(57)【要約】  少数キャリアの再結合を低減し、開放電圧が高く、且つ、出力特性に優れたアルミナ膜の形成方法および太陽電池素子を提供するために、本発明の一実施形態に係るアルミナ膜の形成方法は、基板を準備する準備工程と、前記基板に、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料と酸素原子を含む酸素源材料とを用いて、原子層堆積法によってアルミナ膜を形成する膜形成工程とを有している。そして、前記膜形成工程において、前記酸素源材料としてＨ２ＯおよびＯ３を用いる。
2013002285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する準備工程と、
前記基板に、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料と酸素原子を含む酸素源材料とを供給して、原子層堆積法によってアルミナ膜を形成する膜形成工程とを有し、
該膜形成工程において、前記酸素源材料としてＨ２ＯおよびＯ３を用いる、アルミナ膜の形成方法。
【請求項２】
前記膜形成工程は、前記アルミニウム源材料および前記Ｈ２Ｏを前記基板に供給して第１アルミナ膜を形成する第１形成工程と、該第１形成工程の後に、前記アルミニウム源材料および前記Ｏ３を前記基板に供給して、前記第１アルミナ膜の上に第２アルミナ膜を形成する第２形成工程とを有する、請求項１に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項３】
前記第１形成工程において、前記基板に前記アルミニウム源材料を供給して、続けて前記Ｈ２Ｏを前記基板に供給する、請求項２に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項４】
前記第２形成工程において、前記基板に前記アルミニウム源材料を供給して、続けて前記Ｏ３を前記基板に供給する、請求項２または３に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項５】
前記第１形成工程において、第１厚みを有する前記第１アルミナ膜を形成するとともに、
前記第２形成工程において、前記第１アルミナ膜の上に、前記第１厚み以上である第２厚みを有する前記第２アルミナ膜を形成する、請求項２乃至４のいずれかに記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項６】
前記膜形成工程において、前記酸素源材料としてＨ２ＯとＯ３との混合ガスを用いる、請求項１に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項７】
前記膜形成工程は、前記混合ガス中におけるＨ２Ｏの質量をＯ３の質量で除した質量比率Ｒが第１比率Ｒ１の第１混合ガスを用いて第３アルミナ膜を形成する第３形成工程と、該第３形成工程の後に、前記混合ガス中における前記質量比率Ｒが前記第１比率Ｒ１未満である第２比率Ｒ２の第２混合ガスを用いて、前記第３アルミナ膜の上に第４アルミナ膜を形成する第４形成工程とを有している、請求項６に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項８】
前記膜形成工程において、前記混合ガス中におけるＨ２Ｏの質量をＯ３の質量で除した質量比率Ｒを徐々に減少させる、請求項６に記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項９】
前記膜形成工程の前に、Ｈ２Ｏを前記基板に供給して前記基板に水酸基を形成する前処理工程をさらに有する、請求項１乃至８のいずれかに記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項１０】
前記準備工程において、前記基板として多結晶シリコン基板を準備する、請求項１乃至９のいずれかに記載のアルミナ膜の形成方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のアルミナ膜の形成方法を用いて形成されたアルミナ膜を有する太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法を用いたアルミナ膜の形成方法、およびこの形成方法によって得られたアルミナ膜を有する太陽電池素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シリコン基板を備えた太陽電池素子において、少数キャリアの再結合を低減するために、パッシベーション層がシリコン基板の表面に設けられている。このパッシベーション層として、酸化シリコンもしくは酸化アルミニウム（アルミナ）等からなる酸化膜、または、窒化シリコン膜等からなる窒化膜を用いることが研究されている（例えば、特開２００９−１６４５４４号公報を参照）。【０００３】
さらに、太陽電池素子のパッシベーション層として用いるアルミナ膜の形成方法についても研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のアルミナ膜の形成方法を適用したパッシベーション層を備えた太陽電池素子では、発電効率に寄与するだけの改善が不十分であったので、好適なアルミナ膜の形成方法、および、少数キャリアの再結合をさらに低減することができて、出力特性をより一層高めた太陽電池素子が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一形態に係るアルミナ膜の形成方法は、基板を準備する準備工程と、前記基板に、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料と酸素原子を含む酸素源材料とを供給して、原子層堆積法によってアルミナ膜を形成する膜形成工程とを有し、該膜形成工程において、前記酸素源材料としてＨ２ＯおよびＯ３を用いる。【０００６】
また、本発明の一形態に係る太陽電池素子は、上記のアルミナ膜の形成方法を用いて形成されたアルミナ膜を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上記のアルミナ膜の形成方法および上記の太陽電池素子によれば、例えば、開放電圧が高く、出力特性に優れた太陽電池素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るアルミナ膜の形成方法に用いられるＡＬＤ装置の一例を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を第１面側からみた平面模式図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を第２面側からみた平面模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を示す図であり、図２におけるＡ−Ａ線で切断した断面模式図である。
【図５】図５は、図４とは別の、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を示す図であり、図２におけるＡ−Ａ線で切断した断面模式図である。
