(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に逆導電型層が設けられて入射した光を光電変換する光電変換層を有する一導電型の半導体基板と、
該半導体基板および前記逆導電型層の主面上に設けられ、且つ複数の電極指を備えた、前記半導体基板に接続した一導電型側のフィンガー電極および前記逆導電型層に接続した逆導電型側のフィンガー電極と、
前記半導体基板および前記逆導電型層の主面上に複数の前記電極指の間のそれぞれに位置するように設けられた絶縁性材料からなる保護膜と、
該保護膜および前記一導電型側のフィンガー電極および前記逆導電型側のフィンガー電極上に設けられた、複数の前記電極指を接続するバスバー電極と
を有し、
前記逆導電型層の一部は、前記一導電型側のフィンガー電極に接続したバスバー電極の下方に位置している、光電変換素子。
【請求項２】
前記バスバー電極は、前記フィンガー電極と異なる導電性材料からなる請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記バスバー電極は、厚みが前記フィンガー電極の厚みよりも厚い請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記保護膜および前記フィンガー電極上に、前記バスバー電極に重ならないように設けられた第２保護膜を有する請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第２保護膜は、屈折率が前記保護膜の屈折率よりも大きい請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記逆導電型層は、前記半導体基板内に位置している請求項１〜５のいずれか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、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板、および半導体基板に設けられた電極（フィンガー電極およびバスバー電極）を有する光電変換素子の研究開発において、半導体基板と電極との間で半導体基板内に発生したキャリアが表面再結合されることを抑制する目的で、電極および半導体基板の接触面積を小さくすることが求められている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010−34499号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された光電変換素子において、特にバスバー電極および半導体基板の接触面積を小さくすると、バスバー電極自体の電気抵抗が高くなっていた。その結果、半導体基板で発生した電力がバスバー電極で消費されることとなり、光電変換素子から取り出す電力が小さくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極および半導体基板の接触面積を小さくしつつ、バスバー電極の電気抵抗を維持することが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光電変換素子は、入射した光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板と、該半導体基板の主面上に設けられた、複数の電極指を備えたフィンガー電極と、前記半導体基板の主面上に複数の前記電極指の間のそれぞれに位置するように設けられた絶縁性材料からなる保護膜と、該保護膜および前記フィンガー電極上に設けられた、複数の前記電極指を接続するバスバー電極とを有する。
【０００７】
本発明の光電変換素子の製造方法は、入射した光を光電変換する光電変換層を有する半導体基板を準備する準備工程と、前記半導体基板の主面を絶縁性材料からなる保護膜で被覆する被覆工程と、前記保護膜上に導電ペーストを複数の電極指を備えたフィンガー電極のパターンに塗布する塗布工程と、該塗布工程の後、前記保護膜および前記導電ペーストを加熱して、該導電ペーストを前記パターンで前記保護膜に侵入させてそれぞれ前記半導体基板の主面上で硬化させることによって、それぞれの間に前記保護膜を配置した複数の電極指を備えたフィンガー電極を形成する第１電極形成工程と、前記保護膜および前記フィンガー電極上に、複数の前記電極指を接続するバスバー電極を形成する第２電極形成工程とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光電変換素子によれば、半導体基板の主面に設けられたフィンガー電極および保護膜上にバスバー電極が設けられていることから、半導体基板と接触する面積を小さくしつつ、バスバー電極の電気抵抗を維持することができる。その結果、光電変換素子から取り出す電力の量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電変換素子の斜視図である。
