(57)【要約】【課題】  発電効率の良いＰＮ接合型の金属シリサイド層を有する太陽光発電モジュールを提供する。【解決手段】  発電層として多結晶シリサイド層を具備する太陽光発電モジュールであって、発電層はＮ型層とＰ型層の積層構造を有し、受光面側に設けられた層を表面層、その反対側に設けられた層を裏面層、表面層の平均結晶粒径をｄｓ、裏面層の平均結晶粒径をｄｒとしたとき、ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいことを特徴とする。多結晶シリサイド層はバリウムシリサイドまたは鉄シリサイドから選ばれる１種であることが好ましい。【選択図】  図１
2018037615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電層として多結晶シリサイド層を具備する太陽光発電モジュールであって、発電層は
Ｎ型層とＰ型層の積層構造を有し、受光面側に設けられた層を表面層、その反対側に設け
られた層を裏面層、表面層の平均結晶粒径をｄｓ、裏面層の平均結晶粒径をｄｒとしたと
き、ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいことを特徴とする太陽光発電モジュール。
【請求項２】
表面層の厚さが０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電モジ
ュール。
【請求項３】
裏面層の厚さが０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいず
れか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
表面層および裏面層となる多結晶シリサイド層は、膜厚よりも平均結晶粒径が大きいこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
表面層の上部に、表面層よりキャリア密度の大きい表面高濃度層を堆積した構造であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項６】
裏面層の下部に、裏面層よりキャリア密度の大きい裏面高濃度層を堆積したことを特徴と
する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項７】
多結晶シリサイド層はバリウムシリサイドまたは鉄シリサイドから選ばれる１種であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、概ね、太陽光発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電する太陽電池は、クリーンな電気エネルギーデバイスとして注目
を集めている。太陽電池としては、発電効率が優れていることから単結晶シリコン基板や
多結晶シリコン基板を具備する太陽電池が主に用いられている。また、コストダウンのた
め、薄膜化されたシリコン基板を具備する薄膜状アモルファスシリコン太陽電池を用いる
ことも検討されている。
【０００３】
また、シリコン系以外の太陽電池として、ガリウム、砒素、リン、ゲルマニウム、イン
ジウムなどを用いた化合物半導体系の太陽電池も提案されている。上記シリコン系太陽電
池や化合物半導体系太陽電池は、太陽光を受けるシリコン基板の大型化や化合物の合成プ
ロセスの煩雑さ等によりコストが高いため、思うように普及が進まないといった問題を有
していた。
【０００４】
そこで近年、半導体層として金属シリサイド層を具備する太陽電池が研究されている。
例えば、半導体層としてβ−ＦｅＳｉ２層を具備する太陽電池が提案されている。鉄シリ
サイドなどの金属シリサイドでは、単結晶体および多結晶体の両方を製造することができ
、シリコン系太陽電池よりも低コスト化の期待がある。また、金属シリサイド系太陽電池
は、シリコン系太陽電池では使用されない赤外線を感受して発電することからシリコン系
太陽電池よりも高い発電効率を有する太陽電池として期待されている。
国際公開番号ＷＯ２０１４／１７１１４６号公報（特許文献１）には、多結晶シリサイ