【図６】図６は、図３とは別の、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を第２面側からみた平面模式図である。
【図７】図７は、図６とは別の、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の一例を第２面側からみた平面模式図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一例の部分を説明する断面拡大模式図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を説明する第１面側からみた平面模式図である。
【図１０】図１０は、図８とは別の、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一例の部分を説明する断面拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係るアルミナ膜の形成方法、およびこの形成方法によって得られたアルミナ膜を有する太陽電池素子について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面は模式的に示したものであるので、図面における各構成の寸法比および位置関係等は必ずしも正確ではない。
【００１０】
＜ＡＬＤ装置＞
原子層堆積法によって各種の基板上にアルミナ膜を形成するＡＬＤ装置について、図１を用いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、ＡＬＤ装置３０は、チャンバー３１と、チャンバー３１内に位置して例えば半導体基板１等の基板を載置する基板載置部３２と、チャンバー３１内に各種ガスを導入するガス導入機構３９と、チャンバー３１内から各種ガスを排気する排気部３６を有するガス排気機構とを備えている。ガス導入機構３９は、チャンバー３１の外部に位置して、各種ガスを導入する導入部３３および各種ガスの供給を制御する制御部３４と、導入部３３に接続されているとともに、チャンバー３１内に位置して、各種ガスをチャンバー３１内に供給できる供給部３５とを備えている。
【００１２】
チャンバー３１は、例えば半導体基板１にアルミナ膜を形成する際の反応空間を提供する機能を有しており、少なくとも上壁、側壁および底壁によって構成される真空排気可能な反応空間を有する真空容器である。このチャンバー３１の内部は、真空ポンプ（不図示）等に接続されている排気部３６によって真空排気することが可能である。チャンバー３１は、例えばステンレスまたはアルミニウム等の金属部材から構成されている。
【００１３】
基板載置部３２は、処理される基板を載置する機能を有する。なお、基板載置部３２は例えば半導体基板１の温度を調整するヒータを内蔵してもよい。この場合、基板載置部３２は温度調整機構としても機能することができる。これにより、半導体基板１の温度は例えば１００〜４００℃に、より好ましくは１５０〜３００℃に調整可能である。この基板載置部３２は、例えばステンレスまたはアルミニウム等の金属材料から構成されている。
【００１４】
複数の導入部３３は、それぞれチャンバー３１内に各種ガスを導入する機能を有する。各導入部３３の一端側には、それぞれ異なるガスを貯留するガスボンベ３８が連結されており、他端側には供給部３５が連結している。そして、各導入部３３の中間部にはマスフローメータ等からなる制御部３４が設けられている。制御部３４によって、各種ガスを適切に制御する。また、供給部３５によって、各種ガスを所望のガス流量でチャンバー３１内へ供給することができる。また、チャンバー３１内の圧力は、ガスの供給量と排気量を適宜調整することによって、所望の圧力に制御することができる。
【００１５】
またＡＬＤ装置３０には、チャンバー３１を加熱する加熱部３７を設けてもよい。これにより、チャンバー３１内の温度を調整することができる。加熱部３７としては、例えば抵抗式のヒータ等を使用できる。
【００１６】
＜アルミナ膜の形成方法＞
次に、本発明の一実施形態に係るアルミナ膜の形成方法について説明する。一例としてシリコン基板を有する太陽電池素子のパッシベーション層として用いられるアルミナ膜の形成方法について説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態に係るアルミナ膜の基本的な形成方法は、基板を準備する準備工程と、基板に、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料と酸素原子を含む酸素源材料とを用いて、ＡＬＤ法によってアルミナ膜を形成する膜形成工程とを有している。そして、膜形成工程においては、酸素源材料としてＨ２ＯおよびＯ３を用いる。
【００１８】
より具体的には、まず、シリコン基板等からなる半導体基板１を準備する。そして、準備した半導体基板１を、図１で示したＡＬＤ装置３０のチャンバー３１内に搬送して、基板載置部３２上に載置する。そして、基板載置部３２の内蔵ヒータまたは加熱部３７を用いて、半導体基板１の温度を所定の温度に調整するとともに、ガスの供給量と排気量とを調整して、チャンバー３１内の圧力を所定の圧力に調整する。半導体基板１の温度は、例えば１００〜４００℃に、より好ましくは１５０〜３００℃に調整することができる。また、チャンバー３１内の圧力は、例えば１０〜１０００Ｐａに調整することができる。
【００１９】
次に、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料を気化して、アルゴンガスまたは窒素ガス等のキャリアガスとともに０．０１５〜１秒間チャンバー３１内に供給して、半導体基板１の表面にアルミニウム源材料を吸着させる（工程Ａ）。アルミニウム源材料としては、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、アルミニウムアルコキシドまたはトリクロロアルミニウムを使用することができる。以下、アルミニウム源材料としてトリメチルアルミニウムを用いて説明する。
【００２０】
次に、チャンバー３１内に、パージガスとして窒素ガス等の不活性ガスを５〜３０秒間供給することによって、反応空間中のアルミニウム源材料を除去するとともに、基板１の表面に吸着したアルミニウム源材料のうち、原子層レベルで吸着した成分以外を除去する（工程Ｂ）。
【００２１】
次に、酸素源材料を、必要に応じてアルゴンガス、窒素ガス等のキャリアガスとともにチャンバー３１内に０．０１５〜１秒間供給して、アルミニウム源材料であるトリメチルアルミニウムのアルキル基であるＣＨ３をＣＨ４として半導体基板１の表面から除去するとともに、アルミニウムの未結合手を酸化させて、半導体基板１の表面に原子層レベルのアルミナ層を形成する（工程Ｃ）。
【００２２】
次に、パージガスとして窒素ガス等の不活性ガスをチャンバー３１内に５〜３０秒間供給することによって、反応空間中の酸素源材料を除去するとともに、半導体基板１の表面の原子層レベルのアルミナ以外を除去する（工程Ｄ）。ここで、半導体基板１の表面の原子層レベルのアルミナ以外とは、例えば、工程Ｃにおける反応に寄与しなかった酸素源材料等である。
【００２３】
そして、上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返し行なって、原子層レベルのアルミナ層を積層することによって、所定厚みのアルミナ膜を形成することができる。
