(57)【要約】【課題】光電変換装置において、光電変換セル同士を繋ぐ配線の製造工程を簡略化することを目的の一とする。また、光電変換セル同士を繋ぐ配線の断線不良を防止することを目的の一とする。【解決手段】第１単結晶半導体層の一方の面に第１電極を他方の面に第２電極を有する第１光電変換セルと、第２単結晶半導体層の一方の面に第１電極を他方の面に第２電極を有する第２光電変換セルを有する光電変換装置である。この光電変換装置は、第１光電変換セル及び第２光電変換セルは支持基板に並置固定される。そして、第２単結晶半導体層は第１電極に達する貫通口を有し、第１単結晶半導体層の第２電極が前記貫通口まで延長されて、第１光電変換セルの第２電極と第２光電変換セルの第１電極が電気的に接続される。【選択図】図１
2010087495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の一の面に固定された第１光電変換セル及び第２光電変換セルとを有し、
前記第１光電変換セルは、第１単結晶半導体層と、該第１単結晶半導体層の前記支持基板側の一の面に設けられた第１電極、該一の面と対向する面に設けられた第２電極、及び該一面と対向する面に設けられ該第１単結晶半導体層を貫通する貫通口によって該第１電極と接触する第３電極を有し、
前記第２光電変換セルは、第２単結晶半導体層と、該第２単結晶半導体層の前記支持基板側の一の面に設けられた第４電極、該一の面と対向する面に設けられた第５電極、及び該一面に設けられ該第２単結晶半導体層を貫通する貫通口によって該第４電極と接触する第６電極を有し、
前記第２電極は前記一の面から延長されて前記第６電極と接続されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１単結晶半導体層及び第２単結晶半導体層の厚さが０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記支持基板がガラス基板であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記第１光電変換セルと前記第２光電変換セルの前記一の面、及び前記支持基板の一の面の露出部分を被覆する保護層を有することを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
第１単結晶半導体基板及び第２単結晶半導体基板の一の面からイオンを導入して該単結晶半導体基板の内部に損傷層を形成し、
前記第１単結晶半導体基板の前記一の面に接する第１電極と、前記第２単結晶半導体基板の前記一の面に接する第４電極を形成し、
前記第１単結晶半導体基板の前記第１電極が形成された面と、前記第２単結晶半導体基板の前記第４電極が形成された面とを絶縁層を介して支持基板に接合させ、
前記第１単結晶半導体基板及び前記第２単結晶半導体基板をそれぞれの前記損傷層から分離する処理によって前記支持基板上に第１単結晶半導体層と第２単結晶半導体層を並置固定させ、
前記第１単結晶半導体層及び前記第２単結晶半導体層の前記支持基板とは反対側の面に一導電型の不純物半導体層を形成し、
前記第１単結晶半導体層に前記第１電極に達する貫通口及び前記第２単結晶半導体半導体層に前記第４電極に達する貫通口を形成し、
前記第１単結晶半導体層に接触する第２電極、前記第１電極に接触する第３電極、前記第２単結晶半導体層に接触する第５電極、前記第４電極接触する第６電極を同時に形成するときに、前記第２電極と前記第６電極が連結されるようにすることを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【請求項６】
請求項５において、前記損傷層を、前記単結晶半導体基板の表面から０．１μｍ以上、１０μｍ以下の深さに形成することを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記イオンが、Ｈ３＋を含むことを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか一項において、前記貫通口はレーザビームを照射して形成することを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一項において、前記第１電極及び前記第４電極の上面に平均面粗さＲａ値が１ｎｍ以下の絶縁層を形成することを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか一項において、前記第１単結晶半導体層及び前記第２単結晶半導体層が固定された前記支持基板の表面に保護層を形成することを特徴とする光電変換装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体の光起電力効果を利用して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に係り、複数の光電変換セルを接続する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハを用いて形成された光電変換セルを複数個配列させた光電変換装置は、個々の光電変換セルを縒り線や板状の配線部材を用いて接続している。すなわち、光電変換セルの部材であるシリコンウエハの一方の面に設けられる受光面側の電極と、その反対側の面に設けられる裏面電極とを、配線部材によって接続している。