ド層の膜厚（Ｂ（μｍ））と平均結晶粒径（Ａ（μｍ））を、Ａ≧Ｂとすることが示され
ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号第２０１４／１７１１４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、多結晶シリサイド層の膜厚と平均結晶粒径を最適化することによ
り、発電効率は向上する。しかしながら、その効率は３〜５％程度である。例えば、β−
ＦｅＳｉ２は理論効率が約２０％と言われている。そのため、更なる発電効率を高めるこ
とが求められている。
特許文献１にはショットキー型の太陽光発電モジュールの発電効率が５％程度であるこ
とが示されている。ショットキー型（金属−半導体接触）では、自然酸化膜等の界面層に
存在するトラップ準位がキャリアを捕獲することにより、ショットキー障壁高さ（ショッ
トキー型の内蔵電位に相当）を低減させる。また、金属−半導体の接触界面では金属の連
続準位を経るキャリア再結合率が非常に高く、多くの電流損失がある。このため、自然酸
化し易い金属シリサイド層を使ったショットキー型太陽光発電モジュールでは、発電効率
の向上には限界があった。
一方、ＰＮ接合型では半導体−半導体接触となり、ショットキー接合に比べて、大きな
内蔵電位が得られることから、発電効率の向上が期待されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る太陽光発電モジュールは、このような問題を解決するためのものであり
、発電層として多結晶シリサイド層を具備する太陽光発電モジュールであって、発電層は
Ｎ型層とＰ型層の積層構造を有し、受光面側に設けられた層を表面層、その反対側に設け
られた層を裏面層、表面層の平均結晶粒径をｄｓ、裏面層の平均結晶粒径をｄｒとしたと
き、ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態に係る太陽光発電モジュールは、ＰＮ接合を利用している。ＰＮ接合は少数キ
ャリアを使って発電する。ＰＮ接合の向き、Ｐ型層およびＮ型層の平均結晶粒径を制御す
ることにより、少数キャリアの発生を効率的に行えるため、発電効率を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る太陽光発電モジュールの一例を示す断面図。
【図２】多結晶シリサイド層の平均結晶粒径を求めるための一例を示す図。
【図３】実施形態に係る太陽光発電モジュールの他の一例を示す断面図。
【図４】実施形態に係る太陽光発電モジュールのさらに別の一例を示す断面図。
【図５】実施形態に係る太陽光発電モジュールのさらに別の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る太陽光発電モジュールは、発電層として多結晶シリサイド層を具備する
太陽光発電モジュールであって、発電層はＮ型層とＰ型層の積層構造を有し、受光面側に
設けられた層を表面層、その反対側に設けられた層を裏面層、表面層の平均結晶粒径をｄ
ｓ、裏面層の平均結晶粒径をｄｒとしたとき、ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいことを特徴
とするものである。
図１は実施形態に係る太陽光発電モジュールの一例を示す断面図である。図１中、１は
太陽光発電モジュール、２は表面層、３は裏面層、４は裏面電極、５は表面電極、６は基
板である。
【００１１】
太陽光発電モジュールは、発電層として多結晶シリサイド層を具備している。また、多
結晶シリサイド層は、Ｎ型多結晶シリサイド層とＰ型多結晶シリサイド層の積層構造を有
している。また、表面層２と裏面層３は、どちらがＮ型、Ｐ型であっても構わない。Ｎ型
多結晶シリサイド層とＰ型多結晶シリサイド層の積層構造（いわゆるＰＮ接合）があれば
よい。そのため、受光面側がＮ型の場合は、裏面層はＰ型になる。また、受光面側がＰ型
の場合は、裏面層はＮ型になる。
ＰＮ接合型は主に少数キャリアを使って電流を流す構造である。ＰＮ接合の接合界面に
は電子や正孔の不足する空乏層が形成される。空乏層においてＮ型層は伝導電子が不足し