【００２４】
本実施形態においては、膜形成工程は、アルミニウム源材料およびＨ２Ｏを半導体基板１に供給して第１アルミナ膜を形成する第１形成工程と、第１形成工程の後に、アルミニウム源材料およびＯ３を半導体基板１に供給して第２アルミナ膜を形成する第２形成工程とを有している。より具体的には、酸素源材料としてＨ２Ｏを使用して上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返して第１アルミナ膜を形成して（第１形成工程）、その後、酸素源材料としてＯ３を使用して上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返して第２アルミナ膜を形成する（第２形成工程）。
【００２５】
このように、成膜初期においては、酸素源材料としてＨ２Ｏを使用することによって、Ｏ３に比べて水酸基がより形成されやすくなる。そのため、成膜初期においては、半導体基板１の表面または膜表面にアルミニウム源材料がより吸着しやすくなることから、半導体基板１の表面のダングリングボンドを低減して、半導体基板１とアルミナ膜との界面状態を良好にすることができる。
【００２６】
一方、成膜後期においては、酸素源材料としてＯ３を使用することによって、Ｏ３が有するＣＨ４を分解しやすいといった特性によって、酸素源材料としてＨ２Ｏを使用した場合に、工程Ｃにおいて発生するＣＨ４を起因とした、炭素からなる不純物が大量に膜中に取り込まれるのを低減することができる。さらに、成膜後期において酸素源材料としてＯ３を使用することによって、理由は定かではないが、負の固定電荷が高いアルミナ膜を形成することができる。そのため、パッシベーション層として好適な表面再結合を低減したアルミナ膜を形成することができて、開放電圧が高く、出力特性に優れた太陽電池素子の提供が可能となる。
【００２７】
また、第１形成工程において形成された第１アルミナ膜が第１厚みの場合、第２形成工程において第１アルミナ膜の上に形成された第２アルミナ膜は、第１厚み以上である第２厚みを有することが好ましい。これにより、炭素からなる不純物をより低減したアルミナ膜を形成できるとともに、負の固定電荷が高いアルミナ膜を形成することができる。例えば、第１アルミナ膜の第１厚みは０．１〜５ｎｍ程度とし、第２アルミナ膜の第２厚みは５〜５０ｎｍ程度とすればよい。
【００２８】
また、他の実施形態として、膜形成工程において、酸素源材料としてＨ２ＯとＯ３との混合ガスを用いてもよい。このような形態であっても、半導体基板１との界面状態が良好なアルミナ膜とすることができるとともに、炭素からなる不純物のアルミナ膜への混入を低減することができる。
【００２９】
さらに、このような形態においては、例えば、上述した第１形成工程と第２形成工程とに替えて、混合ガス中におけるＨ２Ｏの質量をＯ３の質量で除した質量比率Ｒ（＝Ｈ２Ｏの質量／Ｏ３の質量）が第１比率Ｒ１である第１混合ガスを用いて、第３アルミナ膜を形成する第３形成工程と、第３形成工程の後に、混合ガス中におけるＨ２Ｏの質量をＯ３の質量で除した質量比率Ｒ（Ｈ２Ｏの質量／Ｏ３の質量）が第１比率Ｒ１未満である第２比率Ｒ２である第２混合ガスを用いて、第３アルミナ膜の上に第４アルミナ膜を形成する第４形成工程とを有してもよい。
【００３０】
より具体的には、酸素源材料として質量比率Ｒが第１比率Ｒ１である第１混合ガスを使用して、上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返して第３アルミナ膜を形成して（第３形成工程）、酸素源材料として質量比率Ｒが第２比率Ｒ２である第２混合ガスを使用して上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返して第４アルミナ膜を形成する（第４形成工程）。これは、まず、成膜初期において酸素源材料としてＯ３に比べてＨ２Ｏを主に使用することによって、成膜初期における基板とアルミナ膜との界面状態を良好にすることができる。加えて、成膜後期において酸素源材料としてＨ２Ｏに比べてＯ３を主に使用することによって、炭素からなる不純物を低減したアルミナ膜を形成することができるとともに、固定電荷が高いアルミナ膜を形成することができる。そのため、表面再結合を低減したパッシベーション層として好適に用いることができて、開放電圧が高く、出力特性に優れた太陽電池素子を製造することができる。例えば、第１比率Ｒ１は１以上として、第２比率Ｒ２は１未満とすればよい。
【００３１】
また、膜形成工程において、酸素源材料としてＨ２ＯとＯ３との混合ガスを用いる場合、混合ガス中におけるＨ２ＯとＯ３との質量比率Ｒを徐々に減少させてもよい。このとき、上述の工程Ａから工程Ｄまでの工程を含む膜形成工程を１サイクルとしたとき、具体的には次のような方法がある。
【００３２】
まず第１の方法として、例えば、質量比率Ｒは１サイクルごとに連続して減少させてもよい。
【００３３】
また、第２の方法として、例えば、１〜１０サイクルまでは同じ質量比率Ｒでアルミナ膜を形成して、次に、１１〜２０サイクルまでを前サイクル（１〜１０サイクル）よりも質量比率Ｒを減少させた条件でアルミナ膜を形成するように、質量比率Ｒを段階的に減少させてもよい。
【００３４】
また、第３の方法として、例えば、酸素源材料としてＨ２Ｏのみを使用して上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返し行なってアルミナ膜を形成して、次に、酸素源材料中のＯ３の質量比率を徐々に増大させて上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返し行ない、そして、酸素源材料としてＯ３のみを使用して上記工程Ａから工程Ｄまでの工程を繰り返し行なってアルミナ膜を形成するようにしてもよい。なお、この方法は、換言すれば、上記第１形成工程と第２形成工程との間に、上述の質量比率Ｒの大小関係を満たす成膜中期の工程を有する方法である。
【００３５】
また、膜形成工程を行なう前に、Ｈ２Ｏを０．０１５〜５秒間チャンバー３１内に供給して、半導体基板１の表面に水酸基を形成する前処理工程を行なうことが好ましい。このように、前処理工程を行なった後に、パージガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いてチャンバー３１内をパージして、アルミニウム原子を含むアルミニウム源材料を半導体基板１に吸着させる工程Ａを行なうことによって、半導体基板１とアルミナ膜との界面状態を良好にすることができて、表面再結合速度をより低減することができる。
【００３６】
また、半導体基板１として、多結晶シリコン基板を準備することが好ましい。多結晶シリコン基板は単結晶シリコン基板に比べ粒界および結晶欠陥等が多く含まれる。上述したアルミナ膜の形成方法によれば、このような粒界および結晶欠陥等を多く含む多結晶シリコン基板に対して、表面のダングリングボンドをより不活性化して、表面再結合速度をより低減したアルミナ膜を形成することができる。
【００３７】
また、工程Ｃで用いる酸素源材料としては、上述した酸素源材料以外に水素を含有させてもよい。これにより、アルミナ膜に水素が含有されやすくなり、水素パッシベーション効果を増大させることができる。
