(57)【要約】【課題】太陽電池製造の低コスト化を図るための、太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板１１と、この珪素基板にｐｎ接合状態で設けられた第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムからなる第二導電型薄膜１３と、この第二導電型薄膜に接続する第一電極１４と、前記珪素基板に設けられた第二電極１５とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板と、この珪素基板にｐｎ接合状態で設けられた第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムからなる第二導電型薄膜と、この第二導電型薄膜に接続する第一電極と、前記珪素基板に設けられた第二電極とを具備することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記珪素基板と前記第二導電型薄膜との間に、厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化珪素又はゲルマニウムを含有する酸化珪素からなる酸化膜を具備することを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板と、この珪素基板にｐｎ接合状態で設けられた第二導電型の結晶あるいは多結晶シリコンゲルマニウムからなる第二導電型薄膜と、この第二導電型薄膜に接続する第一電極と、前記珪素基板に設けられた第二電極とを具備し、前記珪素基板と前記第二導電型薄膜との間に、厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化珪素又はゲルマニウムを含有する酸化珪素からなる酸化膜を具備することを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項の太陽電池を発電部として複数接続してモジュール化したことを特徴とする太陽光発電モジュール。
【請求項５】
第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板に、ゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムのアモルファスまたは微結晶の膜を積層する積層工程と、この膜の少なくとも一部の表面に当該膜を第二導電型とする不純物を塗布し５００℃〜９００℃の範囲の温度で熱処理して結晶化させて第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムまたは結晶あるいは多結晶シリコンゲルマニウムからなる第二導電型薄膜を形成する熱処理工程と、この第二導電型薄膜上に金属膜または透明導電膜からなる第一電極を設ける工程とを具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記積層工程の前に、前記珪素基板上に厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化シリコン膜を形成する工程を具備し、この酸化シリコン膜上にゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムのアモルファスまたは微結晶の膜を積層することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶あるいは多結晶ゲルマニウム薄膜を用いたｐｎ接合型太陽電池、太陽光発電モジュール及び太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光起電力素子あるいは太陽電池（セル）として、図７に示すように、Ｓｉを材料とし、ｐｎ接合を原理とした構造が用いられている（非特許文献１、２参照）。
【０００３】
かかる太陽電池は、ｐ型シリコン基板１０１上に、ｎ型シリコン層１０２を設け、さらに、反射防止膜１０３を介して櫛形形状の第１の電極１０４を設けたものであり、ｐ型シリコン基板１０１の裏面には、第２の電極１０５を具備するものである。
【０００４】