【０００３】
配線部材を用いて複数の光電変換セルを接続する構造は、一見単純ではあるが、配線部材の接着強度や、経時変化による断線を防ぐために種々の工夫が検討されている。例えば、配線部材を光電変換セル本体と電気的に接続される部分と、接着剤により光電変換セル本体と機械的に接続されている部分を有するモジュールが開示されている（特許文献１参照）。また、光電変換セルに生ずる反りを低減し接続後の信頼性向上を図るために、配線部材の形状を工夫した発明が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８２５４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の光電変換セルの間を配線部材で接続する作業は繁雑であるばかりでなく、配線の接続不良が問題となっている。光電変換セルに配線部材を電気的に接続するには、半田や導電ペーストなどの導電材料を使用する必要がある。しかし、これらの導電材料は付着力が十分でなく、配線部材の接続部が光電変換セルから剥がれてしまう不良が発生する。
【０００６】
また、隣接する光電変換セル同士を配線部材で直列に接続するには、一方の光電変換セルの受光面側と、他方の光電変換セルの裏面側を結線する必要があり、平板面に光電変換セルを配列させるときにどうしても不都合が生じてしまう。
【０００７】
光電変換装置において、光電変換セル同士を繋ぐ配線の製造工程を簡略化することを目的の一とする。また、光電変換セル同士を繋ぐ配線の断線不良を防止することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態は、支持基板の一の面に固定された第１光電変換セル及び第２光電変換セルとを少なくとも有する光電変換装置である。
第１光電変換セルは、第１単結晶半導体層と、該第１単結晶半導体層の前記支持基板側の一の面に設けられた第１電極、該一の面と対向する面に設けられた第２電極及び該一面と対向する面に設けられ該第１単結晶半導体層を貫通する貫通口によって該第１電極と接触する第３電極を有している。
第２光電変換セルは、第２単結晶半導体層と、該第２単結晶半導体層の前記支持基板側の一の面に設けられた第４電極、該一の面と対向する面に設けられた第５電極、及び該一面に設けられ該第２単結晶半導体層を貫通する貫通口によって該第４電極と接触する第６電極を有している。
前記第２電極は前記一の面から延長されて前記第６電極と接続されている。
【０００９】
光電変換セルを支持基板に固定し、該光電変換セルの単結晶半導体層に開口部を設けることで、光電変換セルの電極と、光電変換セル同士を接続する配線を一体にすることができる。
【００１０】
「単結晶」とは、結晶面、結晶軸が揃っている結晶であり、それを構成している原子又は分子が空間的に規則正しい配列になっているものをいう。もっとも、単結晶は原子が規則正しく配列することによって構成されるものであるが、一部にこの配列の乱れがある格子欠陥を含むもの、意図的又は非意図的に格子歪みを有するものなどの規則性の乱れを除外するものではない。
【００１１】
「損傷層」とは、分割工程で、単結晶半導体基板が、単結晶半導体層と剥離基板（単結晶半導体基板）とに分割される領域及びその近傍のことを示す。「損傷層」を形成する手段によって「損傷層」の状態は異なるが、例えば、「損傷層」は、局所的に結晶構造が乱され、脆弱化された領域である。なお、場合によっては単結晶半導体基板の表面側から「損傷層」までの領域も多少脆弱化される場合があるが、本明細書の「損傷層」は後に分割される領域及びその付近を指すものとする。
【００１２】
発明を説明するために用いられる「第１」、「第２」又は「第３」等の数詞の付く接頭語は、要素を区別するために便宜的に付与しているものであり、数的に限定するものではなく、また配置及び段階の順序を限定するものでもない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一形態によれば、複数の光電変換セルを支持基板上で直列若しくは並列に接続するに際し、半導体層に貫通口を設けて、光電変換セル同士を繋ぐ配線を光電変換セルの電極と共に設けることにより、製造工程を簡略化することができる。また、光電変換セル同士を繋ぐ配線の断線不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１で説明する光電変換装置の平面図。