【００３８】
＜太陽電池素子＞
図２乃至図４に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子１０の全体またはその一部を示す。図２乃至図４に示すように、太陽電池素子１０は、光が入射する受光面（図４における上面）である第１面１０ａと、この第１面１０ａの裏面に相当する非受光面（図４における下面）である第２面１０ｂとを有する。また、太陽電池素子１０は、板状の多結晶シリコン基板である半導体基板１を備えている。
【００３９】
半導体基板１は、図４に示すように、例えば、一導電型の半導体層である第１半導体層（ｐ型半導体層）２と、この第１半導体層２における第１面１０ａ側に設けられた逆導電型の半導体層である第２半導体層３とを有する。そして、太陽電池素子１０は、さらに、第１半導体層２の第２面１０ｂ側に配置された、主に非晶質アルミナからなるパッシベーション層（アルミナ膜）８を備えている。
【００４０】
具体的には、太陽電池素子１０は、その第１面１０ａ側における半導体基板１（第１半導体層２および第２半導体層３）の上に、反射防止層５および第１電極６が配置されており、第１半導体層２の第２面１０ｂ側には、第３半導体層４およびパッシベーション層８が配置されており、さらにこれらの上に第２電極７が配置されている。
【００４１】
上述したように、半導体基板１は、第１半導体層２と、第１半導体層２の第１面１０ａ側に設けられた第２半導体層３とを備えている。
【００４２】
上述したように、第１半導体層２としては、ｐ型を呈する板状の半導体を用いることができる。第１半導体層２を構成する半導体としては、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられる。第１半導体層２の厚みは、例えば、２５０μｍ以下、さらには１５０μｍ以下とすることができる。第１半導体層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。第１半導体層２がｐ型を呈するようにする場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンまたはガリウムを用いることができる。
【００４３】
第２半導体層３は、本実施形態では第１半導体層２とｐｎ接合を形成する半導体層である。第２半導体層３は、第１半導体層２とは逆の導電型、すなわち、ｎ型を呈する層であり、第１半導体層２における第１面１０ａ側に設けられている。第１半導体層２がｐ型の導電型を呈するシリコン基板において、例えば、第２半導体層３はシリコン基板における第１面１０ａ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。
【００４４】
図４に示すように、半導体基板１における第１面１ｃ側には、第１凹凸形状１ａが設けられている。第１凹凸形状１ａの凸部の高さは０．１〜１０μｍ、凸部の幅は０．１〜２０μｍ程度である。第１凹凸形状１ａの形状は、図４に示すように断面において角になったピラミッド形状に限定されるものではなく、例えば、凹部が略球面状である凹凸形状であってもよい。
【００４５】
なお、上記の「凸部の高さ」とは、断面において、凹部の底部を通る線を基準線として、この基準線に対して垂直な方向における、基準線から凸部の頂部までの距離のことである。また、上記の「凸部の幅」とは、断面において、前記基準線に平行な方向における、隣接する凸部の頂部間の距離のことである。
【００４６】
反射防止層５は、光の吸収を向上させるための層であり、半導体基板１における第１面１０ａ側に形成される。より具体的には、反射防止層５は、第２半導体層３における第１面１０ａ側に配置されている。また、反射防止層５は、例えば窒化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化シリコン膜、酸化マグネシウム膜、酸化インジウムスズ膜、酸化スズ膜または酸化亜鉛膜などから形成される。反射防止層５の厚みは、材料によって適宜選択可能であり、適当な入射光に対して無反射条件を実現できる厚みを採用すればよい。例えば、反射防止層５の屈折率は１．８〜２．３程度、その厚みは５００〜１２００Å程度とすることができる。また、反射防止層５が窒化シリコン膜からなる場合、パッシベーション効果も有することができる。
【００４７】
パッシベーション層８は、半導体基板１の第２面１０ｂ側に形成されている。パッシベーション層８は、例えば、主に非晶質のアルミナ膜を含む層からなる。上記構成によって、開放電圧が高く、出力特性に優れた太陽電池素子を得ることができる。この理由は、表面パッシベーション効果のみならず、水素を使用して形成した非晶質のアルミナ膜を用いることによって、アルミナ膜中に含まれる多くの水素が、半導体基板１中に拡散しやすくなり、ダングリングボンドが水素で終端されることによって、少数キャリアの表面再結合を低減できたためと推察される。また、アルミナ膜は負の固定電荷を有するので、ｐ型の半導体基板１の界面において、少数キャリアが減少する方向に界面付近のバンドが曲がることから、少数キャリアの表面再結合をさらに低減できる。ここで、非晶質のアルミナ膜とは、結晶化率が５０％未満であることをいう。この結晶化率は、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）観察により観察領域中の結晶質が占める割合から求めることができる。
【００４８】
パッシベーション層８の厚みは、例えば、３０〜１０００Å程度とすることができる。
【００４９】
また、太陽電池素子１０は、第１半導体層２とパッシベーション層８との間に酸化シリコン層９を介在させてもよい。これにより、半導体基板１の第２面１０ｂ側の表面のダングリングボンドが終端されることによって、少数キャリアの表面再結合を低減できる。さらに、シリコン基板上に直接パッシベーション層８を設けた場合に比べて、シリコン結合状態の影響によって生じるパッシベーション層８の結合状態の乱れを低減できて、界面において欠陥の少ない高品質のパッシベーション層８を形成できる。そのため、パッシベーション層８のパッシベーション効果が高まり、出力特性に優れた太陽電池素子１０を得ることができる。なお、酸化シリコン層９としては、例えば、半導体基板１の表面に５〜１００Å程度の厚さの極めて薄く形成された酸化シリコン膜を用いることができる。
【００５０】
また、パッシベーション層８のシート抵抗値ρｓを２０〜８０Ω／□としてもよい。これにより、パッシベーション層８における負の固定電荷が大きいことから、界面において少数キャリアが減少する方向に界面付近のバンドが大きく曲がる。その結果、さらに表面再結合を低減できて、より一層出力特性に優れた太陽電池素子１０を得ることができる。
【００５１】
なお、パッシベーション層８のシート抵抗値ρｓは、例えば、４端子法を用いて測定することができる。より具体的には、例えば、パッシベーション層８のシート抵抗値ρｓは、半導体基板１に形成されたパッシベーション層８の中央と角部との合計５点に測定プローブを当てて測定して得られた値の平均値とすることができる。
【００５２】