、正に帯電する。また、Ｐ型層は正孔が不足して、負に帯電する。ＰＮ接合型は、空乏層
を形成し易いため望ましい。
【００１２】
また、表面層の平均結晶粒径をｄｓ、裏面層の平均結晶粒径をｄｒとしたとき、ｄｓ／
ｄｒが１．０より大きいことを特徴としている。
図２に平均結晶粒径の求め方を示す。まず、多結晶シリサイド層の厚み方向において任
意の断面の拡大写真を撮影する。
Ｎ型多結晶シリサイド層の厚み方向の任意の断面の拡大写真を測定する。そこに写る個
々の結晶粒子の最大径を粒径とし、任意の３０粒の平均値を平均結晶粒径Ａ（μｍ）とす
る。また、膜厚に関しては、同様に断面の拡大写真を撮り、任意の１０か所の厚さを測定
し、その平均値を膜厚Ｂ（μｍ）とする。また、拡大写真は結晶粒子同士の粒界が分かる
程度に拡大されているものとする。また、一枚の写真（一視野）に３０粒すべてが入らな
い場合いは連続した複数の拡大写真を使うものとする。
図２では表面層を例示したが、裏面層であっても同様の方法で求めるものとする。また
、表面層の膜厚をＢｓ（μｍ）、裏面層の膜厚をＢｒ（μｍ）とする。
【００１３】
また、図２では５粒の結晶粒子が並んだ状態を模式したものである。結晶粒子同士の粒
界は、直線状、曲線状など特に限定されるものではない。また、図２に示したように金属
シリサイド結晶粒子の個々の粒径は、そこに写る結晶粒子の最大径を粒径とするので、そ
れぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が粒径となる。この作業を３０粒行い、その平均値
を求めるものである。
【００１４】
また、Ｎ型層とＰ型層の境界は、ＳＭＭ［走査型マイクロ波顕微鏡法（Scanning Micro
wave Microscopy）］またはＳＣＭ［走査型静電容量顕微鏡法（Scanning Capacitance Mi
croscopy）］またはＳＩＭＳ［二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometr
y)］により分析可能である。特に、ＳＣＭは写真のコントラストの違いによりＮ型層とＰ
型層の境界を判断し易い。
また、Ｎ型層とＰ型層の平均結晶粒径の測定は、ＴＥＭ［透過電子顕微鏡（Transmissi
on Electron Microscope）］により分析可能である。
【００１５】
実施形態に係る太陽光発電モジュールは、表面層の平均結晶粒径をｄｓ、裏面層の平均
結晶粒径をｄｒとしたとき、ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいことを特徴とするものである
。ｄｓ／ｄｒが１．０より大きいということは、裏面層３よりも表面層２の方が平均結晶
粒径が大きいことを示す。表面層は光の受光面側に設けられている。表面層の結晶が大き
いことにより、キャリア発生が多い表面付近で、電流トラップによる損失を少なく出来る
。これにより、効率向上させることができる。このため、ｄｓ／ｄｒは１．０より大きい
ことが好ましく、さらには１．３以上であることが好ましい。なお、ｄｓ／ｄｒの上限は
特に限定されるものではないが１０．０以下が好ましい。ｄｓ／ｄｒが１０．０を超えて
大きいと製造工程の制御が困難となるおそれがある。
【００１６】
また、表面層の厚さが０．２μｍ（２００ｎｍ）以下であることが好ましい。表面層は
前述の通り、光照射によりキャリア（電子または正孔）を発生する。キャリアは表面層の
表層に発生する。ＰＮ接合の接合界面に近い場所でキャリアが発生するほど光発電への寄
与が高くなる。このため、表面層の厚さは０．２μｍ以下にすることにより、発生したキ
ャリアを光発電に寄与させ易くなる。また、表面層の膜厚は、好ましい範囲は０．０１〜
０．２μｍ、さらには０．０２〜０．１μｍ（２０〜１００ｎｍ）である。表面層の膜厚
が０．０１μｍ（１０ｎｍ）未満と薄いと（表面層での）キャリアの発生量が少ないため
、発電量が少なくなるおそれがある。
また、表面層の平均結晶粒径ｄｓ（μｍ）は、膜厚Ｂｓ（μｍ）としたとき、平均結晶
粒径ｄｓ（μｍ）≧膜厚Ｂｓ（μｍ）であることが好ましい。さらに好ましくは、ｄｓ（