【図２】実施の形態１で説明する光電変換装置の断面図。
【図３】実施の形態１で説明する光電変換装置の断面図。
【図４】実施の形態２で説明する光電変換装置の製造工程を説明する断面図。
【図５】実施の形態２で説明する光電変換装置の製造工程を説明する断面図。
【図６】実施の形態２で説明する光電変換装置の製造工程を説明する断面図。
【図７】実施の形態３で説明する光電変換装置の製造工程を説明する断面図。
【図８】実施の形態３で説明する光電変換装置の製造工程を説明する断面図。
【図９】実施の形態４で説明する光電変換装置の平面図。
【図１０】実施の形態４で説明する光電変換装置の断面図。
【図１１】実施の形態４で説明する光電変換装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
開示される発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、開示される発明は以下の説明に限定されず、その発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細をさまざまに変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、開示される発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１６】
以下に説明する実施の形態において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。なお、図面において示す構成要素、すなわち層や領域等の厚さ幅、相対的な位置関係等は、実施の形態において説明する上で明確性のために誇張して示される場合がある。
【００１７】
（実施の形態１）
図１、図２、図３を参照して本形態に係る光電変換装置を説明する。ここで、図１は光電変換装置の平面図であり、図１において示すＡ１−Ｂ１切断線及びＣ１−Ｄ１切断線に対応する断面図を図２に示し、Ｅ−Ｆ切断線及びＧ−Ｈ切断線に対応する断面図を図３に示す。本形態は、光電変換セル同士を繋ぐ配線の製造工程を簡略化すること、及び／又は、光電変換セル同士を繋ぐ配線の断線不良を防止することを目的とするものである。以下の説明においては、これらの図面を参照して行う。
【００１８】
本形態に係る光電変換装置１００は、支持基板１０１上に固定された第１光電変換セル１０２、第２光電変換セル１０３を有している。支持基板１０１は、絶縁表面を有する基板若しくは絶縁基板であり、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板を用いることが好ましい。また、化学強化ガラスやソーダライムガラスを用いても良い。
【００１９】
第１光電変換セル１０２は、第１単結晶半導体層１０４の支持基板１０１側の面に第１電極１０６を有し、その反対側の面に第２電極１０８が設けられた構成を有している。第１単結晶半導体層１０４は光起電力効果を発現させるためにｐｎ接合、ｐｉｎ接合などの半導体接合が形成されている。第２光電変換セル１０３も同様であり、第２単結晶半導体層１０５に第１電極１０７、第２電極１０９が設けられている。
【００２０】
第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５は、接合層１１２によって支持基板１０１に固定されている。接合層１１２は、第１電極１０６及び第１電極１０７と支持基板１０１との間に設けられている。接合層１１２は、表面が平滑であり、親水性がある薄膜を用いて形成される。適用される薄膜としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどの絶縁物で形成される薄膜である。
【００２１】
第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５は、単結晶半導体基板を薄片化して形成される。例えば、単結晶半導体基板の所定の深さに水素イオンを高濃度に注入し、その後熱処理を行って表層の単結晶半導体層を剥離する水素イオン注入剥離法で形成する。また、ポーラスシリコン上に単結晶半導体をエピタキシャル成長させた後、ポーラスシリコン層をウオータージェットで劈開して剥離する方法を適用しても良い。単結晶半導体基板として、代表的には単結晶シリコンウエハが適用される。第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５の厚さは０．１μｍ以上、１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上５μｍ以下とする。単結晶半導体基板から剥離した単結晶半導体層を支持基板上に固定することで、０．１μｍ以上、１０μｍ以下の厚さとしても、単結晶半導体層の破損を防止することができる。単結晶半導体層として単結晶シリコン半導体を適用する場合には、エネルギーギャップが１．１２ｅＶであり、間接遷移型の半導体であることから、太陽光を吸収するためにはこのような厚さが要求される。