【図２】図１に示す光電変換素子の断面を示す図であり、図１のＡ−Ａ’線で切断したときの断面に相当する。
【図３】図１に示す光電変換素子を上からみたときの平面図である。
【図４】本発明の光電変換素子の変形例を示す断面図であり、図１のＤ−Ｄ’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。
【図５】本発明の光電変換素子の変形例を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。
【図６】図４に示す光電変換素子の一部をさらに拡大した拡大断面図である。
【図７】本発明の光電変換素子の変形例を示す平面図である。
【図８】図７に示す光電変換素子の断面を示す図であり、図７のＥ−Ｅ’線で切断したときの断面の一部を拡大した図に相当する。
【図９】本発明の光電変換素子の製造方法の一工程を示す断面図であり、（ａ）は図１のＢ−Ｂ’線で切断したとき、（ｂ）は図１のＣ−Ｃ’線で切断したときにそれぞれ対応する。
【図１０】図５に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図９（ａ）および図９（ｂ）に対応する。
【図１１】図５に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図９（ａ）および図９（ｂ）に対応する。
【図１２】図５に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図９（ａ）および図９（ｂ）に対応する。
【図１３】図５に示す光電変換素子の製造方法の次工程を示す断面図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図９（ａ）および図９（ｂ）に対応する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の一例について図を参照しながら説明する。
【００１１】
＜光電変換素子＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換素子１を示す図である。図１に示すように、光電変換素子１は、具体的に半導体基板（以下、単に基板という）２、フィンガー電極３、保護膜４およびバスバー電極５を有している。
【００１２】
基板２は、例えば半導体基板などを用いることができる。基板２は、板状のものを用いることができる。基板２は、光が入射する受光面（図１における下面方向であり、以下では第１面という）２Ａと、この第１面２Ａに対して裏側に位置する裏面（図１における上面方向であり、以下では第２面という）２Ｂとを有する。
【００１３】
基板２は、第１面２Ａと第２面２Ｂとの間に、光を電気に変換する光電変換層２ａを有している。光電変換層２ａは、例えば一導電型半導体と逆導電型半導体との界面付近に形成することができる。そのため、基板２は、例えば、一導電型を持つ半導体基板を用いることができ、この基板２の第２面２Ｂ側に逆導電型層２’を形成することによって、一導電型と逆導電型との間に光電変換層２ａを形成することができる。
【００１４】
基板２としては、一導電型（例えば、ｐ型）を有する板状の半導体を用いることができる。基板２を構成する半導体としては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等のシリコン結晶を用いることができる。基板２の厚みは、例えば、250μｍ以下に設定することが
できる。基板２の形状は、特に限定されるものではないが、製法上の観点から平面視で四角形状としてもよい。
【００１５】
本実施形態においては、基板２としてｐ型の導電型を持つシリコン基板を用いた例について説明する。シリコン基板からなる基板２がｐ型を持つようにする場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンあるいはガリウムなどを用いることができる。
【００１６】
逆導電型層２’は、基板２とｐｎ接合を形成する半導体層である。逆導電型層２’は、基板２と逆の導電型を持つ層であり、基板２における第１面２Ａ側に設けられている。逆導電型層２’は、例えば30ｎｍ以上２μｍ以下となるように設定することができる。基板２がｐ型の導電型を持つ場合であれば、逆導電型層２’はｎ型の導電型を持つように形成される。一方、基板２がｎ型の導電型を持つ場合であれば、逆導電型層２’はｐ型の導電型を持つように形成される。
【００１７】