このような太陽電池を製造する場合、まず、ｐ型のシリコン基板１０１を準備する。シリコン基板１０１は多結晶でも単結晶型でもよく、その電気抵抗率は１〜１０Ω・ｃｍ程度とする。シリコン基板１０１の厚みとして、１５０〜４００μｍのものを用いる。このシリコン基板１０１に表面清浄化と基板表面の結晶欠陥を除くためのエッチング処理を施す。このときエッチング処理で１０から２０μｍほど表層を削る。この後、表層にｎ型のシリコン層１０２を気相ドーピング法により形成する。ｎ型シリコン層１０２の厚みは、０．１から０．５μｍとなるようにする。ドーピング濃度は１×１０２０／ｃｍ３程度である。その後、表面に酸化膜を施すが、これは反射防止膜１０３として機能する。それにメサエッチングを施して、周囲を切り落とし、透明導電膜あるいは金属を表層に形成し、光をより効率よく取り込むため櫛形の第１の電極１０４とし、裏面の全面に銀などの金属からなる第２の電極１０５を形成する。この場合、表面に形成される櫛形の第１の電極１０４が負極、裏面の第２の電極１０５が正極として機能する太陽電池となる。
【０００５】
この太陽電池においては、表層のｎ型シリコン層１０２とｐ型シリコン基板１０１との境界付近、とくにその境界からシリコン基板内部に１０μｍ程度の深さまで空乏層が形成され、空乏層内部に内蔵電界と呼ばれる電界が発生し、この部分に光が入り、そこで光吸収が起こると、発生した電子とホールが電荷分離し、ホールは正極に、電子は負極に回収され、正極と負極間に負荷をつなげると、回収された電荷が負荷電流として流れ、これが発電となる。以上のように製造された太陽電池は、基板の品質にも依存するが、発電効率として５〜２０％程度期待できる。
【０００６】
このような太陽電池として、現在普及の障害になっているのはコストの高さである。コストを下げるために、期待されていることとして、シリコン太陽電池に必要なシリコン基板のコストの低減である。太陽電池用シリコン基板としては、純度が９ナインから１１ナイン程度の高純度な基板が用いられている。このような高純度な基板をソーラーグレード基板と呼ばれているが、この製造コストは純化にかかる電力代であるとされ、大きなコスト低減を図るには、純度がソーラーグレード以下の低純度なシリコンを用いるか、あるいは使用するシリコン基板の体積を減らす必要がある。
【０００７】
さらに、気相ドーピング法により形成したｎ型シリコン層を多結晶化する場合、１０００℃以上の高温で長時間の処理が必要となり、この工程も製造コストに大きな影響を与えている。
【０００８】
さらに、発電効率を向上することで、実質的に低コスト化を図ることができるのは勿論である。
【０００９】
一方、シリコンよりも小さいバンドギャップを有するゲルマニウムの太陽電池への使用も研究されてきた。しかしながら、シリコン−ゲルマニウム太陽電池では、量子井戸構造をとらないと太陽電池として使用できないとされてきた（特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２０３９７７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】太陽エネルギー工学  培風館  １９９４年  ６３から７８頁
【非特許文献２】高効率太陽電池  ＮＴＳ出版  ２０１２年  第４章２節  ２１６から２２１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、太陽電池製造の低コスト化を図るための、太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成する本発明の第１の態様は、第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板と、この珪素基板にｐｎ接合状態で設けられた第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムからなる第二導電型薄膜と、この第二導電型薄膜に接続する第一電極と、前記珪素基板に設けられた第二電極とを具備することを特徴とする太陽電池にある。
【００１４】
本発明の第２の態様は、前記珪素基板と前記第二導電型薄膜との間に、厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化珪素又はゲルマニウムを含有する酸化珪素からなる酸化膜を具備することを特徴とする第１の態様に記載の太陽電池にある。
【００１５】