μｍ）≧１０Ｂｓ（μｍ）である。
【００１７】
表面層（多結晶シリサイド層）の平均結晶粒径を膜厚よりも大きくすることにより、多
結晶シリサイド層中の粒界の数を減らすことができる。金属シリサイド結晶粒子同士の粒
界はトラップサイトとなる。粒界トラップサイトは、キャリアの伝導を阻害する内部抵抗
となる。このため、粒界トラップサイトが存在すると多結晶金属シリサイド層により発電
した電気を取り出しにくくなり、結果として発電効率が低下しやすくなる。
また、裏面層（多結晶シリサイド層）の厚さが０．２μｍ以上であることが好ましい。
裏面層は光照射によりキャリア（電子または正孔）が発生する。ＰＮ接合界面は、Ｎ型層
のキャリア（電子）とＰ型層のキャリア（正孔）がお互いに引き合って消失する。消失し
た領域にはほとんどキャリア（電子および正孔）が無い状態となり、これが空乏層となる
。空乏層に光照射により、電子と正孔を発生させて発電する（光起電力効果）。この空乏
層が広いほど光起電力効果は高くなる。また、裏面層を厚くすることにより、光吸収量を
大きくすることができる。なお、裏面層の膜厚の上限は特に限定されるものではないが２
μｍ以下が好ましい。２μｍを超えて厚いと、結晶粒径サイズの制御が難しくなる。
なお、光照射すると、空乏層内ではＰ型層では電子を生じ、内部電界に従ってＮ型層の
方に移動する。また、Ｎ型層では正孔を生じ、内部電界に従ってＰ型層に移動する。これ
により、光発電が行われる。
【００１８】
また、裏面層の平均結晶粒径ｄｒ（μｍ）は、膜厚Ｂｒ（μｍ）としたとき、平均結晶
粒径ｄｒ（μｍ）≧膜厚Ｂｓ（μｍ）であることが好ましい。裏面層（多結晶シリサイド
層）の平均結晶粒径を膜厚よりも大きくすることにより、多結晶シリサイド層中の粒界の
数を減らすことができる。粒界を減らすことにより粒界トラップサイトによる影響を低減
することができる。
【００１９】
また、多結晶シリサイドは、バリウムシリサイドまたは鉄シリサイドが好ましい。また
、バリウムシリサイドはＢａＳｉ２が好ましい。また、鉄シリサイドはβ−ＦｅＳｉ２が
好ましい。バリウムシリサイドまたは鉄シリサイドは、Ｐ型、Ｎ型のどちらにもすること
ができる。
また、β−ＦｅＳｉ２は、バンドギャップＥｇが０．８５ｅＶ程度であり、直接遷移型
であるため、波長１５００ｎｍ以下の光に対し高い吸収効率を有している。ＢａＳｉ２は
、バンドギャップＥｇが１．４ｅＶ程度であり、間接遷移型であるため、波長９５０ｎｍ
以下に対し高い吸収効率を有している。β−ＦｅＳｉ２またはＢａＳｉ２を多結晶金属シ
リサイド層２に用いることにより、１５００ｎｍ以下または９５０ｎｍ以下の赤外線を発
電に利用できるようになり、一日単位でみても長い時間発電することが可能となる。平均
結晶粒径や膜厚を制御することにより、所定波長に対する高い吸収効率の良さを活かすこ
とができる。
表面層２と裏面層３は積層構造をとることにより、ＰＮ接合となる。また、表面層２の
表面には表面電極５が設けられている。また、裏面層３の裏面には裏面電極４、基板６が
設けられている。
【００２０】
表面電極５は光受光面側にあるため透明電極であることが好ましい。透明電極としては
、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  
Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＡＴＯ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：Ａ
ＺＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＧＺＯ）などが挙げられる
。これらの透明電極は波長１５００ｎｍ以下の光を透過するものである。
また、表面電極５は表面層２の表面全部を覆うように設けても良いし、表面の一部に設
けた構造であっても良い。なお、表面電極５を透明電極でないものを使うときは表面の一
部に設ける構造とする。表面の一部に設ける場合は、短冊形状などが挙げられる。また、
表面層２表面において表面電極５を設けない箇所には、酸化防止膜を設けても良い。
また、裏面電極６は導電性のある材料であれば特に限定されるものではない。また、表