逆導電型層２’は、基板２の第１面２Ａ上に形成または接合されていてもよいし、基板２内にイオンを注入および拡散させることによって基板２内に形成してもよい。具体的に、基板２がｐ型の導電型を持つシリコン基板において、逆導電型層２’がシリコン基板内に形成されている場合には、例えば逆導電型層２’はシリコン基板における第２面２Ｂ側にリン等の不純物を拡散させることによって形成できる。
【００１８】
本実施形態では、逆導電型層２’が、後述するフィンガー電極３に沿って、パターニングされている。具体的に、逆導電型層２’は、一導電型に接続されるフィンガー電極３（フィンガー電極３ａまたはフィンガー電極３ｂ）の一方に沿ってパターニングされている。
【００１９】
基板２の第２面２Ｂ上には、フィンガー電極３が設けられている。フィンガー電極３は、ｐ型の導電型の基板２に接続された一導電型側のフィンガー電極３ａ、および逆導電型層２’と接続された逆導電型側のフィンガー電極３ｂを有している。なお、以下の説明において、特に明示しない限り、フィンガー電極３は、フィンガー電極３ａおよびフィンガー電極３ｂのどちらか一方を指すものとする。
【００２０】
フィンガー電極３は、複数の電極指３’から構成されている。電極指３’は、例えば一方方向に延びた直方体などの多角体形状に設けられている。電極指３’の長手方向に垂直な断面は、例えば四角形状または台形状などの平面視形状に設定することができる。電極指３’は、一つの金属層で形成されていてもよいし、複数の金属層で形成されていてもよい。電極指３’の厚みは、例えば100ｎｍ以上200μｍ以下となるように設定することができる。
【００２１】
電極指３’の下面と基板２との接触面積は、基板２の面積によって適宜設定すればよい。具体的に、接触面積は、すべての電極指３’（フィンガー電極８）が基板２と接触する面積が、基板２の第２面２Ｂの面積に対して、例えば１％以上90％以下となるように設定すればよい。具体的に、基板２の第２面２Ｂを156ｍｍ□とした場合には、１つの電極指３’の下面を、例えば0.3ｍｍ２以上30ｍｍ２以下となるように設定することができる。
【００２２】
フィンガー電極３は、複数の電極指３’が、一方方向に並んで配置されている。具体的に、複数の電極指３’は、長手方向に対して交わる方向に配置されている。複数の電極指３’は、それぞれの電極指３’同士が一定間隔を離隔して配置されている。電極指３’の間隔は、例えば10μｍ以上５ｍｍ以下となるように設定されている。なお、本実施形態において複数の電極指３’は全てそれぞれ離隔している場合について説明するが、一部電気的につながっていてもよい。
【００２３】
フィンガー電極３は、基板２と電気的に接続することが可能な導電性材料で構成されて
いる。具体的には、フィンガー電極３の材料として、例えば、金、銅、銀、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、白金、鉛、モリブデン、バナジウム、インジウムまたはマグネシウムなどの金属材料、珪素などの半導体材料、および酸化インジウムおよび酸化スズを含む導電膜などを用いることができる。フィンガー電極３として、例えば透過率が50％以上となるように膜厚を設定したり、透明導電膜を用いたりすることによって、フィンガー電極３を光が入射する側の基板２の主面（第１面２Ａ）に設けてもよい。
【００２４】
フィンガー電極３ａおよびフィンガー電極３ｂは、同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。異なる材料で形成する場合には、フィンガー電極３ａおよびフィンガー電極３ｂは、接続される基板２の導電性によって、その材料を変化させることができる。具体的に、フィンガー電極３ａおよびフィンガー電極３ｂの材料としては、ｐ型の導電型に接続される方をアルミニウムが含まれるように構成し、ｎ型の導電型に接続される方を銀が含まれるように構成することができる。このように導電型に合せてフィンガー電極３の材料を変化させることによって、その導電型に対してフィンガー電極３がオーミック接触をとりやすくすることができる。
【００２５】
基板２の第２面２Ｂ上には、保護膜４が設けられている。保護膜４は、図２に示すように、複数の電極指３’の間にそれぞれ位置している。より具体的に、保護膜４は、複数の電極指３’同士の間を埋めるよう、それぞれの電極指３’の側面および基板２の第２面２Ｂの一部と接するように配置されている。本実施形態では、電極指３’同士の間だけでなく、基板２の第２面２Ｂ全体を覆うように保護膜４が設けられている。これによって、基板２の第２面２Ｂの絶縁性を向上させることができる。
【００２６】
保護膜４の厚みは、例えば電極指３’の厚みよりも小さい厚みとなるように設定することができる。本実施形態では、保護膜４の厚みおよび電極指３’の厚みが同じとなるように設定されている場合について説明する。保護膜４は、電極指３’と同じ厚みで構成されていることから、電極指３’の上面が露出するようになっており、後述するバスバー電極５と電気的に接続しやすくなっている。このように保護膜４の厚みが電極指３’の厚みと同じとなるように設定されていることによって、電極指３’間で発生する焦電を抑制することができる。なお、保護膜４の厚みを、電極指３’の厚みよりも小さくすることによって、バスバー電極５と電気的にさらに接続しやすくすることができる。