本発明の第３の太陽電池は、第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板と、この珪素基板にｐｎ接合状態で設けられた第二導電型の結晶あるいは多結晶のシリコンゲルマニウムからなる第二導電型薄膜と、この第二導電型薄膜に接続する第一電極と、前記珪素基板に設けられた第二電極とを具備し、前記珪素基板と前記第二導電型薄膜との間に、厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化珪素又はゲルマニウムを含有する酸化珪素からなる酸化膜を具備することを特徴とする太陽電池にある。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様の太陽電池を発電部として複数接続してモジュール化したことを特徴とする太陽光発電モジュールにある。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第一導電型の単結晶または多結晶からなる珪素基板に、ゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムのアモルファスまたは多結晶の膜を積層する積層工程と、この膜の少なくとも一部の表面に当該膜を第二導電型とする不純物を塗布し５００℃〜９００℃の範囲の温度で熱処理して結晶化させて第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムまたは結晶あるいは多結晶シリコンゲルマニウムからなる第二導電型薄膜を形成する熱処理工程と、この第二導電型薄膜上に金属膜または透明導電膜からなる第一電極を設ける工程とを具備することを特徴とする太陽電池の製造方法にある。
【００１８】
本発明の第６の態様は、前記積層工程の前に、前記珪素基板上に厚さが０．２ｎｍ〜１０ｎｍの酸化シリコン膜を形成する工程を具備し、この酸化シリコン膜上にゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムのアモルファスまたは微結晶の膜を積層することを特徴とする太陽電池の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、新規な太陽電池構造により、結晶化による半導体層形成の工程において、低温短時間で処理が可能になり、製造段階の製造エネルギーを低減でき、 低コストで製造できる太陽電池が実現できる。また、材料コストの安い低純度なシリコン基板を用いて太陽電池を製造することが可能になり、太陽電池全体の製造コストの抑制を図ることができ、また、高純度なシリコン基板を用いれば、発電効率の高い太陽電池とすることができ、発電コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る太陽電池の概略構成図である。
【図２】他の実施形態に係る太陽電池の概略構成図である。
【図３】実施例１の太陽電池の出力電圧と電流密度の関係を示す図である。
【図４】比較例１の太陽電池の出力電圧と電流密度の関係を示す図である。
【図５】比較例２の太陽電池の出力電圧と電流密度の関係を示す図である。
【図６】実施例２の太陽電池の出力電圧と電流密度の関係を示す図である。
【図７】従来技術に係る太陽電池の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の太陽電池は、第一導電型の単結晶または多結晶からなるシリコン基板と、第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムからなる第二導電型薄膜とのｐｎ接合型の太陽電池である。
【００２２】
図１には、一実施形態に係る太陽電池の概略構成を示す。図１に示すように、太陽電池１０は、第一導電型シリコン基板１１上に、酸化膜１２を介して第二導電型半導体薄膜１３が設けられており、第一導電型シリコン基板１１と、酸化膜１２を介して設けられた第二導電型半導体薄膜１３とはｐｎ接合を形成している。また、第二導電型半導体薄膜１３上には、例えば、櫛型に形成された第一電極１４が設けられ、第一導電型シリコン基板１１の裏面側には、第二電極１５が設けられている。
【００２３】
本発明で用いるシリコン基板は、単結晶でも多結晶でもよく、純度が９Ｎ（ナイン）から１１Ｎ（ナイン）程度の高純度な基板でもよいし、純度として７Ｎ（ナイン）から８Ｎ（ナイン）程度の低純度なシリコン基板でもよい。