面電極６は、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属材料（合金含む）が挙げられる。また、
裏面電極６はＰ型多結晶シリサイド層３の裏面全面を覆うように設けても良いし、裏面の
一部に設けた構造であっても良い。また、Ｐ型多結晶シリサイド層３の裏面電極６を設け
ない箇所に絶縁膜を設けても良い。
基板６としては、ガラス基板、絶縁性セラミック基板、金属基板などを用いることがで
きる。なお、金属基板の場合は絶縁層からなる絶縁表面を有していてもよい。
【００２１】
また、表面層２の表面に空乏層を接触させることが好ましい。これは表面層２の表面ま
で空乏層を拡げることを示すものである。表面層２の表面に空乏層を接触させるというこ
とは、表面層２の膜厚Ｂｓ（μｍ）よりも表面層２へ広がる空乏層幅Ｗｓ（μｍ）が大き
い（Ｗｓ≧Ｂｓ）ということである。多結晶シリサイド層などの半導体の表面はダングリ
ングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）の影響により電流のトラップサイトが多い。
表面に空乏層を接触させると、空乏層（内蔵電位）による電界により、キャリアの移動が
加速され、上記トラップサイトの影響を受け難くなる。その結果、電流損失が低減される
。
ここで、表面層２へ広がる空乏層幅Ｗｓは数式１に示した数式により求められる。また
、内蔵電位Ｖｂｉは数式２に示した数式により求められる。ここで、図６、図７中、εは
半導体の誘電率、qは電気素量、Ｎｓ（ｓ）は表面層２のキャリア密度、Ｎｓ（ｒ）は裏
面層３のキャリア密度、kはボルツマン係数、Tは温度、niは発電層半導体の真性キャリア
密度である。
【００２２】
【数１】
2018037615.tif 000003
【００２３】
【数２】
2018037615.tif 000004
【００２４】
また、Ｗｓ／Ｂｓは、１より大きいことが好ましく、さらに１．２以上が好ましい。な
お、Ｗｓ／Ｂｓの上限は２以下が好ましい。Ｗｓ／Ｂｓが２を超えて大きいと表面層２に
拡がる空乏層でのポテンシャルの傾き（電界）が小さくなり、内蔵電位も小さくなるため
、太陽電池として利用できる電圧が小さくなる恐れがある。
【００２５】
なお、Ｐ型層、Ｎ型層のキャリア密度の測定方法は、ＳＭＭまたはＳＩＭＳまたはＳＣ
Ｍにて行うことができる。キャリア密度は後述するようにドープする不純物量によって制
御できる。また、所定の不純物量をドープした標準試料を用いて変調信号（ｄＣ／ｄＶ）
やマイクロ波反射率の強度を比較する方法がよい。このとき、予めドープ量を変えた標準
試料を複数作製し、検量線を作成しておくことが有効である。また、不純物ドープ材を事
前にＸＰＳなどで特定しておくことも有効である。
また、ＳＭＭまたはＳＣＭで測定する場合は、試料表面を鏡面研磨（表面粗さＲａ０．
１μｍ以下）にしてから行うものとする。
【００２６】
また、表面層の上部に、表面層よりキャリア密度の大きい表面高濃度層を堆積した構造
であることが好ましい。図３に表面高濃度層を設けた構造の一例を示した。図中、１は太
陽光発電モジュール、２は表面層、３は裏面層、４は裏面電極、５は表面電極、６は基板
、７は表面高濃度層、である。
図３は、表面電極５と表面層２の間に表面高濃度層７を設けた構造である。表面高濃度
層７は表面層（多結晶シリサイド層）２上に設けられている。表面層２表面全面を覆うよ
うに設けてもよいし、表面の一部に設けても良い。多結晶シリサイド層などの半導体の表
面はダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）の影響により電流のトラップサ
イトが多い。表面層２表面にキャリア密度の高い高濃度層（表面高濃度層７）を設けると
、光電流に寄与する少数キャリアが表面（光受光面側の多結晶シリサイド層）に溜まり難
くなる。これにより少数キャリアがＰＮ接合界面に集まるため、光電流がトラップされ難
くなり効率が向上する。
また、表面高濃度層７も多結晶シリサイド層であることが好ましい。表面高濃度層７は
表面層２と同じ金属シリサイドからなることが好ましい。つまり、表面層２がＢａＳｉ２