【００２７】
保護膜４は、絶縁性材料から構成されている。具体的に、保護膜４の材料としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、または酸化チタンなどの酸化物、フッ化マグネシウムなどのフッ化物、および窒化珪素などの窒化物などを用いることができる。保護膜４は、１つの材料からなる単層で形成してもよいし、異なる材料からなる層を複数積層した積層で形成してもよい。本実施形態では、保護膜４として酸化アルミニウムで構成された単層の場合を一例にして説明する。
【００２８】
バスバー電極５は、図３に示すように、保護膜４およびフィンガー電極３上に設けられている。バスバー電極５は、保護膜４を介して複数の電極指３’に跨るように設けられて、複数の電極指３’に接続されている。バスバー電極５は、フィンガー電極３の配列方向に延びるように設けられている。より具体的には、フィンガー電極３ａにはバスバー電極５ａが、フィンガー電極３ｂにはバスバー電極５ｂが、それぞれ接続されている。
【００２９】
バスバー電極５は、フィンガー電極３で挙げた導電性材料の中から選択することができる。バスバー電極５は、例えば、フィンガー電極３と同じ材料で形成してもよいし、フィンガー電極３と異なる材料で形成してもよい。本実施形態では、バスバー電極５は、フィンガー電極３（電極指３’）の材料よりも電気抵抗が小さい材料で形成されている場合を一例に説明する。
【００３０】
バスバー電極５は、その体積を適宜設定することができる。バスバー電極５の材料と体積を調整することによって、バスバー電極５を流れる電気抵抗を調整することができる。本実施形態では、バスバー電極５が、フィンガー電極３の電極指３’よりも大きい体積となるように形成されている。このように電極指３’よりも大きい体積となるように形成した場合、電極指３’よりも電気抵抗の小さい材料で構成されていることから、電極指３’に流れる際に電気抵抗よりも、バスバー電極５に流れる際の電気抵抗よりも小さくすることができる。
【００３１】
バスバー電極５は、電極指３’よりも電気抵抗が小さくなるように設定すればよい。ここで、両者の電気抵抗を比較する方法としては、例えば、構成される材料の電気抵抗率を考慮して体積あたりの電気抵抗値を計算して比較する方法などを用いることができる。
【００３２】
本実施形態の光電変換素子は、上述の通り、フィンガー電極３および保護膜４上に、バスバー電極５が設けられていることから、バスバー電極５が基板２と接しないため、基板２と電極（フィンガー電極３およびバスバー電極５）が接触する面積を小さくすることができる。そのため、基板２および電極の間で発生していたキャリアの表面再結合を抑制することができることから、基板２内で発生したキャリアのライフタイムを長くすることができる。
【００３３】
また、バスバー電極５をフィンガー電極３および保護膜４上に配置したことから、バスバー電極５を従来よりも大きくすることができるため、バスバー電極５の電気抵抗を小さくすることができる。そのため、バスバー電極５で電気抵抗によって消費される電力を小さくすることができる。
【００３４】
以上の通り、光電変換素子１は、基板２内で発生したキャリアのライフタイムを長くするとともに、バスバー電極５の電気抵抗を小さくすることができることから、光電変換素子１から取り出す電力量を高めることができる。
【００３５】
従来の光電変換素子では、基板の主面にバスバー電極およびフィンガー電極を設けていたことから、バスバー電極を小さくして基板との接触面積を小さくするとバスバー電極の電気抵抗が大きくなり、バスバー電極の電気抵抗を小さくするためにバスバー電極を大きくすると基板との接触面積が大きくなっていた。そのため、光電変換素子において、表面再結合を減らすとともに、電気抵抗を小さくすることが困難だった。
【００３６】
（光電変換素子の変形例１）
バスバー電極５は、フィンガー電極３と異なる導電性材料で構成されていてもよい。具体的には、バスバー電極５は、フィンガー電極３よりも電気抵抗の小さい導電性材料で構成されている。このように、バスバー電極５を、フィンガー電極３よりも電気抵抗の小さい導電性材料で構成することによって、バスバー電極の電気抵抗を小さくすることができる。すなわち、バスバー電極５の材料の選択肢を広げることができるため、光電変換素子の設計の自由度を高めることができる。
【００３７】
従来の光電変換素子では、フィンガー電極３およびバスバー電極５を基板の同じ主面に形成していたことから、同じ工程で形成していた。そのため、フィンガー電極３およびバスバー電極５を同じ材料で構成されており、フィンガー電極３およびバスバー電極５を異なる材料で構成することが難しかった。