【００２４】
第一導電型及び第二導電型は、ｐ型及びｎ型であり、第一導電型をｐ型、第二導電型をｎ型としてもよいし、第一導電型をｎ型、第二導電型をｐ型としてもよい。
【００２５】
ここで、ｐ型シリコン基板は、微量III族の元素、例えば、ホウ素、アルミニウムなどをドープしたものであり、ｎ型シリコン基板は、微量のV族の元素、例えば、リン、ヒ素などをドープしたものである。
【００２６】
第二導電型の結晶あるいは多結晶ゲルマニウムは、シリコン基板上の一部のみに設けてもよいし、全体に設けてもよい。シリコン基板上の一部に設ける場合は、シリコン基板上に結晶あるいは多結晶ゲルマニウム薄膜が設けられ、その一部が第二導電型として機能するようにしてもよいし、一部のみに第二導電型結晶あるいは多結晶ゲルマニウム薄膜が設けられた構成でもよい。ここで、結晶あるいは多結晶ゲルマニウムは、アモルファスではなく、アモルファスを結晶化したゲルマニウムであればよく、結晶型は問わず、多結晶でも単結晶でもよく、結晶型が特定できないようなものでもよい。なお、微結晶とは、微細な結晶であり、Ｘ線ピークが結晶よりブロードとなるなどの差異がある。
【００２７】
ここで、ｎ型結晶あるいは多結晶ゲルマニウム薄膜は、リンなどをドープしたものであり、ｐ型結晶あるいは多結晶ゲルマニウム薄膜は、ホウ素などをドープしたものである。
【００２８】
このように、本発明は、新規なシリコン−ゲルマニウムの異種接合によるｐｎ接合型太陽電池であり、比較的低純度のシリコン基板を用いても、高純度のシリコン基板を用いた場合の発電能力と大きな差がない発電能力が得られるという効果を奏するものである。
【００２９】
因みに、従来のシリコンのｐｎ接合型太陽電池を、純度として７Ｎから８Ｎ程度の低純度なシリコン基板を用いて製造すると、発電性能が著しく失われることが知られている。これは、低純度シリコン基板には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕなどの遷移金属が含まれ、これら金属がＳｉ結晶中に混入すると禁制帯中に準位を作り、これが再結合中心として働くことになる。この再結合中心は、太陽電池の発電時において、生成された電子とホールの再結合を促し、外部に取り出せる電流を低下させてしまうことになる。
【００３０】
上述したように、結晶あるいは多結晶ゲルマニウムを用いた場合には、このような発電阻害がある程度低減する。また、本発明では、低純度なシリコン基板中の遷移元素に起因する上述した発電阻害をさらに防止するために、ｐｎ接合界面に薄い酸化膜を設けた太陽電池を実現した。
【００３１】
ｐｎ接合を原理とした太陽電池においては、ｐｎ接合界面はフェルミ準位が禁制帯中央に位置するため、この位置において電子とホール密度が同数となり、ショットキーリードホール理論によれば、再結合速度が最大になる。すなわち、ｐｎ接合界面にある不純物準位がもっとも電子とホールの再結合に寄与し、つまり発電電流の低下につながる。
【００３２】
しかしながら、ｐｎ接合界面に薄い酸化膜を設けることにより、このような再結合を抑制し、発電電流の低下を抑制することができる。このような知見は全く新規なものである。
【００３３】
上述したシリコン基板中に含有される不純物の準位は、ダングリングボンドといわれる未結合手がその一因であるが、薄い酸化膜を挿入すると、未結合手は酸素でおおわれ、不純物準位の形成を抑制し、かかる再結合を抑える働きがあると推測される。また、ｐｎ接合界面に設けられた薄い酸化膜は、暗時のｐｎ接合の順方向電流を抑え、太陽電池としての形状因子を向上させる働きがある。
【００３４】
このようにｐｎ接合界面に酸化膜が存在する場合、電子とホールはトンネル効果によって酸化膜を透過することができる。薄い酸化膜をトンネルで横切ることができる確率Ｔは、次式で与えられる。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