【００２２】
支持基板１０１に固定された第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５は、保護層１１１によって被覆されている。保護層１１１は透光性材料を用いることが好ましい。透光性材料としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどの絶縁材料、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズなどの酸化物導電材料を用いることができる。保護層１１１は単結晶半導体層が直接大気に晒されることを防ぎ、金属イオンなどの汚染物質の侵入を防ぐことを目的として設けられるが、本形態のように隣接する光電変換セル同士を絶縁するためには、透光性材料として絶縁材料を用いることが好ましい。
【００２３】
第１単結晶半導体層１０４上に設けられる第２電極１０８及び、第２単結晶半導体層１０５上に設けられる第２電極１０９は格子状（若しくは網目状）の形状をしている。保護層１１１には第２電極の形状に合わせて開口部１１３が設けられている。第２電極１０８及び第２電極１０９はこの開口部１１３で、第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５とそれぞれ接触する。
【００２４】
保護層１１１及び第２単結晶半導体層１０５を貫通し、第１電極１０７を露出させる貫通口１１４は、第２電極１０８と第１電極１０７とを接触させるために設けられている。第２電極１０８と第１電極１０７が電気的に接続されることにより、第１光電変換セル１０２と第２光電変換セル１０３が直列に接続される。この接続構造は、従来のように配線部材を用いて接続するものでなく、第２電極１０８を第１単結晶半導体層１０４上から延長させることで形成することが可能である。
【００２５】
なお、第１単結晶半導体層１０４に設けられる第２電極１１０は、貫通口１１５により第１電極１０６と接続されている。これにより、表面に露出しない第１電極１０６を第１単結晶半導体層１０４の表面側に引き出す電極として機能する。
【００２６】
本形態によれば、第１光電変換セルと第２光電変換セルを電気的に接続する配線を、光電変換セルの電極と共に設けることにより、製造工程を簡略化することができる。第１光電変換セルと第２光電変換セルを繋ぐ配線の切断不良を防止することができる。すなわち、支持基板上に第１光電変換セルと第２光電変換セルを固定した後で、その両者を接続する配線を支持基板の表面上に設けることで、接続配線の付着強度を高めることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
本形態は、実施の形態１で示す光電変換装置の作製方法の一例を示す。以下の説明において、図５は図１のＡ１−Ｂ１切断線に対応した断面図を示す。また、図６（Ａ）は図１のＡ１−Ｂ１切断線を、同図（Ｂ）はＣ１−Ｄ１切断線に対応した断面図を示す。
【００２８】
図４（Ａ）に示す半導体基板１１６は単結晶半導体であり、略四辺形の平面形状を有する。半導体基板１１６は、代表的には単結晶シリコンであって、表面が鏡面研磨されたものが好ましい。支持基板に接合用の絶縁層を介して密着させるためである。例えば、半導体基板１１６は、ｐ型で１Ωｃｍ乃至１０Ωｃｍ程度の単結晶シリコン基板を用いる。
【００２９】
保護膜１１７は酸化シリコン又は窒化シリコンで形成する。保護膜１１７はプラズマＣＶＤ法に代表される化学的気相成長法により形成する。半導体基板１１６に損傷層を形成する際、表面にイオンが照射されて平坦性が損なわれてしまうため、保護膜１１７を設けることが好ましい。保護膜１１７は５０ｎｍから２００ｎｍの厚さで設けることが好ましい。
【００３０】
そして、保護膜１１７が形成された面から、水素イオンを含むイオンビーム１１９を半導体基板１１６に照射して、損傷層１１８を形成する。水素イオンとして水素クラスターイオン、例えばＨ３＋イオンを打ち込んで、表面から一定の深さの領域に損傷層１１８を形成する。損傷層１１８の深さは、水素クラスターイオンの加速エネルギーによって制御される。損傷層１１８の深さにより半導体基板１１６から剥離される単結晶半導体層の厚さが決まるので、水素クラスターイオンを加速する電界強度はそのことを考慮して決められる。損傷層１１８は半導体基板１１６の表面から１０μｍ未満の深さ、すなわち５０ｎｍ以上１００００ｎｍ未満、好ましくは１００ｎｍから５０００ｎｍの深さに損傷層が形成する。