また、他の実施形態として、図５に示すように、半導体基板１は第１主面１ｃの裏面に相当する第２面１ｄ側にも、第２凹凸形状１ｂが設けられていてもよい。この場合、第２面１ｄ側の第２凹凸形状１ｂの凸部間の平均距離ｄ２を、第１面１ｃ側の第１凹凸形状１ａの凸部間の平均距離ｄ１よりも大きくすることができる。ここで、凸部間の距離ｄ１，ｄ２とは、それぞれ任意に選択した例えば３箇所以上の凸部間の距離を平均した値とする。
【００５３】
このように、第２凹凸形状１ｂの凸部間の平均距離ｄ２をより大きくすることで、半導体基板１を透過してきた光を半導体基板１へ反射させる光の量を増加させることができる。また、表面積が第２面１ｄ側が第１面１ｃ側に比べて小さくなることで、少数キャリアの表面再結合をさらに低減することができる。その結果、より一層出力特性に優れた太陽電池素子１０を得ることができる。
【００５４】
第３半導体層４は、半導体基板１の第２面１０ｂ側に形成されており、第１半導体層２と同一の導電型、すなわち、ｐ型を呈している。そして、第３半導体層４が含有するドーパントの濃度は、第１半導体層２が含有するドーパントの濃度よりも高い。すなわち、第３半導体層４中には、第１半導体層２において一導電型を呈するためにドープされるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。この第３半導体層４は、半導体基板１における第２面１０ｂの近傍で、少数キャリアの再結合による変換効率の低下を抑制する役割を有しており、半導体基板１における第２面１０ｂ側で内部電界を形成するものである。第３半導体層４は、例えば、半導体基板１の第２面１０ｂ側にボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって形成できる。このとき、第３半導体層４が含有するドーパント元素の濃度は１×１０１８〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とすることができる。第３半導体層４は、後述するように第２電極７と半導体基板１との接触部分に形成されるとよい。
【００５５】
第１電極６は、半導体基板１の第１面１０ａ側に設けられた電極であり、図２に示すように、第１出力取出電極６ａと、複数の線状の第１集電電極６ｂとを有する。第１出力取出電極６ａの少なくとも一部は、第１集電電極６ｂと交差して電気的に接続されている。第１出力取出電極６ａは、例えば、短手方向において、１．３〜２．５ｍｍ程度の幅を有している。一方、第１集電電極６ｂは線状であり、その短手方向の幅は、第１出力取出電極６ａの短手方向の幅よりも小さい。例えば、第１集電電極６ｂの短手方向の幅は、５０〜２００μｍ程度の幅を有している。また、第１集電電極６ｂは、互いに１．５〜３ｍｍ程度の間隔を空けて複数設けられている。この第１電極６の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。第１電極６は、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。
【００５６】
第２電極７は、半導体基板１の第２面１０ｂ側に設けられた電極であり、例えば、第１電極６と同様の形態である。つまり、図３に示すように、第２出力取出電極７ａと、複数の線状の第２集電電極７ｂとを有する。第２出力取出電極７ａの少なくとも一部は、第２集電電極７ｂと交差して電気的に接続されている。第２出力取出電極７ａは、例えば、短手方向において、１．３〜３ｍｍ程度の幅を有している。一方、第２集電電極７ｂは線状であり、その短手方向の幅は、第２出力取出電極７ａの短手方向の幅よりも小さい。例えば、第２集電電極７ｂの短手方向の幅は、５０〜３００μｍ程度の幅を有している。また、第２集電電極７ｂは、互いに１．５〜３ｍｍ程度の間隔を空けて複数設けられている。この第２電極７の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。第２電極７は、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストを、スクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。なお、第２電極７は第１電極６に比べて、短手方向の幅を広くすることによって、第２電極７の直列抵抗を下げることができて、太陽電池素子の出力特性を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態に係る太陽電池素子１０において、第１面１０ａ側および第２面１０ｂ側のいずれにも、上述した層以外の層が設けられていてもよい。例えば、太陽電池素子１０において、第２面１０ｂ側であってパッシベーション層８の上に、結晶質物質からなるアルミナ層が別途設けられていてもよい。すなわち、パッシベーション層８と第２電極７との間に、結晶質からなるアルミナ層が設けられていてもよい。
【００５８】
＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１０の製造方法の一例について詳細に説明する。
【００５９】
まず、第１半導体層（ｐ型半導体層）２を有する半導体基板（多結晶シリコン基板）１の基板準備工程について説明する。半導体基板１は、例えば、既存の鋳造法などによって形成される。なお、以下では、半導体基板１として、ｐ型を呈する多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
【００６０】
最初に、例えば鋳造法によって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。その後、半導体基板１の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を清浄するために、半導体基板１の表面をＮａＯＨ、ＫＯＨ、フッ酸またはフッ硝酸などの溶液でごく微量エッチングしてもよい。
【００６１】
次に、半導体基板１の第１面１ｃに第１凹凸形状１ａを形成する。この第１凹凸形状１ａは、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液もしくはフッ硝酸等の酸溶液を使用したウエットエッチング方法、またはＲＩＥ等を使用したドライエッチング方法を用いて形成することができる。また、第２面１ｄに第２凹凸形状１ｂを形成する場合には、上記第１凹凸形状１ａと同様の方法で第２凹凸形状１ｂを形成することができる。なお、このとき、ウエットエッチング方法を用いて、半導体基板１の少なくとも第２面１ｄ側に第２凹凸形状１ｂを形成した後、ドライエッチング方法を用いて第１面１ｃ側に第１凹凸形状１ａを形成する。これにより、第２面１ｄ側の第２凹凸形状１ｂの凸部間の平均距離ｄ２を、第１面１ｃ側の第１凹凸形状１ａの凸部間の平均距離ｄ１よりも大きくすることができる。
【００６２】
次に、上記工程によって形成された第１凹凸形状１ａを有する半導体基板１の第１面１ｃに対して、第２半導体層３を形成する工程を行なう。具体的には、第１凹凸形状１ａを有する半導体基板１における第１面１０ａ側の表層内にｎ型の第２半導体層３を形成する。
【００６３】