この式で、Ｖ０は障壁の平均高さで、酸化膜の場合３ｅＶ程度である。Ｅは電子のエネルギーであり、０とおく。ｄは酸化膜の厚みで、ｍは電子の有効質量、エイチバー（ｈ−）はディラック定数である。この式によれば、ｄが１０ｎｍ以上になるトンネル確率は限りなく０になり、それ以下でトンネルできることがわかる。トンネル確率が０になると、太陽電池においては内部抵抗が急激に増大し発電動作しなくなる。０．２ｎｍより小さい酸化膜であると、その後の８００℃程度の高温処理で還元され、酸化膜自体が失われてしまい、挿入したことによる再結合抑制効果が失われる。よって、酸化膜の厚みは０．２ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。
【００３７】
ここで、酸化膜は、シリコン基板の表面を酸化した酸化珪素からなる膜である。しかしながら、シリコン基板上に設けたＧｅを含むシリコン膜、すなわち、ゲルマニウムシリコン膜を酸化したＧｅを含む酸化珪素膜としても、シリコン基板上に設けたＧｅ膜を部分酸化した酸化ゲルマニウム膜としてもよい。
【００３８】
以下、本発明のｐｎ接合型の太陽電池を、一製造方法を例示しながら詳細に説明する。
【００３９】
まず、第一導電型としてｐ型を選択し、ｐ型のＳｉ基板を準備する。そして、このＳｉ基板の表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は、例えば、フッ化水素酸処理を施し、表面を一度水素化したのち、空気中に２４時間放置することで形成される。この酸化工程の代わりに、酸素プラズマ処理あるいは、オゾンなどの酸化性ガスにさらして酸化膜を形成してもよい。何れにしても、Ｓｉ基板表面に、０．２から１０ｎｍの範囲の厚さの酸化膜を形成できればよい。
【００４０】
次に、酸化膜上に、Ｇｅを３００℃以下の低温で、１００〜５０００ｎｍの範囲で堆積させる。その後、８００から９００℃の温度で、例えば、１０分程度、窒素雰囲気あるいは真空中で加熱し、堆積したＧｅを結晶あるいは多結晶に変化させ、これが半導体層として機能させる。このＧｅはＧｅを含んだＳｉ膜、すなわち、シリコンゲルマニウム膜（ＳｉＧｅ膜）でも代替できる。
【００４１】
このように、半導体層をＧｅ又はＧｅを含んだ膜とすることにより、Ｇｅは融点が９３８℃であるため、８００℃程度の低温でも容易に結晶化できる利点がある。これをＳｉとすると、多結晶化させるために、１０００℃以上の高温が必要となり、しかも酸化膜上のＳｉでは結晶化しにくく、時間が数時間程度必要となるため、製造時間、例えば、１０００℃で１時間と長くなり、この程度の時間がかかるとドーピングした不純物が再拡散し、表層の第二導電型層の実質の厚みが増加してしまい、発電効率が劣化するという問題がある。
【００４２】
この工程のあと、Ｇｅを含む半導体膜を第二導電型化、すなわち、この場合にはｎ型化する。具体的には、例えば、Ｇｅ表面にＰを含む膜を塗布し、８００〜９００℃の範囲の温度で、例えば、１０〜２０分程度、真空で加熱することで、ＰがＧｅ膜中に拡散し、ｎ型化する。この工程により、ｐ型Ｓｉ基板／薄い酸化膜／ｎ型Ｇｅ膜の積層構造、すなわち、境界に薄い酸化膜を含むｐｎ接合を製造することができる。
【００４３】
後の工程は、常法に従い、必要に応じてパターニングした後、ｎ型Ｇｅ膜上に第一電極を設け、一方、Ｓｉ基板に第二電極を設けることにより、太陽電池を製造することができる。なお、表面に、必要に応じて反射防止膜、他の保護膜などを設けてもよいことはいうまでもない。
【００４４】
なお、第一電極、第二電極の材質は特に限定されず、従来から用いられているものを用いればよい。例えば、第一電極としては、アルミニウム、銀、チタン、ニッケル、金属シリサイド、導電性酸化膜などを挙げることができ、また、第二電極としては、アルミニウム、銀、チタン、ニッケル、金属シリサイド、導電性酸化膜などを挙げることができる。
【００４５】
本発明の太陽電池においては、Ｇｅ又はＧｅを含む膜の厚さは、１００ｎｍ以上で、５０００ｎｍ以下、好ましくは、１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは、５００ｎｍ以下とするのがよい。Ｇｅ又はＧｅを含む膜が厚くなると、太陽光が、ｐｎ接合界面まで届き難く、発電が有効に行われなくなるからである。さらに、１００ｎｍ以上に限定するのは、Ｇｅの結晶化の際に表面に凹凸ができ、その粗さが１００ｎｍ程度であり、膜厚が１００ｎｍを下回ると、凸凹のために極端に薄い層の部分ができ、太陽電池として機能しなくなる傾向となるからである。
【００４６】
上記方法において、薄い酸化膜を挿入しない場合、再結合を抑制する効果が失われるが、太陽電池として機能し、この範囲も本発明に包含される。
