(57)【要約】【課題】高い特性を有する光電変換素子を提供する。【解決手段】第１導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の表面上に設けられた透明導電膜と、半導体基板の他方の表面上に設けられた第１導電型または第２導電型の第１の非晶質膜とを備え、透明導電膜はＩＧＺＯからなる光電変換素子である。【選択図】図１
2014072210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の表面上に設けられた透明導電膜と、
前記半導体基板の他方の表面上に設けられた第１導電型または第２導電型の第１の非晶質膜と、を備え、
前記透明導電膜は、ＩＧＺＯからなる、光電変換素子。
【請求項２】
前記半導体基板と前記透明導電膜との間に設けられた第１導電型または第２導電型の第２の非晶質膜をさらに備え、
前記第１の非晶質膜と前記第２の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有している、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第１の非晶質膜が第２導電型を有し、前記第２の非晶質膜が第１導電型を有する、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１の非晶質膜が第１導電型を有し、前記第２の非晶質膜が第２導電型を有する、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記半導体基板と前記第１の非晶質膜との間に設けられた第１のｉ型非晶質膜をさらに備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、地球環境保護等の観点から、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。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類のものがあるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
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造のものである。
【０００４】
たとえば特許文献１には、ｎ型単結晶シリコン基板の一方の表面上に、真性非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、および酸化錫またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜がこの順序で積層され、ｎ型単結晶シリコン基板の他方の表面上に、アルミニウムなどからなる金属電極が設けられた太陽電池セルが開示されている。
【０００５】
また、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、たとえば特許文献２には、ｎ型の単結晶シリコン基板の裏面上に、ｉ型の非晶質シリコン膜とｐ型の非晶質シリコン膜との積層体と、ｉ型の非晶質シリコン膜とｎ型の非晶質シリコン膜との積層体とを形成し、これらの積層体のｐ型の非晶質シリコン膜上およびｎ型の非晶質シリコン膜上に電極を形成して特性を向上させた太陽電池セル（ヘテロ接合型バックコンタクトセル）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１３０６７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−８０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現在のエネルギ関連分野等の産業分野においては、地球環境保護等の観点から、太陽電池セルなどの光電変換素子の特性をさらに向上させることが要望されている。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い特性を有する光電変換素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の表面上に設けられた透明導電膜と、半導体基板の他方の表面上に設けられた第１導電型または第２導電型の第１の非晶質膜とを備え、透明導電膜はＩＧＺＯからなる光電変換素子である。
【００１０】
ここで、本発明の光電変換素子は、半導体基板と透明導電膜との間に設けられた第１導電型または第２導電型の第２の非晶質膜をさらに備え、第１の非晶質膜と第２の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有していることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光電変換素子においては、第１の非晶質膜が第２導電型を有し、第２の非晶質膜が第１導電型を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光電変換素子は、半導体基板の他方の表面上に間隔を空けて設けられた第１の電極と第２の電極とをさらに備えていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光電変換素子は、半導体基板の他方の表面上の第１の非晶質膜と異なる領域に設けられた第３の非晶質膜をさらに備え、第１の非晶質膜と第３の非晶質膜とは互いに異なる導電型を有していることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光電変換素子において、第１の電極は第１の非晶質膜上に設けられており、第２の電極は第３の非晶質膜上に設けられていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光電変換素子においては、第１の非晶質膜が第１導電型を有し、第２の非晶質膜が第２導電型を有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の光電変換素子は、第１の非晶質膜上に設けられた第１の電極と、透明導電膜上に設けられた第２の電極とをさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の光電変換素子は、半導体基板と第１の非晶質膜との間に設けられた第１のｉ型非晶質膜をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高い特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図２】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図５】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図６】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図７】実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図８】実施の形態２の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図９】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１０】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１１】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１２】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１３】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１４】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１５】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１６】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１７】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１８】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図１９】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２０】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２１】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２２】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２３】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２４】実施の形態２の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２５】実施の形態３の光電変換素子の模式的な断面図な断面図である。