【００３８】
（光電変換素子の変形例２）
バスバー電極５は、厚みがフィンガー電極３の厚みよりも厚くなるように設定していて
もよい。バスバー電極５の厚みを厚くすることによって、フィンガー電極３（電極指３’）よりも電気抵抗を小さくすることができる。
【００３９】
従来の光電変換素子は、上述するように、フィンガー電極３およびバスバー電極５を同じ主面に、同じ工程で形成していたことから、フィンガー電極３およびバスバー電極５を異なる厚みで形成することが困難だった。
【００４０】
（光電変換素子の変形例３）
保護膜４およびフィンガー電極３上に、図４に示すように、バスバー電極５に重ならないように設けられた第２保護膜６を有していてもよい。第２保護膜６は、保護膜４と同じ材料を用いることができる。
【００４１】
このように、フィンガー電極３上に第２保護膜６を有していることによって、フィンガー電極３の保護膜６から露出した領域を被覆することができ、フィンガー電極３が酸化されることを抑制することができる。
【００４２】
また、第２保護膜６は、屈折率が保護膜４の屈折率よりも大きく設定されていてもよい。本実施形態では、保護膜４として酸化アルミニウムを用いていることから、酸化アルミニウムの屈折率である1.6よりも大きい屈折率の材料を用いることができる。
【００４３】
このように第２保護膜６の屈折率が、保護膜４の屈折率よりも大きい場合には、入射した光が基板２を通り抜けてきた場合、保護膜４と第２保護膜との界面で保護膜４側に反射しやすくすることができる。その結果、基板２を一度通り抜けた光が、再度基板２内に入りやすくなることから、基板２における光電変換効率を向上させることができる。
【００４４】
（光電変換素子の変形例４）
図５に示すように、電極指３’の厚みが、保護膜４の厚みよりも厚く設定されているとともに、電極指３’上にバスバー電極５が設けられていてもよい。バスバー電極５は、図６に示すように、電極指３’のうち保護膜４から突出した突出領域３’ａの表面を覆うように設けられていている。なお、電極指３’の上面全体から側面にわたってバスバー電極５が接触していればよい。
【００４５】
このように電極指３’の突出領域３’ａを覆うようにバスバー電極５が設けられていることから、電極指３’およびバスバー電極５の接触抵抗を小さくすることができる。これによって、光電変換素子から取り出される電力を向上させることができる。
【００４６】
また、バスバー電極５が電極指３’の突出領域３’ａを覆うように設けられていることから、バスバー電極５が接触する電極指３’の面積が大きくすることができるため、バスバー電極５が電極指３’および保護膜４から剥がれることを抑制することができる。
【００４７】
さらに、電極指３’が突出領域３’を持つことから、電極指３’および保護膜４上に形成されるバスバー電極５を隆起させることができる。これによって、他の回路基板に光電変換素子１を実装する際に、回路基板に形成された電気配線とバスバー電極５とを確実に電気的接続させることができる。
【００４８】
（光電変換素子の変形例５）
電極指３’は、上述したように一方方向に延びた直方体などの多角体形状である必要はなく、図７および図８に示すように、例えば、島状に複数設けた電極部３”を用いてもよい。図７は、電極部３”、第２フィンガー電極８およびバスバー電極５の位置関係を表す図である。ここで、図７において、電極部３”は、一導電型に接続されるものを電極部３
”ａ、および逆導電型に接続されるものを電極部３”ｂと示している。
【００４９】
電極部３”ａおよび電極部３”ｂには、それぞれ同じ導電型の電極部３”を繋ぐ第２フィンガー電極８が形成されている。第２フィンガー電極８は、具体的に、一方方向に延びた直方体などの多角体形状に形成されている。この第２フィンガー電極８は、複数の電極部３”ａに接続されるものを第２フィンガー電極８ａ、複数の電極部３”ｂに接続されているものを第２フィンガー電極８ｂと示している。
【００５０】
電極部３”、第２フィンガー電極８およびバスバー電極５は、異なる材料を用いてもよく、同じ材料を用いてもよい。それぞれで異なる材料を用いた場合には、それぞれの電極で適した材料を用いることができるので、電気抵抗を小さくすることが容易にできる。また基板２と接触する電極（電極部３”）の面積を小さくすることができるので、両者の界面で発生する表面再結合を小さくすることができる。その結果、光電変換層で発生したキャリアが電力に変換されることになることから、光電変換素子から取り出す電力の量を向上させることができる。
【００５１】