【００４７】
図２には、酸化膜を具備しない太陽電池の概略構成を示す。図示するように、酸化膜を具備しない以外は、図１の構成と同様であり、同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４８】
かかる太陽電池１０Ａにおいても、再結合を抑制する効果が失われるが、この場合でも、Ｇｅ膜を低温、短時間に形成できるという利点があり、また、高純度なＳｉ基板を用いなくても、従来のＳｉ系太陽電池と同等以上の効率が得られるという効果を奏し、また、高純度なＳｉを基板とする場合には、十分な効率を有する太陽電池として機能させることができる。
【００４９】
何れにしても、このようにＳｉとＧｅの異種接合によるｐｎ接合太陽電池とすると、Ｇｅを用いることで、８００℃という低い温度で且つ短時間に結晶膜を得ることができるという利点がある。すなわち、Ｓｉの場合では融点が１４１０℃であり、より高い温度をかけるか、より長時間、例えば、１０００℃で、１〜５時間の熱処理が必要となり、Ｇｅを用いることで、処理時間の低減と熱処理に関わる省エネルギーの効果を期待することができる。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
Ｓｉ基板として、Ｓｉ（１００）型単結晶ウェハを準備し、表面の不純物密度が１０２２／ｃｍ２の炭化水素や自然界からの汚れが吸着している基板を模擬低純度基板として準備する。この基板に洗浄処理やエッチングは行わず、この表面に薄い酸化膜を形成する。薄い酸化膜は長時間大気中に放置して形成し、その膜厚は２ｎｍ程度である。この基板の純度は７Ｎから１０Ｎ程度のものとする。
【００５１】
この基板に室温あるいは２００℃以下でＧｅを３０００ｎｍの厚みで形成する。その後、この基板に８７５℃で１０分程度の熱処理を行う。これでＧｅ膜は多結晶化する。さらに表層のみにリン酸を塗布して、自然乾燥させて、窒素中で８７５℃、１５分のアニールを施す。これにより吸着したＰがＧｅ薄膜に拡散し、ｎ型化する。続いて、太陽電池として機能させる領域以外の部分を削除するために、表面にポリイミドテープを貼りつけ、フッ酸と硝酸、酢酸の混合液でエッチングを行う。続いて、表面に櫛形状のＡｌ電極を形成し、裏面に全面電極としてＡｌ層を形成し、電極と半導体との接触抵抗を下げるために、３００℃で１時間のアニール処理を窒素中で行う。これで太陽電池用サンプルが完成する。ここで製作した太陽電池の面積は１ｃｍ２の大きさである。
【００５２】
ここで製作した太陽電池の発電特性として、強度１００ｍＷ／ｃｍ２でスペクトルはＡＭ１．５の模擬太陽光を照射したときの出力電圧と電流の関係を図３に示す。このときの短絡電流密度は３４．９ｍＡ／ｃｍ２で、開放電圧は０．５３Ｖを記録した。このときの発電効率は８．５％であり、模擬低純度基板を用いた場合でも、良好な発電特性が得られていることがわかる。
【００５３】
（比較例１）
Ｓｉ基板として、Ｓｉ（１００）型単結晶ウェハを準備し、事前に表面の化学洗浄を施し、表面の不純物密度を１０２１／ｃｍ２程度に抑制し、表面の酸化膜の膜厚は０．１ｎｍ以下に抑えて、太陽電池を形成した。この場合でも、エッチング処理は行わなかった。この基板に室温あるいは２００℃以下でＧｅを３０００ｎｍの厚みで形成する。その後、この基板に８７５℃で１０分程度の熱処理を行う。これでＧｅ膜は多結晶化する。さらに表層のみにリン酸を塗布して、自然乾燥させて、窒素中で８７５℃で１５分のアニールを施す。これにより吸着したＰがＧｅ薄膜に拡散し、ｎ型化する。続いて、太陽電池として機能させる領域以外の部分を削除するために、表面にポリイミドテープを貼りつけ、フッ酸と硝酸、酢酸の混合液でエッチングを行う。続いて、表面に櫛形状のＡｌ電極を形成し、裏面に全面電極としてＡｌ層を形成し、電極と半導体との接触抵抗を下げるために、３００℃で１時間のアニール処理を窒素中で行う。これで太陽電池用サンプルが完成する。ここで製作した太陽電池の面積は１ｃｍ２の大きさである。
【００５４】
ここで製作した太陽電池の発電特性として、強度１００ｍＷ／ｃｍ２でスペクトルはＡＭ１．５の模擬太陽光を照射したときの出力電圧と電流の関係を図４に示す。このときの短絡電流密度は２６．２ｍＡ／ｃｍ２で、開放電圧は０．４２Ｖを記録した。このときの発電効率は４．２％であり、発電の効果が得られていることがわかる。また、実施例１と比較して、Ｓｉ上に薄い酸化膜がなくなると発電性能が、８．５％から約半分の４．２％に劣化することがわかり、ＳｉとＧｅとの間に薄い酸化膜を挿入することで、発電性能の向上に功を奏することが分かった。