この第２半導体層３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、または、ガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散源とした気相熱拡散法などによって形成される。第２半導体層３は０．２〜２μｍ程度の深さで、４０〜２００Ω／□程度のシート抵抗値を有するように形成される。例えば、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６００〜８００℃程度の温度において、半導体基板１を５〜３０分程度熱処理して、燐ガラスを半導体基板１の表面に形成する。その後、アルゴンまたは窒素等の不活性ガス雰囲気中で８００〜９００℃程度の高い温度において、半導体基板１を１０〜４０分間程度熱処理することによって、燐ガラスから半導体基板１にリンが拡散して、半導体基板１の第１面１０ａ側に第２半導体層３が形成される。
【００６４】
次に、上記第２半導体層３の形成工程において、第２面１０ｂ側にも第２半導体層３が形成された場合には、第２面１０ｂ側に形成された第２半導体層３のみをエッチングして除去する。これにより、第２面１０ｂ側にｐ型の導電型領域を露出させる。例えば、フッ硝酸溶液に半導体基板１における第２面１０ｂ側のみを浸して第２面１０ｂ側に形成された第２半導体層３を除去する。その後に、第２半導体層３を形成する際に半導体基板１の表面（第１面１０ａ側）に付着した燐ガラスをエッチングして除去する。
【００６５】
このように、第１面１０ａ側に燐ガラスを残存させて第２面１０ｂ側に形成された第２半導体層３を除去することによって、燐ガラスの存在で第１面１０ａ側の第２半導体層３が除去されたり、ダメージを受けたりするのを低減することができる。
【００６６】
また、上記第２半導体層３の形成工程において、予め第２面１０ｂ側に拡散マスクを形成しておき、気相熱拡散法等によって第２半導体層３を形成して、続いて拡散マスクを除去してもよい。このようなプロセスによっても、同様の構造を形成することが可能であり、この場合には、上記した第２面１０ｂ側に第２半導体層３は形成されないため、第２面１０ｂ側の第２半導体層３を除去する工程が不要である。
【００６７】
なお、第２半導体層３の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、ｎ型の水素化アモルファスシリコン膜または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを第２半導体層３として形成してもよい。さらに、第１半導体層２と第２半導体層３との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
【００６８】
以上により、第１面１０ａ側にｎ型半導体層である第２半導体層３が配置され、且つ、表面に第１凹凸形状１ａが形成された、ｐ型半導体層の第１半導体層２を含む多結晶シリコン基板の半導体基板１を準備することができる。
【００６９】
次に、半導体基板１の第１面１０ａ側に位置している第２半導体層３の上に反射防止層５を形成する。反射防止層５は、例えば、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いて形成される。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止層５をＰＥＣＶＤ法で形成する場合であれば、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを窒素（Ｎ２）で希釈して、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させることで反射防止層５が形成される。このときの成膜室内は５００℃程度とすることができる。
【００７０】
次に、半導体基板１における第２面１０ｂ側に、アルミナ膜を有するパッシベーション層８を形成する。パッシベーション層８のアルミナ膜は、上記で説明した本実施形態のアルミナ膜の形成方法を用いて形成される。なお、半導体基板１の側面にもアルミナ膜を有するパッシベーション層８が形成されてもよい。
【００７１】
次に、第１電極６（第１出力取出電極６ａ、第１集電電極６ｂ）と第３半導体層４と第２電極７（第1層７ａ、第２層７ｂ）とを以下のようにして形成する。
【００７２】
最初に、第１電極６の形成方法について説明する。第１電極６は、例えば銀（Ａｇ）等からなる金属粉末と、有機ビヒクルと、ガラスフリットとを含有する導電性ペーストを用いて作製される。この導電性ペーストを、半導体基板１の第１面１０ａに塗布して、その後、最高温度６００〜８００℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって第１電極６を形成する。導電性ペーストの塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。この塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥してもよい。なお、第１電極６は、第１出力取出電極６ａと第１集電電極６ｂとを有するが、スクリーン印刷を用いることで、第１取出電極６ａと第１集電電極６ｂとを１つの工程で形成することができる。
【００７３】
次に、第３半導体層４の形成方法について説明する。ガラスフリットを含有したアルミニウムペーストをパッシベーション層８の上に直接、所定領域に塗布する。そして、最高温度が６００〜８００℃の高温の熱処理を行なうファイヤースルー法によって、塗布されたペースト成分がパッシベーション層８を突き破り、半導体基板１の第２面１０ｂ側に第３半導体層４が形成される。このとき、第３半導体層４の上にアルミニウム層（不図示）が形成される。第３半導体層４の形成領域としては、例えば、第２面１０ｂのうち第２電極７が形成される領域内において、２００μｍ〜１ｍｍの間隔でポイント状に形成される。なお、第３半導体層４の上に形成されたアルミニウム層は、第２電極７を形成する前に除去してもよいし、そのまま、第２電極７として使用することもできる。
【００７４】
次に、第２電極７について説明する。第２電極７は、例えば銀（Ａｇ）等からなる金属粉末と、有機ビヒクルと、ガラスフリットとを含有する導電性ペーストを用いて作製される。この導電性ペーストを半導体基板１の第２面１０ｂ側に塗布して、その後、最高温度５００〜７００℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって、第２電極７を形成する。導電性ペーストの塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。導電性ペーストの塗布後、所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥してもよい。なお、第２電極７は、第２出力取出電極７ａと第２集電電極７ｂとを有するが、スクリーン印刷を用いることで、第２取出電極７ａと第２集電電極７ｂとを１つの工程で形成することができる。
【００７５】
なお、上述したように、導電性ペーストの印刷・焼成によって第１電極６および第２電極７を形成する形態を例示したが、これらの電極は蒸着もしくはスパッタリング等の薄膜形成法、またはメッキ形成法を用いて形成することも可能である。
【００７６】