また、上述の変形例４にもある通り、電極部３”に突出領域を設けてもよい。このように、電極部３”に突出領域を設けて、当該電極部３”の突出領域の表面を第２フィンガー電極８で覆うことによって、第２フィンガー電極８の表面を隆起させることができる。この場合、バスバー電極５を設けずに、当該光電変換素子１を回路基板に実装する際、回路基板に形成された電気配線と第２フィンガー電極８とを確実に電気的接続させることができる。
【００５２】
＜光電変換素子の製造方法＞
本発明の光電変換素子１の製造方法は、基板２を準備する準備工程、保護膜４で被覆する被覆工程、導電ペースト６を塗布する塗布工程、フィンガー電極３を形成する第１電極形成工程、およびバスバー電極５を形成する第２電極形成工程を有している。
【００５３】
光電変換素子１の製造方法の各工程について、図９〜図13を参照しつつ、詳細に以下説明する。なお、図９〜図13は、（ａ）が図１のＢ−Ｂ’線で切断したときの断面に相当し、（ｂ）が図１のＣ−Ｃ’線で切断したときの断面に相当する。同じ図番号の（ａ）および（ｂ）の図は、それぞれ同じ工程の図である。
【００５４】
（準備工程）
光電変換層２ａを有する基板２を準備する工程について説明する。本実施形態において基板２は、ｐ型半導体基板を用いて、ｎ型の逆導電型層２’が形成されることによって、光電変換層２ａであるｐｎ接合が形成されている。基板２が単結晶シリコン基板の場合は、例えば引き上げ法などによって形成される。また基板２が、多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。なお、以下の説明において、基板２がｐ型の多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
【００５５】
最初に、例えば、鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを、例えば、250μｍ以下の厚みにスライスする。このとき、初めから砥粒を
ワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーでスライスする固着砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いて、インゴットをスライスする。その後、スライス工程で汚染された基板２は洗浄液を用いて清浄化される。このとき、基板２の切断面には機械的ダメージ層が存在する。走査型電子顕微鏡で基板２の切断面を観察すると、遊離砥粒タイプを用いた場合に比べて、マイクロクラックの数は少なく、その深さも約１μｍ以下と小さくすることができる。
【００５６】
また、顕微ラマン分光法を用いて基板２の表面の残留応力を評価すると、固着砥粒タイプの場合には、200ＭＰａ以上500ＭＰａ以下の圧縮応力が存在するのに対して、遊離砥粒タイプの場合には、200ＭＰａ以下の圧縮応力となる。すなわち、固着砥粒タイプを用い
ることにより、機械的ダメージ層が少なく且つマイクロクラック等の発生による残留応力の開放が少ない基板２が得られると推察することができる。
【００５７】
逆導電型層２’は、基板２の第１面２Ａ側から形成される。逆導電型層２’は、ペースト状態にしたＰ２Ｏ５を半導体基板１の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。逆導電型層２’は、例えば0.2μｍ以上２μｍ以下の深さ、例えば40Ω／□以上200以下Ω／□以下のシート抵抗を有するように形成される。
【００５８】
気相熱拡散法では、ＰＯＣｌ３等からなる拡散ガスを有する雰囲気中で、例えば600℃
以上800℃以下の温度において、基板２を５分以上30分以下熱処理して燐ガラスを基板２
の表面に形成する。その後、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中で、例えば800℃以
上900℃以下の高い温度において基板２を例えば10分以上40分以下の間、熱処理すること
により燐ガラスから基板２にリンが拡散して逆導電型層２’が形成される。
【００５９】
本実施形態では、その後、第２面２Ｂ側に基板の導電型の面が露出するように、図９に示すように、所定のパターンにエッチングされる。エッチングのパターンは、具体的に、露出される基板２の面が、フィンガー電極３ａまたはフィンガー電極３ｂのどちらか一方に沿ったパターンとなるようにエッチングされる。エッチングは、フォトマスクを用いる方法など周知の方法を用いることができる。なお、以下の説明において、パターンが形成された第２面２Ｂ側の表面（エッチングされて露出した基板面およびエッチングで残った第２面２Ｂ）を、第２面２Ｂ’という。
【００６０】
このようにして、基板２に逆導電型層２’が形成されることによって、基板２と逆導電型層２’との界面付近がｐｎ接合となり、この界面付近が光電変換層２ａとなる。このようにして、図２に示すような、光電変換層２ａを有する基板２を準備することができる。
【００６１】
（成膜工程）