【図２６】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２７】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２８】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図２９】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３０】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３１】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３２】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３３】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【図３４】実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態１の光電変換素子の模式的な断面図を示す。図１に示すように、実施の形態１の光電変換素子は、ｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面である受光面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜５と、ｉ型非晶質膜５の受光面の全面に設けられたｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜６と、第２導電型非晶質膜６の受光面の全面に備えられたＩＧＺＯからなる透明導電膜７とを備えている。
【００２２】
また、実施の形態１の光電変換素子は、半導体基板１の他方の表面である裏面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜２と、ｉ型非晶質膜２の裏面の全面に設けられたｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜３と、第１導電型非晶質膜３の裏面の全面に設けられた透明導電膜４とを備えている。
【００２３】
透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｎ電極８が設けられており、透明導電膜７の受光面の一部の領域上にはｐ電極９が設けられている。
【００２４】
以下、図２〜図７の模式的断面図を参照して、実施の形態１の光電変換素子の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、半導体基板１の受光面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜５の受光面の全面にｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００２５】
半導体基板１としてはｎ型単結晶シリコンからなる基板に限定されず、たとえば従来から公知の半導体基板などを用いてもよい。また、半導体基板１の受光面にテクスチャ構造（図示せず）を形成してもよい。半導体基板１の受光面のテクスチャ構造は、たとえば、半導体基板１の受光面の全面をテクスチャエッチングすることなどにより形成することができる。
【００２６】
半導体基板１の厚さは、特に限定されないが、たとえば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができ、好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。また、半導体基板１の比抵抗も、特に限定されないが、たとえば０．１Ω・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下とすることができる。
【００２７】
ｉ型非晶質膜５としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。ｉ型非晶質膜５の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。
【００２８】
第２導電型非晶質膜６としては、ｐ型のアモルファスシリコンに限定されず、たとえば従来から公知のｐ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第２導電型非晶質膜６の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。
【００２９】
第２導電型非晶質膜６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、第２導電型非晶質膜６のｐ型不純物濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。
【００３０】
なお、本明細書において「ｉ型」とは、ｎ型またはｐ型の不純物を意図的にドーピングしていないことを意味しており、たとえば光電変換素子の作製後にｎ型またはｐ型の不純物が不可避的に拡散することなどによってｎ型またはｐ型の導電型を示すこともあり得る。
【００３１】
また、本明細書において「アモルファスシリコン」には、水素化アモルファスシリコンなどのシリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されたものも含まれる。
【００３２】
次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜２をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜２の裏面の全面にｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００３３】
ｉ型非晶質膜２としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。ｉ型非晶質膜２の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００３４】
第２導電型非晶質膜３としては、ｎ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第２導電型非晶質膜３の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００３５】
第２導電型非晶質膜３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、第２導電型非晶質膜３のｎ型不純物濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。
【００３６】
次に、図４に示すように、第２導電型非晶質膜６の受光面の全面に、ＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層する。ここで、ＩＧＺＯは、酸化インジウムと、酸化ガリウムと、酸化インジウムとの複合酸化物であり、インジウム（Ｉｎ）と、ガリウム（Ｇａ）と、亜鉛（Ｚｎ）と、酸素（Ｏ）とを含んでいる。
【００３７】
透明導電膜７の厚さは、特に限定されないが、たとえば８０ｎｍ以下とすることができる。
【００３８】
次に、図５に示すように、第２導電型非晶質膜３の裏面の全面に、透明導電膜４をたとえばスパッタリング法などによって積層する。
【００３９】
透明導電膜４としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができ、たとえばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）などを用いることができる。