なら、表面高濃度層７もＢａＳｉ２からなることが好ましい。また、表面層２がＮ型なら
、表面高濃度層７もＮ型になる。また、表面層２がＰ型なら、表面高濃度層７もＰ型にな
る。
【００２７】
また、表面層２のキャリア密度をＮｓ（ｓ）、表面高濃度層７のキャリア密度をＮｓ（
ｓ＋）としたとき、Ｎｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比は１０以上１０００以下であることが
好ましい。Ｎｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比が１０未満であると表面高濃度層を設ける効果
が小さい。一方、Ｎｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比が１０００を超えると、ドーピング量が
急激に変わることにより、表面層２と表面高濃度層７の界面の結晶性の悪化が起き易くな
るため好ましくない。このため、Ｎｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比は１０以上１０００以下
、さらには１００以上１０００以下であることが好ましい。また、表面高濃度層の膜厚は
５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲が好ましい。膜厚が５ｎｍ（０．００５μｍ）未満ではＮ
ｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比の制御が難しくなる。また、膜厚が２０ｎｍ（０．０２μｍ
）を超えて厚いと、Ｎｓ（ｓ＋）／Ｎｓ（ｓ）の比が１０００を超え易くなる。また、表
面高濃度層があまり厚いと内部抵抗が高くなるおそれがある。また、表面高濃度層の平均
結晶粒径も膜厚よりも大きいことが好ましい。
なお、表面層２と表面高濃度層７の境界は、ＳＥＭ−ＥＤＸ、ＨＡＡＦＤ−ＳＴＥＭ、
ＳＩＭＳによる分析で判別できる。
【００２８】
また、裏面層３の下部に、裏面層３よりキャリア密度の大きい裏面高濃度層８を堆積し
たことが好ましい。図４に、裏面層３と裏面電極４の間に裏面高濃度層８を設けた構造を
例示した。図中、１は太陽光発電モジュール、２は表面層、３は裏面層、４は裏面電極、
５は表面電極、６は基板、８は裏面高濃度層、である。
裏面高濃度層８は裏面層３の下面（裏面）に設けられている。裏面層３裏面全面を覆う
ように設けてもよいし、裏面の一部に設けても良い。多結晶シリサイド層などの半導体の
裏面もダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）の影響により電流のトラップ
サイトが多い。裏面層表面にキャリア密度の高い高濃度層（裏面高濃度層）を設けると、
光電流に寄与する少数キャリアが裏面（裏面層の基板側）に溜まり難くなる。これにより
少数キャリアがＰＮ接合界面に集まるため、光電流がトラップされ難くなり効率が向上す
る。
【００２９】
また、裏面高濃度層８も多結晶シリサイド層であることが好ましい。裏面高濃度層８は
多結晶シリサイド層であることが好ましい。また、裏面高濃度層８は裏面層３と同じ金属
シリサイドからなることが好ましい。つまり、裏面層３がＢａＳｉ２なら、裏面高濃度層
８もＢａＳｉ２からなることが好ましい。また、裏面層３がＮ型なら、裏面高濃度層８も
Ｎ型になる。また、裏面層３がＰ型なら、裏面高濃度層８もＰ型になる。
【００３０】
また、裏面層３のキャリア密度をＮｓ（ｒ）、裏面高濃度層のキャリア密度をＮｓ（ｒ
＋）としたとき、Ｎｓ（ｒ＋）／Ｎｓ（ｒ）の比は１０以上１０００以下であることが好
ましい。Ｎｓ（ｒ＋）／Ｎｓ（ｒ）の比が１０未満であると裏面高濃度層を設ける効果が
小さい。一方、Ｎｓ（ｒ＋）／Ｎｓ（ｒ）の比が１０００を超えると、ドーピング量が急
激に変わることにより、裏面層と裏面高濃度層の界面の結晶性の悪化が起き易くなるため
好ましくない。このため、Ｎｓ（ｒ＋）／Ｎｓ（ｒ）の比は１０以上１０００以下、さら
には１００以上１０００以下であることが好ましい。また、裏面高濃度層の膜厚は５ｎｍ
以上２０ｎｍ以下の範囲が好ましい。膜厚が５ｎｍ（０．００５μｍ）未満ではＮｓ（ｒ