【００３１】
Ｈ３＋のような水素クラスターイオンは、イオンを生成するイオン源で水素プラズマを生成し、その水素プラズマからイオンを引き出すことで得られる。水素プラズマ中にはＨ３＋の他に、Ｈ２＋、Ｈ＋などのイオンも含まれる。このとき、イオン源の圧力を１×１０−２Ｐａから５×１０−１Ｐａとして水素プラズマを生成すると、前記３種類の水素イオンの内、Ｈ３＋の割合を７０％以上に高めることができる。
【００３２】
図４（Ｂ）は、保護膜１１７を除去して、半導体基板１１６に第１電極１０６を形成している。第１電極１０６は高融点金属で形成することが好ましい。高融点金属としては、チタン、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、ニッケルなどの金属材料が適用される。第１電極１０６は、これらの金属材料と、その金属の窒化物（金属窒化物）を積層させた構成としても良い。その場合、金属窒化物を半導体基板１１６側に設けることで、第１電極１０６の密着性を向上させる作用が得られる。
【００３３】
第１電極１０６上には接合層１１２を形成する。接合層１１２は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコンなどの薄膜で形成する。接合層１１２は平均面粗さＲａ値が１ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下の平滑性が要求される。なお、ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（ＩＳＯ  ４２８７準拠）で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。
【００３４】
このような平滑性を有する薄膜として、有機シランを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコンは好ましい一例として例示される。有機シランを用いて形成された薄膜として、例えば酸化シリコン膜を接合層１１２として用いることができる。有機シランとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を原材料として用い、プラズマＣＶＤ法で薄膜を形成する。
【００３５】
その他に、接合層１１２としてシランガスとアンモニアガスを用いてプラズマＣＶＤ法により作製される窒化シリコン膜を適用することも可能である。また、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンは、プラズマＣＶＤ法によりシランガスとアンモニアガスと亜酸化窒素ガスを添加することにより得ることができる。
【００３６】
なお、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、濃度範囲として酸素が５５〜６５原子％、窒素が０．５〜２０原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう（酸素、窒素、シリコン、水素の合計を１００％とした場合に、各元素が前記割合の範囲で含まれるものをいう。以下、この段落において同じ。）。また、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、濃度範囲として酸素が１５〜３０原子％、窒素が２０〜５０原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１５〜２５原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００３７】
半導体基板１１６の接合層１１２が形成された面を、支持基板１０１に密着させた状態を図５（Ａ）に示す。支持基板１０１に接合層１１２が密着することにより、水素結合やファン・デル・ワールス力が作用して、支持基板１０１上に半導体基板１１６が固定される。支持基板１０１及び接合層１１２の表面が親水性であると、水酸基や水分子が有効に作用して水素結合を形成しやすくなる。さらに熱処理を行うと水分子が拡散し残留成分がシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を形成して水素結合が促進される。さらに高温で熱処理をすると、水素が抜けてシロキサン結合（Ｏ−Ｓｉ−Ｏ）が形成されて共有結合となり、半導体基板１１６と支持基板１０１の結合強度が向上する。
【００３８】