【００４０】
また、透明導電膜４の厚さは、特に限定されないが、たとえば８０ｎｍ以下とすることができる。
【００４１】
次に、図６に示すように、透明導電膜７の受光面上に、ｐ電極９の形成領域に開口部を有するたとえばメタルマスクなどのマスク材１０を設置し、その後、マスク材１０を覆うように半導体基板１の受光面側の全面にｐ電極９をたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。
【００４２】
ｐ電極９としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができるが、なかでも、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００４３】
ｐ電極９の厚さは、特に限定されないが、ｐ電極９の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。
【００４４】
次に、図７に示すように、透明導電膜７の受光面からマスク材１０を除去して、マスク材１０とともに、マスク材１０上のｐ電極９を除去する。そして、図７に示すように、透明導電膜４の裏面上に、ｎ電極８の形成領域に開口部を有するたとえばメタルマスクなどのマスク材１１を設置し、その後、マスク材１１を覆うように半導体基板１の裏面側の全面にｎ電極８をたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。
【００４５】
ｎ電極８としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができるが、なかでも、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００４６】
ｎ電極８の厚さは、特に限定されないが、ｎ電極８の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。
【００４７】
その後、透明導電膜４の裏面からマスク材１１を除去して、マスク材１１とともに、マスク材１１上のｎ電極８を除去することによって、図１に示す実施の形態１の光電変換素子が完成する。
【００４８】
以上のように、実施の形態１の光電変換素子においては、第２導電型非晶質膜６の受光面上にＩＧＺＯからなる透明導電膜７を有している。ここで、ＩＧＺＯは、酸化錫およびＩＴＯよりも導電率が高いため、酸化錫またはＩＴＯからなる透明導電膜を用いた従来の特許文献１に記載の太陽電池セルと比べて、Ｆ．Ｆ（Fill Factor）および変換効率などの特性を向上させることができる。
【００４９】
また、実施の形態１の光電変換素子のように、透明導電膜７の受光面上にｐ電極９を設ける場合であっても、従来の特許文献１に記載の太陽電池セルの酸化錫またはＩＴＯからなる透明導電膜上にｐ電極を設ける場合と比較して、受光面の電極間距離を広げることができるため、受光面積を拡大することができる。したがって、この場合には、実施の形態１の光電変換素子は、従来の特許文献１に記載の太陽電池セルと比べて、短絡電流密度、Ｆ．Ｆおよび変換効率などの特性を向上させることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図８に、本発明の光電変換素子の他の一例である実施の形態２の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施の形態２の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備えたヘテロ接合型バックコンタクトセルであることを特徴としている。
【００５１】
図８に示すように、実施の形態２の光電変換素子は、ｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面である受光面の全面に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１７と、ｉ型非晶質膜１７の受光面の全面に設けられたｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１８と、第１導電型非晶質膜１８の受光面の全面に設けられたＩＧＺＯからなる透明導電膜７とを備えている。
【００５２】
また、実施の形態２の光電変換素子は、半導体基板１の他方の表面である裏面の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１５と、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面に設けられたｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜１６とを備えている。
【００５３】
また、実施の形態２の光電変換素子は、半導体基板１の裏面の他の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１３と、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に設けられたｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１４とを備えている。なお、ｉ型非晶質膜１３と第１導電型非晶質膜１４との積層体の一部は、ｉ型非晶質膜１５と第２導電型非晶質膜１６との積層体の一部に重なっている。
【００５４】
また、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｐ電極９が設けられている。また、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の一部の領域上にはｎ電極８が設けられている。
【００５５】
以下、図９〜図２４の模式的断面図を参照して、実施の形態２の光電変換素子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、半導体基板１の裏面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面にｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜１６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００５６】
ｉ型非晶質膜１５としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。ｉ型非晶質膜１５の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００５７】
第２導電型非晶質膜１６としては、ｐ型のアモルファスシリコンに限定されず、たとえば従来から公知のｐ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第２導電型非晶質膜１６の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００５８】
第２導電型非晶質膜１６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、第２導電型非晶質膜１６のｐ型不純物濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。
【００５９】
次に、図１０に示すように、半導体基板１の受光面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１７をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１７の受光面の全面にｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１８をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００６０】
ｉ型非晶質膜１７としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。ｉ型非晶質膜１７の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００６１】
第１導電型非晶質膜１８としては、ｎ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第１導電型非晶質膜１８の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００６２】
