ｐ…ｐ＋コンタクト、８１７…パッシベーション膜、８２１…絶縁基板、８２２…導電膜、８２３…絶縁膜、８２４…開口部、８２５…接着層、８９１…溝、８９２…材料、９１１…文字板、９１９…カレンダー小窓、９２０…カレンダー車、９２１…指針、９２２…指針、９２３…指針、９２４…指針、９２９…指針軸、９３０…外装ケース、９３１…ケース本体、９３２…ベゼル、９３３…カバーガラス、９３４…裏蓋、９３５…ダイヤルリング、９４５…ＧＰＳ受信回路、９５０…制御装置、８０１１…ｐ＋不純物領域、８０１２…ｐ−不純物領域、８０１２ａ…低濃度領域、８０１３…ｐ＋不純物領域、８０１４…ｐ−不純物領域、８０７１…ビアホール、９１１０…アンテナ体、９１１５…アンテナ接続ピン、９１２０…回路基板、９１２２…回路押さえ、９１２５…地板、９１３０…二次電池、９１３５…太陽電池、９１４０…駆動機構、Ｌ……レーザー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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