図５（Ｂ）は、熱処理を行い損傷層１１８を利用して半導体基板１１６から第１単結晶半導体層１０４を分離する段階を示す。熱処理の温度は４００℃乃至７００℃で行う。この熱処理により、損傷層１１８に形成された微小な空洞に堆積変化が起こり、損傷層１１８に亀裂が生じる。接合層１１２は支持基板１０１と接合しているので、この熱処理によりだ第１単結晶半導体層１０４を支持基板１０１上に残したまま、半導体基板１１６を支持基板１０１から分離することができる。第１単結晶半導体層１０４の厚さは、５０ｎｍ以上１００００ｎｍ未満、好ましくは１００ｎｍから５０００ｎｍとなるようにすることが好ましい。第１単結晶半導体層１０４の厚さは、損傷層１１８の深さによって制御することができる。
【００３９】
その後、図５（Ｃ）で示すように、第１単結晶半導体層１０４に、半導体基板１１６の導電型とは逆の導電型の不純物半導体層１２０を形成する。不純物半導体層１２０は第１単結晶半導体層１０４にドナー又はアクセプタとなる不純物元素を添加して形成するか、ドナー又はアクセプタとなる不純物元素を含む層を第１単結晶半導体層１０４上に堆積しても良い。保護層１１１は第１単結晶半導体層１０４の全面を覆うように設ける。
【００４０】
そして、保護層１１１の加工を行う。図６（Ａ）は図１のＡ１−Ｂ１切断線に対応する断面図を示し、保護層１１１に開口部１１３を設ける。また、図６（Ｂ）は図１のＣ１−Ｄ１切断線に対応した断面図を示し、保護層１１１に開口部を設けると共に、貫通口１１５を形成する。保護層１１１の開口部１１３及び第１単結晶半導体層１０４に形成する貫通口１１５は、レーザビームを照射して保護層１１１、第１単結晶半導体層１０４に溝加工を行って形成する。レーザビーム加工を行うこと幅３０μｍ乃至３００μｍの溝を形成することができる。さらに支持基板１０１が大型化した場合でも容易に加工することができる。
【００４１】
図２に示すように開口部１１３及び貫通口１１５に合わせて第２電極１０８及び第２電極１１０を形成する。第２電極１０８は不純物半導体層１２０とコンタクトする。第２電極１１０は貫通口１１５において第１電極１０６とコンタクトする。
【００４２】
以上の工程により、実施の形態１で示す光電変換装置を得ることができる。本形態によれば、接合技術を用いることにより、７００℃以下の処理温度で１０μｍ以下の単結晶半導体層をガラス等の支持基板上に設けることができる。さらに、第１光電変換セルと第２光電変換セルを電気的に接続する配線を、光電変換セルの電極と共に設けることにより、製造工程を簡略化することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
本形態では、実施の形態１で示す光電変換装置であって、実施の形態２とは異なる作製方法の一例を示す。以下の説明において、図８は（Ａ）は図１のＡ１−Ｂ１切断線を、同図（Ｂ）はＣ１−Ｄ１切断線に対応した断面図を示す。
【００４４】
図７（Ａ）は、損傷層１１８の形成を示す。本形態では、半導体基板１１６に保護層１２１を設けた状態で水素イオンを含むイオンビーム１１９を照射して、損傷層１１８を形成している。保護層１２１として、表面再結合を抑えるために窒化シリコン膜を用いることが好ましい。
【００４５】
図７（Ｂ）は、不純物半導体層１２３の形成を示す。不純物半導体層１２３は、半導体基板１１６と同じ導電型を付与する不純物元素を、半導体基板１１６よりも高濃度で添加する。この場合、保護層１２１に開口を形成し、保護層１２１をマスクとして開口部から不純物元素を添加する。これによって、不純物半導体層１２３は離散的に形成されることとなり、上記保護層１２１による表面再結合を抑える効果を発揮させることができる。
【００４６】
図７（Ｃ）で示すように、第１電極１０６、接合層１１２を形成する。保護層１２１に開口を形成したことにより、第１電極１０６の表面が凹凸化してしまう場合には、第１電極１０６を形成後、表面を平坦化するために研磨処理を行うことが好ましい。
【００４７】
その後、図８（Ａ）、（Ｂ）で示すように、実施の形態２と同様に、支持基板１０１に第１単結晶半導体層１０４を接合し、保護層１１１及び第２電極１０８及び第２電極１１０を設ける。
【００４８】
以上の工程により、実施の形態１で示す光電変換装置を得ることができる。本形態によれば、接合技術を用いることにより、７００℃以下の処理温度で１０μｍ以下の単結晶半導体層をガラス等の支持基板上に設けることができる。さらに、第１光電変換セルと第２光電変換セルを電気的に接続する配線を、光電変換セルの電極と共に設けることにより、製造工程を簡略化することができる。また、本形態によれば、単結晶半導体層において表面再結合を抑えることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
図９、図１０、図１１を参照して本形態に係る光電変換装置を説明する。ここで、図９は光電変換装置の平面図であり、図９において示すＡ２−Ｂ２切断線及びＣ２−Ｄ２切断線に対応する断面図を図１０に示し、Ｅ２−Ｆ２切断線及びＧ２−Ｈ２切断線に対応する断面図を図１１に示す。本形態は、実施の形態１の構成に加え、光電変換セルの構成として、光電変換を奏する半導体層を二層積層した構成を示す。