第１導電型非晶質膜１８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、第１導電型非晶質膜１８のｎ型不純物濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。
【００６３】
次に、図１１に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２２を設置する。ここで、マスク材２２がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第２導電型非晶質膜１６の裏面上にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって、マスク材２２を設置することができる。
【００６４】
次に、図１２に示すように、マスク材２２をマスクとして、ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去することによって、半導体基板１の裏面の一部を露出させる。
【００６５】
ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。
【００６６】
次に、図１３に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面からマスク材２２を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。
【００６７】
次に、図１４に示すように、半導体基板１の露出した裏面および第２導電型非晶質膜１６の露出した裏面を覆うようにして、ｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面にｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１４をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００６８】
ｉ型非晶質膜１３としては、ｉ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。ｉ型非晶質膜１３の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００６９】
第１導電型非晶質膜１４としては、ｎ型のアモルファスシリコンからなる膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型の非晶質半導体膜などを用いることができる。第１導電型非晶質膜１４の膜厚は、特に限定されないが、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００７０】
第１導電型非晶質膜１４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、第１導電型非晶質膜１４のｎ型不純物濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。
【００７１】
次に、図１５に示すように、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２３を設置する。ここで、マスク材２３がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第１導電型非晶質膜１４の裏面上にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって、マスク材２３を設置することができる。
【００７２】
次に、図１６に示すように、マスク材２３をマスクとして、ｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部を露出させる。
【００７３】
ｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。
【００７４】
次に、図１７に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面からマスク材２２を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。
【００７５】
次に、図１８に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の全面に、透明導電膜４をたとえばスパッタリング法などによって積層する。
【００７６】
次に、図１９に示すように、透明導電膜４の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２４を設置する。ここで、マスク材２４がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、透明導電膜４の裏面上にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによってマスク材２４を設置することができる。
【００７７】
次に、図２０に示すように、マスク材２４をマスクとして、透明導電膜４を除去することによって、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部および第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部を露出させる。
【００７８】
第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。
【００７９】
次に、図２１に示すように、透明導電膜４の裏面からマスク材２４を除去することによって、透明導電膜４の裏面を露出させる。
【００８０】
次に、図２２に示すように、透明導電膜４、第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材２５を設置する。ここで、マスク材２５がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、透明導電膜４、第１導電型非晶質膜１４および第２導電型非晶質膜１６の裏面上にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって、マスク材２５を設置することができる。
【００８１】
次に、図２３に示すように、マスク材２５の裏面上およびマスク材２５から露出している透明導電膜４の裏面上に電極層２６ををたとえばスパッタリング法または蒸着法などによって積層する。
【００８２】
電極層２６としては、導電性を有する材料を特に限定なく用いることができるが、なかでも、アルミニウムおよび銀の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００８３】
電極層２６の厚さは、特に限定されないが、電極層２６の厚さはたとえば０．５μｍ以下とすることができる。
【００８４】
次に、図２４に示すように、透明導電膜４の裏面からマスク材２５を除去して、マスク材２５とともに、マスク材２５上の電極層２６を除去することによって、第２導電型非晶質膜１６の裏面上の透明導電膜４に設けられたｐ電極９と、第１導電型非晶質膜１４の裏面上の透明導電膜４に設けられたｎ電極８とを形成する。
【００８５】
その後、図８に示すように、第１導電型非晶質膜１８の受光面上に、ＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層することによって、実施の形態２の光電変換素子が完成する。
【００８６】
以上のように、実施の形態２の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備え、当該透明導電膜上にｎ電極８およびｐ電極９のいずれもが形成されていないヘテロ接合型バックコンタクトセルであり、受光面側にｐ電極９を有する実施の形態１の光電変換素子よりも受光面積を拡大することができる。そのため、実施の形態２の光電変換素子は、実施の形態１の光電変換素子と比べて、短絡電流密度および変換効率などの特性を向上させることができる。
【００８７】
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、ここではその説明については省略する。
【００８８】
（実施の形態３）