次に、図10に示すように、基板２の第２面２Ｂ’を、絶縁性材料からなる保護膜４で被覆する。具体的に、第２面２Ｂ’を、酸素を含む雰囲気中でアルミニウムを原子堆積法によって積層することにより酸化アルミニウム膜を成膜して保護膜４を形成する。保護膜４は、基板２の第１面２Ａにも成膜してもよいし、側面にも成膜してもよい。本実施形態では、第２面２Ｂ’にのみ保護膜４を成膜する場合について説明する。
【００６２】
保護膜４は、例えば、原子堆積法、スパッタリング法、ＣＶＤ法または蒸着法などを用いて成膜を行なうことができる。本実施形態では、原子堆積法を用いて成膜を行なう場合について説明する。
【００６３】
スパッタリング法を用いて成膜を行なった場合は、成膜速度を例えば５ｎｍ／ｍｉｎ以上で行なうことができる。スパッタリング法を用いることから、成膜速度を速めてもアルミニウム膜４の膜質の劣化を招きにくいため、10ｎｍ／ｍｉｎ以上に設定してもよい。このように成膜速度を速めることができるため、本工程の生産性を向上させることができる。
【００６４】
（塗布工程）
その後、保護膜４上に導電ペースト６を、図11に示すように、複数の電極指を備えたフィンガー電極のパターンに塗布する。導電ペースト６としては、例えば、アルミニウム、スズ、マグネシウムまたは銀などを用いることができる。導電ペースト６の材料は、接続される半導体の導電型によって決めることができる。なお、導電ペースト６の厚みは、保護膜４の厚みによって適宜設定すればよいが、例えば500ｎｍ以上30μｍ以下となるように設定することができる。導電ペースト６を塗布する方法としては、例えばスクリーン印刷法などを用いることができる。
【００６５】
導電ペースト６は、具体的に、ｐ型導電型の半導体と接続されるときには例えばアルミニウムを好適に選択することができ、ｎ型導電型の半導体と接続されるときは例えば銀を好適に選択することができる。本実施形態では、ｐ型に接続するフィンガー電極３ａとしてはアルミニウムを、ｎ型に接続するフィンガー電極３ｂとしては銀を、それぞれ主成分として含む材料を用いる場合について説明する。なお、以下の説明では、フィンガー電極３ａについて説明する。
【００６６】
（第１電極形成工程）
塗布工程の後、保護膜４および導電ペースト５を加熱する。加熱温度および加熱時間は、保護膜４および導電ペースト５の材料および厚みによって適宜設定することができる。加熱温度は例えば500℃以上900℃以下となるように設定することができ、加熱時間は例えば１分以上30分以下となるように設定することができる。
【００６７】
この加熱によって、導電ペースト５中に含まれるアルミニウムの一部を保護膜４内に侵入させて、図12に示すような導電経路７を形成することができる。この導電経路７の端部は、基板２の第２面２Ｂ’の一部と接触するようになる。さらに、基板２と接触した導電経路７の一部が、基板２内に拡散されて基板２とオーミック接触されることとなる。そして、この導電経路７および保護膜４を硬化させることによって、電極指３’を備えたフィンガー電極３とすることができる。
【００６８】
このように、保護膜４内に導電ペースト５の一部を拡散させてフィンガー電極３を形成した場合、塗布した導電ペースト５の一部が残存することになる。そのため、電極指３’となった際に、上述の変形例３に示すように、保護膜４から突出した突出領域３’ａを持つようにすることができる。
【００６９】
（第２電極形成工程）
次に、図13に示すように、保護膜４およびフィンガー電極３上に、複数の電極指３’に接続するバスバー電極５を形成する。バスバー電極５は、複数の電極指３’と接続されるとともに保護膜４を跨ぐように設けられている。バスバー電極５は、このようにフィンガー電極３とは異なる工程で形成することができることから、材料および厚みを自由に変えることができる。
【００７０】
このようにして形成された光電変換素子１は、バスバー電極５をＢ−Ｂ’線またはＣ−Ｃ’線と垂直な方向（Ａ−Ａ’線と平行な方向）で切断したときに、上述した光電変換素子の変形例３に示すように、電極指３’が保護膜４から突出した状態になっていることから、バスバー電極５が隆起した形状になる。
【符号の説明】
【００７１】
１  光電変換素子
２  基板
３  フィンガー電極
３’  電極指
３’ａ  突出領域
４  保護膜
５  バスバー電極
６  第２保護膜
７  導電経路
８  第２フィンガー電極
【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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【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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