【００５０】
本形態に係る光電変換装置２００は、支持基板１０１上に固定された第１光電変換セル１０２、第２光電変換セル１０３を有している。第１光電変換セル１０２は、第１単結晶半導体層１０４及び第１非単結晶半導体層１２９が積層された第１積層半導体層１２４を有している。第１単結晶半導体層１０４の支持基板１０１側に第１電極１０６を有し、第１非単結晶半導体層１２９に透光性電極１３１が設けられている。透光性電極１３１は酸化インジウム、酸化亜鉛又は酸化スズなどの透光性の導電材料で形成されている。透光性電極１３１上に第２電極１０８が設けられている。第２電極１０９は格子状（若しくは網目状）の形状をしており、透光性電極１３１の面抵抗を実質的に下げるように配設されている。
【００５１】
第１非単結晶半導体層１２９は、非単結晶半導体として、例えば非晶質シリコン又は微結晶シリコンで形成される。第１非単結晶半導体層１２９は、ｐ型及びｎ型の半導体層の間に、その両者よりも暗伝導度が低い半導体層（ｉ型半導体層）を積層した構成を有する。
【００５２】
本形態における第１積層半導体層１２４は、第１単結晶半導体層１０４と第１非単結晶半導体層１２９により、それぞれ構成されるダイオードが直列接続となるように構成されている。第２積層半導体層１２５も同様であり、第２単結晶半導体層１０５と第２非単結晶半導体層１３０により、それぞれ構成されるダイオードが直列接続となるように構成されている。
【００５３】
例えば、第１非単結晶半導体層１２９のエネルギーギャップが１．７５ｅＶである場合、第１非単結晶半導体層１２９の厚さは２００ｎｍ乃至４００ｎｍとする。これに対し、第１単結晶半導体層１０４のエネルギーギャップが１．１２ｅＶである場合、第１単結晶半導体層１０４の厚さは１μｍ乃至５μｍとする。いずれにしても、第１非単結晶半導体層１２９と第１単結晶半導体層１０４の厚さは、両者の光電流が概略同じとなるように設計することで変換効率を最大化することができる。
【００５４】
第１単結晶半導体層１０４及び第２単結晶半導体層１０５は実施の形態１と同様に、支持基板１０１上で互いに離間して配設されている。これに対し、第１非単結晶半導体層１２９、第２非単結晶半導体層１３０及び透光性電極１３１は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法に代表されるような薄膜堆積法により、支持基板１０１の全面に形成される。そのため、隣接する光電変換セル同士を絶縁分離するために、分離溝１２６及び分離溝１２７を設けている。分離溝１２６は、透光性電極１３１及び第１非単結晶半導体層１２９を除去し、支持基板１０１に達する溝である。また、分離溝１２７は、光電変換セルの直列接続構造を形成するために、透光性電極１３１を分離するためのものであり、その深さは第２非単結晶半導体層１３０に達していても良いが、第１電極１０７が残存するように形成される。分離溝１２６及び分離溝１２７を埋めるように絶縁層１２８を設け、絶縁が保たれるようにされている。
【００５５】
なお、実施の形態１と同様に、第１単結晶半導体層１０４に設けられる第２電極１０８は、貫通口１１５により第１電極１０７と接続されている。これにより、第１光電変換セル１０２と第２光電変換セル１０３が直列接続される。
【００５６】
本形態によれば、第１光電変換セルと第２光電変換セルを電気的に接続する配線を、光電変換セルの電極と共に設けることにより、製造工程を簡略化することができる。第１光電変換セルと第２光電変換セルを繋ぐ配線の切断不良を防止することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  光電変換装置
１０１  支持基板
１０２  第１光電変換セル
１０３  第２光電変換セル
１０４  第１単結晶半導体層
１０５  第２単結晶半導体層
１０６  第１電極
１０７  第１電極
１０８  第２電極
１０９  第２電極
１１０  第２電極
１１１  保護層
１１２  接合層
１１３  開口部
１１４  貫通口
１１５  貫通口
１１６  半導体基板
１１７  保護膜
１１８  損傷層
１１９  イオンビーム
１２０  不純物半導体層
１２１  保護層
１２２  開口部
１２３  不純物半導体層
１２４  第１積層半導体層
１２５  第２積層半導体層
１２６  分離溝
１２７  分離溝
１２８  絶縁層
１２９  第１非単結晶半導体層
１３０  第２非単結晶半導体層
１３１  透光性電極
２００  光電変換装置
【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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