図２５に、本発明の光電変換素子の他の一例である実施の形態３の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態２の光電変換素子と構造および製造方法が異なるヘテロ接合型バックコンタクトセルであることを特徴としている。
【００８９】
図２５に示すように、実施の形態３の光電変換素子は、ｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面である裏面の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１５と、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面に設けられたｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜１６とを備えている。
【００９０】
また、実施の形態３の光電変換素子は、半導体基板１の裏面の他の一部の領域上に設けられたｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１３と、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面に設けられたｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１４とを備えている。
【００９１】
ｉ型非晶質膜１３は半導体基板１の裏面に接するようにして設けられているが、ｉ型非晶質膜１５との界面において半導体基板１の裏面側に屈曲させられている。このｉ型非晶質膜１３の屈曲させられた部分が、第２導電型非晶質膜１６と第１導電型非晶質膜１４との間に挿入されており、第２導電型非晶質膜１６と第１導電型非晶質膜１４とを電気的に絶縁している。
【００９２】
第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の全面にはｐ電極９が設けられている。また、第１導電型非晶質膜１４の裏面の一部の領域上には透明導電膜４が設けられており、透明導電膜４の裏面の全面にはｎ電極８が設けられている。ｎ電極８とｐ電極９との間には、空隙が設けられており、この空隙によって、ｎ電極８とｐ電極９とが、電気的に絶縁されている。
【００９３】
以下、図２６〜図３４の模式的断面図を参照して、実施の形態３の光電変換素子の製造方法の一例について説明する。まず、図２６に示すように、半導体基板１の受光面の全面にＩＧＺＯからなる透明導電膜７をたとえばスパッタリング法などによって積層する。
【００９４】
次に、図２７に示すように、半導体基板１の裏面の全面にｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１５をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１５の裏面の全面にｐ型のアモルファスシリコンからなる第２導電型非晶質膜１６をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００９５】
次に、図２８に示すように、第２導電型非晶質膜１６の裏面の一部の領域上に、たとえばフォトレジスト膜などのマスク材３１を設置する。ここで、マスク材３１がフォトレジスト膜からなる場合には、たとえば、第２導電型非晶質膜１６の裏面上にフォトレジストを塗布した後に、露光技術および現像技術によってフォトレジストをパターンニングすることによって、マスク材３１を設置することができる。
【００９６】
次に、図２９に示すように、マスク材３１をマスクとして、ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去することによって、半導体基板１の裏面の一部を露出させる。その後、
ｉ型非晶質膜１５および第２導電型非晶質膜１６を除去する方法としては、たとえばドライエッチングおよび／またはウエットエッチングなどを用いることができる。
【００９７】
次に、図３０に示すように、半導体基板１の露出した裏面およびマスク材３１の裏面を覆うようにして、ｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質膜１３をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層し、その後、ｉ型非晶質膜１３の裏面の全面にｎ型のアモルファスシリコンからなる第１導電型非晶質膜１４をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層する。
【００９８】
次に、図３１に示すように、マスク材３１とともに、マスク材３１上のｉ型非晶質膜１３および第１導電型非晶質膜１４を除去することによって、マスク材３１で覆われていた第２導電型非晶質膜１６の裏面を露出させる。
【００９９】
次に、図３２に示すように、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６との境界を跨ぐようにしてマスク材３２を設置する。図３２に示すように、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６との間には、ｉ型非晶質膜１３の屈曲部分が挿入されているため、マスク材３２は、厳密には、第２導電型非晶質膜１６とｉ型非晶質膜１３との境界、ｉ型非晶質膜１３の屈曲部分、およびｉ型非晶質膜１３と第１導電型非晶質膜１４との境界を跨ぐようにして設置される。
【０１００】
マスク材３２の材質および設置方法は、特に限定されないが、マスク材３２として、第１導電型非晶質膜１４と第２導電型非晶質膜１６との境界を跨ぐ位置をマスクするようにパターニングされたメタルマスクを用いることが好ましい。この場合には、マスク材３２を容易に設置することができるとともに、後述する電極層の形成後におけるマスク材３２の除去も容易に行なうことができる。
【０１０１】
次に、図３３に示すように、マスク材３２を設置した後の半導体基板１の裏面側の全面に透明導電膜４を積層し、その後、図３４に示すように、電極層２６を積層する。
【０１０２】
その後、マスク材３２を除去することによって、マスク材３２とともに、マスク材３２上の透明導電膜４および電極層２６を除去する。これにより、図２５に示す実施の形態３の光電変換素子が完成する。
【０１０３】
以上のように、実施の形態３の光電変換素子は、受光面側にＩＧＺＯからなる透明導電膜を備え、当該透明導電膜上にｎ電極８およびｐ電極９のいずれもが形成されていないヘテロ接合型バックコンタクトセルであり、受光面側にｐ電極９を有する実施の形態１の光電変換素子よりも受光面積を拡大することができる。そのため、実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態１の光電変換素子と比べて、短絡電流密度および変換効率などの特性を向上させることができる。
【０１０４】
また、実施の形態３の光電変換素子は、実施の形態２の光電変換素子のように、フォトレジストの塗布ならびに露光技術および現像技術によるフォトレジストのパターンニングの工程を４回も行なう必要がないため、より簡易な製造工程で光電変換素子を製造することができる。
【０１０５】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の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。
【０１０６】
今回開示された実施の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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、光電変換素子に利用することができ、特にヘテロ接合型の光電変換素子に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  半導体基板、２  ｉ型非晶質膜、３  第１導電型非晶質膜、４  透明導電膜、５  ｉ型非晶質膜、６  第２導電型非晶質膜、７  透明導電膜、８  ｎ電極、９  ｐ電極、１０，１１  マスク材、１３  ｉ型非晶質膜、１４  第１導電型非晶質膜、１５  ｉ型非晶質膜、１６  第２導電型非晶質膜、１７  ｉ型非晶質膜、１８  第１導電型非晶質膜、２２，２３，２４，２５  マスク材、２６  電極層、３１，３２  マスク材。
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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