以上のようにして、太陽電池素子１０を作製することができて、太陽電池素子１０は、上述したアルミナ膜からなるパッシベーション層８を有するので、少数キャリアの表面再結合速度が小さいことから、開放電圧が高く、出力特性に優れている。
【００７７】
＜変形例＞
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、多くの修正および変更を加えることができる。
【００７８】
例えば、パッシベーション層８を形成する前に第３半導体層４を形成してもよい。この場合、パッシベーション層８の形成工程の前に、第２面１０ｂにおける所定領域にボロンまたはアルミニウムを拡散すればよい。ボロンは三臭化ボロン（ＢＢｒ３）を拡散源とした熱拡散法を用いて、半導体基板１を温度８００〜１１００℃程度で加熱することによって拡散される。また、第３半導体層４は、例えば薄膜技術を用いて、ｐ型の水素化アモルファスシリコン膜、または微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成したものとしてもよい。さらに、半導体基板１と第３半導体層４との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
【００７９】
また、反射防止層５およびパッシベーション層８を形成する順序は、上述した順序と逆であっても構わない。
【００８０】
また、反射防止層３およびパッシベーション層８を形成する前に、半導体基板１を洗浄してもよい。洗浄工程としては、例えば、フッ酸処理、ＲＣＡ洗浄（米国ＲＣＡ社が開発した洗浄法であり、高温・高濃度の硫酸・過酸化水素水、希フッ酸（室温）、アンモニア水・過酸化水素水、または、塩酸・過酸化水素水などによる洗浄方法）および該洗浄後のフッ酸処理、またはＳＰＭ（Sulfuric Acid/Hydrogen Peroxide/Water Mixture）洗浄および該洗浄後のフッ酸処理等による洗浄方法を用いることができる。
【００８１】
また、反射防止層５およびパッシベーション層８を形成する前に、酸化シリコン層９を形成してもよい。この酸化シリコン層９は、硝酸酸化法によって、フッ酸処理等で半導体基板１に形成されている自然酸化膜を除去した後に、半導体基板１を硝酸溶液または硝酸蒸気で処理することで、半導体基板１の第２面１０ｂ側に５〜１００Å程度の厚さを有する層として形成してもよい。このように、第２面１０ｂ側に薄い酸化シリコン層９を形成することによって、パッシベーション効果をさらに高めることができる。より具体的には、半導体基板１を、濃度６０質量％以上の加熱した硝酸溶液内に浸漬する、または、濃度６０質量％以上の硝酸を沸騰するまで加熱して発生した硝酸蒸気内に保持することによって、半導体基板１の表面に酸化シリコン層９を形成することができる。なお、このとき用いる硝酸溶液の温度は沸点よりも少し低い温度、例えば、１００℃以上とすることができる。また、処理時間については、所定の厚みの酸化シリコン層９が形成されるように適宜選択すればよい。硝酸酸化法は熱酸化法に比べ処理温度が非常に低く、ウエット処理で行なうことができることから、洗浄工程を行なった後に続けて硝酸酸化法を行なうことによって、表面の汚れを低減した状態でパッシベーション層８を形成することができる。
【００８２】
また、第２電極７と半導体基板１（第３半導体層４）とのコンタクト領域は、上述したポイント形状に限らず、例えば、第２集電電極７ｂの全領域に線状に形成してもよい。また、第２電極７の形状は上述した格子状に限らず、図６に示すように、第２集電電極７ｂの少なくとも一部を除去して、それぞれ分離した第２集電電極７ｂが第２出力取出電極７ａと接続されるように形成してもよい。
【００８３】
また、図７に示すように、第２電極７は円形状に形成されてもよい。この場合、複数の太陽電池素子１０を接続する際に導電性シート等の配線部材で円形状に形成された第２電極７を接続するようにしてもよい。また、このときの円形状の第２電極７と導電性シートとの接続方法としては、導電性接着剤または半田ペーストが用いられる。また、第２電極７を半導体基板１の略全面に形成してもよい。この場合、第２電極７によって半導体基板１およびパッシベーション層８を透過してきた光のうち、再度、半導体基板１へ反射する光の量を多くすることができる。なお、このとき、第２電極７は銀等の反射率の高い金属を用いることができる。
【００８４】
また、パッシベーション層８を形成する工程の後の任意の工程において、水素を含んだガスを用いてアニール処理を行なうことで、さらに、半導体基板１の裏面（第２面１０ｂ）における再結合速度を低下させることが可能である。
【００８５】
また、半導体基板１としてｎ型の導電型を呈する多結晶シリコン基板を用いて太陽電池素子を作製する場合には、第２半導体層３がｐ型を呈するため、半導体基板１の第１面１０ａ側にアルミナ膜からなるパッシベーション層８を形成することによって、上述した本実施形態の効果を期待することができる。
【００８６】
また、本実施形態においては、パッシベーション層８としてアルミナ膜からなる単層を用いたが、パッシベーション層８の層構造はこれに限らない。例えば、パッシベーション層８として、上述のアルミナ膜に加えて窒化膜を有する多層としてもよい。このような形態であっても、上述した効果を期待することができる。
【００８７】
＜太陽電池モジュール＞
本実施形態に係る太陽電池モジュール２０について、図８および図９を用いて、詳細に説明する。
【００８８】
太陽電池モジュール２０は、上述した本実施形態の太陽電池素子１０を１つ以上備えている。具体的には、太陽電池モジュール２０においては、上記太陽電池素子１０が複数電気的に接続されている。
【００８９】
単独の太陽電池素子１０の電気出力が小さい場合など、複数の太陽電池素子１０を直列および並列に接続することで太陽電池モジュール２０が構成される。この太陽電池モジュール２０を複数個組み合わせることによって、実用的な電気出力の取り出しが可能となる。
【００９０】
図８に示すように、太陽電池モジュール２０は、例えば、ガラスなどの透明部材２２と、透明のＥＶＡなどからなる表側充填材２４と、複数の太陽電池素子１０と、これら複数の太陽電池素子１０を接続する配線部材２１と、ＥＶＡなどからなる裏側充填材２５と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）等の材料からなり、単層または積層構造の裏面保護材２３と、を主として備える。
【００９１】
隣接する太陽電池素子１０同士は、一方の太陽電池素子１０の第１電極６と他方の太陽電池素子１０の第２電極７とが配線部材２１によって接続されることで、互いに電気的に直列に接続されている。
【００９２】
配線部材２１としては、例えば、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆された部材が用いられる。
【００９３】
また、直列接続された複数の太陽電池素子１０のうち、最初の太陽電池素子１０と最後の太陽電池素子１０の電極の一端は、各々、出力取出部である端子ボックス２７に、出力取出配線２６によって接続される。また、図８では図示を省略しているが、図９に示すように、太陽電池モジュール２０は、例えばアルミニウムなどからなる枠２８を備えていてもよい。
【００９４】