【００５５】
（比較例２）
Ｓｉ基板として、Ｓｉ（１００）型単結晶ウェハを準備し、表面の不純物密度が１０２２／ｃｍ２の炭化水素や自然界からの汚れが吸着している基板を模擬低純度基板として準備する。この基板に特別な洗浄処理は行わず、この表面に薄い酸化膜を形成する。薄い酸化膜は長時間大気中に放置して形成し、その膜厚は２ｎｍ程度である。この基板の純度は７Ｎから１０Ｎ程度のものとする。
【００５６】
この基板に室温あるいは２００℃以下でＧｅではなくＳｉを３０００ｎｍの厚みで形成する。その後、この基板に８７５℃で１０分程度の熱処理を行った。さらに表層のみにリン酸を塗布して、自然乾燥させて、窒素中で８７５℃、１５分のアニールを施す。これにより吸着したＰがＳｉ薄膜に拡散し、ｎ型化する。続いて、太陽電池として機能させる領域以外の部分を削除するために、表面にポリイミドテープを貼りつけ、フッ酸と硝酸、酢酸の混合液でエッチングを行う。続いて、表面に櫛形状のＡｌ電極を形成し、裏面に全面電極としてＡｌ層を形成し、電極と半導体との接触抵抗を下げるために、３００℃で１時間のアニール処理を窒素中で行う。これで太陽電池用サンプルが完成する。ここで製作した太陽電池の面積は１ｃｍ２の大きさである。
【００５７】
ここで製作した太陽電池の発電特性として、強度１００ｍＷ／ｃｍ２でスペクトルはＡＭ１．５の模擬太陽光を照射したときの出力電圧と電流の関係を図５に示す。この場合、短絡電流密度は０．２３９ｍＡ／ｃｍ２を得たが、発電効率は０．００１％であり、発電は極めて微弱であった。この場合、Ｇｅの代わりにＳｉを用いたため、８７５℃で１０分の加熱では十分結晶化できなかったためである。この例からも示されるように、Ｇｅを用いることで、上記の短い低温での加熱でも太陽電池としての性能を得ることができ、太陽電池製造において省エネルギーの効果があることがわかる。
【００５８】
（実施例２）
Ｓｉ基板として、Ｓｉ（１００）型単結晶ウェハを準備し、表面の不純物密度が１０２２／ｃｍ２の炭化水素や自然界からの汚れが吸着している基板を模擬低純度基板として準備する。この基板に洗浄処理やエッチングは行わず、この表面に薄い酸化膜を形成する。薄い酸化膜は長時間大気中に放置して形成し、その膜厚は２ｎｍ程度である。この基板の純度は７Ｎから１０Ｎ程度のものとする。
【００５９】
この基板に室温あるいは２００℃以下でＳｉＧｅ膜を３０００ｎｍの厚みで形成した。この膜のＳｉとＧｅの濃度比はおよそ１：１である。その後、この基板に８７５℃で１０分程度の熱処理を行う。これでＳｉＧｅ膜は多結晶化する。さらに表層のみにリン酸を塗布して、自然乾燥させて、窒素中で８７５℃、１５分のアニールを施す。これにより吸着したＰがＧｅ薄膜に拡散し、ｎ型化する。続いて、太陽電池として機能させる領域以外の部分を削除するために、表面にポリイミドテープを貼りつけ、フッ酸と硝酸、酢酸の混合液でエッチングを行う。続いて、表面に櫛形状のＡｌ電極を形成し、裏面に全面電極としてＡｌ層を形成し、電極と半導体との接触抵抗を下げるために、３００℃で１時間のアニール処理を窒素中で行う。これで太陽電池用サンプルが完成する。ここで製作した太陽電池の面積は１ｃｍ２の大きさである。
【００６０】
ここで製作した太陽電池の発電特性として、強度１００ｍＷ／ｃｍ２でスペクトルはＡＭ１．５の模擬太陽光を照射したときの出力電圧と電流の関係を図６に示す。このときの短絡電流密度は１４．５ｍＡ／ｃｍ２で、開放電圧は０．５１Ｖを記録した。このときの発電効率は４．９％であり、模擬低純度基板を用いた場合でも、実用可能な発電特性が得られていることがわかる。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１０Ａ    太陽電池
１１    第一導電型シリコン基板
１２    酸化膜
１３    第二導電型半導体薄膜
１４    第一電極
１５    第二電極
【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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