また、太陽電池モジュール２０は、図１０に示すように、太陽電池素子１０の第２面１０ｂ側に高反射率の反射シート２９をさらに設けてもよい。この場合、高機能の裏面反射構造を実現することが可能である。反射シートとしては、アルミニウム等からなる金属シートまたは白色の樹脂シート（例えば、アクリル系樹脂シート、フッ素系樹脂シートまたはポリオレフィン系樹脂シート）等を用いることができる。
【００９５】
本実施形態に係る太陽電池モジュール２０は、上述したアルミナ膜からなるパッシベーション層を有する太陽電池素子１０を備えているため、太陽電池モジュール２０は、出力特性に優れる。
【００９６】
また、裏面側充填材２５および裏面保護材２３は透明な部材で構成してもよい。このような構成にすることによって、地面等で反射、散乱した太陽光が太陽電池モジュール２０の裏面側に入射して、その光を太陽電池素子１０の第２面１０ｂ側で受光することによって、さらに太陽電池モジュールの出力特性を向上させることができる。この場合、太陽電池モジュール２０の裏面を架台等が遮らないように設置することが好ましい。また、パッシベーション層８の上に窒化シリコン膜等の反射防止層をさらに設けることにより、太陽電池モジュールの出力特性をさらに向上させることができる。
【００９７】
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
【実施例】
【００９８】
以下に、より具体的な実施例について説明する。まず、半導体基板１として、厚さが約２００μｍの多結晶シリコン基板を多数用意した。これら半導体基板１は、予めｐ型の導電型を呈するようにボロンをドープしたものを用いた。【００９９】
用意した半導体基板１の第１面１０ａ側に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて、図４に示すような第１凹凸構造１ａを形成した。【０１００】
次に、リン原子を拡散させて、シート抵抗が９０Ω／□程度となるｎ型の第２半導体層３を半導体基板１の表面に形成した。なお、第２面１０ｂ側に形成された第２半導体層３はフッ硝酸溶液で除去して、その後、第２半導体層３上に残った燐ガラスをフッ酸溶液で除去した。【０１０１】
次に、半導体基板１の第１面１０ａ側には、プラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン膜からなる反射防止層５を形成した。また、半導体基板１の第２面１０ｂ側には、図１に示すＡＬＤ装置を用いて、上述した工程Ａ〜工程Ｄまでの工程を繰り返し行なうことによって、アルミナ膜からなるパッシベーション層８を形成した。このアルミナ膜の形成条件として、半導体基板１の表面温度を２００℃に調温した。そして、工程Ａにおいては、トリメチルアルミニウムからなるアルミニウム源材料を０．５秒間供給した。また、工程Ｂにおいては、パージガスとして窒素ガスを２０秒間供給した。また、工程Ｃにおいては、酸素源材料を０．５秒間供給した。さらに、工程Ｄのおいては、パージガスとして窒素ガスを２０秒間供給した。【０１０２】
そして、半導体基板１の第１面１０ａ側には、銀ペーストを図２に示すような線状パターンに塗布した。また、半導体基板１の第２面１０ｂ側には、アルミニウムペーストを図３に示すような第２集電電極７ｂのパターンに塗布した。さらに、銀ペーストを図３に示すような第２出力取出電極７ａのパターンに塗布した。その後、これらのペーストのパターンを焼成することによって、図２および図３に示すように、第３半導体層４、第１電極６および第２電極７を形成した。なお、第１電極６および第２集電電極７ｂは、ファイヤースルー法によって、それぞれ半導体基板１とコンタクトをとった。【０１０３】
このようにして、試料１〜試料４の太陽電池素子を作製した。各試料の製法における相違は、アルミナ膜の形成工程における相違であり、具体的には以下の通りとした。【０１０４】
まず、試料１においては、上述の酸素源材料としてＨ２Ｏを半導体基板１に供給してアルミナ膜を形成する第１形成工程によって厚み２ｎｍの第１アルミナ膜を形成して、第１アルミナ膜の上に酸素源材料としてＯ３を半導体基板１に供給してアルミナ膜を形成する第２形成工程によって厚み２８ｎｍの第２アルミナ膜を形成した。【０１０５】
試料２においては、アルミナ膜を形成する前にチャンバー内にＨ２Ｏを２秒間供給して半導体基板１を前処理した後に、試料１と同様の形成方法によってアルミナ膜を形成した。【０１０６】
試料３においては、酸素源材料としてＨ２Ｏのみを半導体基板１に供給して、厚さ３０ｎｍのアルミナ膜を形成した。【０１０７】
試料４においては、酸素源材料としてＯ３のみを半導体基板１に供給して、厚さ３０ｎｍのアルミナ膜を形成した。【０１０８】
試料１〜試料４のそれぞれについて、太陽電池素子の出力特性（短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦ（Fill Factor）および光電変換効率）を測定して評価した。なお、これらの太陽電池素子の出力特性の測定は、ＪＩＳ Ｃ ８９１３に基づいて、ＡＭ（Air Mass）１．５および１００ｍＷ／ｃｍ２の照射の条件下にて測定した。【０１０９】
表１に、試料１〜試料４のそれぞれの太陽電池素子出力特性の測定結果について、試料３を１００として規格化した場合の値を示す。【０１１０】
【表１】
2013002285.tif 000003
【０１１１】
表１から明らかなように、酸素源材料としてＨ２ＯおよびＯ３を半導体基板１に供給してアルミナ膜を形成した試料１、２は、酸素源材料としてＨ２Ｏのみを半導体基板１に供給してアルミナ膜を形成した試料３、および、酸素源材料としてＯ３のみを半導体基板１に供給してアルミナ膜を形成した試料４に比べて、出力特性が高いことが確認された。
【符号の説明】
【０１１２】
１      ：半導体基板
２      ：第１半導体層
３      ：第２半導体層
４      ：第３半導体層
５      ：反射防止層
６      ：第１電極
６ａ  ：第１出力取出電極
６ｂ  ：第１集電電極
７      ：第２電極
７ａ  ：第１層
７ｂ  ：第２層
８      ：パッシベーション層（アルミナ膜）
８１  ：第１領域
８２  ：第２領域
９      ：酸化シリコン層
１０    ：太陽電池素子
１０ａ：第１面
１０ｂ：第２面
３０    ：ＡＬＤ装置
３１    ：チャンバー
３２    ：基板載置部
３３    ：導入部
３４    ：制御部
３５    ：供給部
３６    ：排気部
３７    ：加熱部
【図１】
2013002285.tif 000004
【図２】
2013002285.tif 000005
【図３】
2013002285.tif 000006
【図４】
2013002285.tif 000007
【図５】
2013002285.tif 000008
【図６】
2013002285.tif 000009
【図７】
2013002285.tif 000010
【図８】
2013002285.tif 000011
【図９】
2013002285.tif 000012
【図１０】
2013002285.tif 000013
【国際調査報告】
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