＋）／Ｎｓ（ｒ）の比の制御が難しくなる。また、膜厚が２０ｎｍ（０．０２μｍ）を超
えて厚いと、Ｎｓ（ｒ＋）／Ｎｓ（ｒ）の比が１０００を超え易くなる。また、裏面高濃
度層があまり厚いと内部抵抗が高くなるおそれがある。また、裏面高濃度層の平均結晶粒
径も膜厚よりも大きいことが好ましい。
なお、裏面層３と裏面高濃度層８の境界もＳＥＭ−ＥＤＸ、ＨＡＡＦＤ−ＳＴＥＭ、Ｓ
ＩＭＳによる分析で判別できる。
【００３１】
また、前述の表面高濃度層および裏面高濃度層は両方設けても良い。図５に、表面高濃
度層および裏面高濃度層を設けた構造を例示した。図中、１は太陽光発電モジュール、２
は表面層、３は裏面層、４は裏面電極、５は表面電極、６は基板、７は表面高濃度層、８
は裏面高濃度層、である。
表面高濃度層７および裏面高濃度層８を両方設けることにより、表面層２表面と裏面層
３裏面のダングリングボンドの影響を低減できる。
以上のような太陽光発電モジュールは、発電効率を高めることができる。また、発電層
となる多結晶シリサイド層を薄型化できる。つまり、発電層を薄型化した上で効率を向上
させることができる。
【００３２】
次に、実施形態に係る太陽光発電モジュールの製造方法について説明する。実施形態に
係る太陽光発電モジュールは上記構成を有していれば、その製造方法は限定されるもので
はないが歩留り良く得るための方法として次の方法が挙げられる。
基板６上に裏面電極４を設ける。基板６としては、ガラス基板、絶縁性セラミック基板
、金属基板などを用いることができる。なお、金属基板の場合は絶縁層からなる絶縁表面
を有していてもよい。また、裏面電極４は、導電性のある材料であれば特に限定されるも
のではない。また、裏面電極４は、必要に応じ、エッチングによりパターニング加工を行
うものとする。
【００３３】
次に、金属シリサイド層を設ける工程を行う。金属シリサイド層を設ける工程は、スパ
ッタ、蒸着などの薄膜成形工程により行う。また、蒸着においては物理蒸着、化学蒸着の
どちらでもよい。また、蒸着の一種として、分子線エピタキシー法（MBE; Molecular Bea
m Epitaxy）を用いても良い。
スパッタ、蒸着などの薄膜成形工程は、スパッタリングターゲットなどの蒸着源を用い
る。目的とする金属シリサイド組成を有する蒸着源を用いることが好ましい。また、金属
とケイ素のそれぞれの蒸着源を用いて同時スパッタ（または蒸着）して、熱処理により金
属シリサイドにしてもよい。また、熱処理工程は、基板加熱または成膜後の熱処理、もし
くはその両方実施することが挙げられる。
例えば、β−ＦｅＳｉ２膜を形成する場合は、β−ＦｅＳｉ２スパッタターゲットを用
いるか、ＦｅターゲットとＳｉターゲットの両方を用いる方法が挙げられる。ＢａＳｉ２
膜を形成する場合も、ＢａＳｉ２スパッタリングターゲットを用いる方法か、Ｂａターゲ
ットとＳｉターゲットの両方を用いる方法が挙げられる。また、金属とケイ素のそれぞれ
の蒸着源を用いて同時スパッタする場合は、金属とケイ素を交互に成膜して、熱処理する
方法も有効である。
【００３４】
また、Ｎ型またはＰ型にする際は、Ｎ型用またはＰ型用の不純物の単体またはその化合
物からなる蒸着源（不純物蒸着源）を用意する。金属シリサイドの蒸着源と不純物蒸着源
の両方を用いて多元同時スパッタ（または蒸着）する。これにより、Ｎ型またはＰ型の金
属シリサイド層とすることができる。
金属シリサイド蒸着源と不純物蒸着源を多元同時スパッタする際に、不純物蒸着源をス
パッタする量を変えることにより金属シリサイド層中の不純物ドープ量を制御することが
できる。不純物ドープ量の制御はキャリア密度の制御につながる。ドープ量が多くなれば
キャリア密度も大きくなる。
また、Ｐ型にするための不純物元素としては、周期表第１３族から選ばれる少なくとも
１つの元素が挙げられる。周期表第１３族の元素としては、Ｂ（ホウ素）、Ａｌ（アルミ
ニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｔｌ（タリウム）などが挙げられる
。また、Ｎ型にするための不純物元素としては周期表第１５族から選ばれる少なくとも１
つの元素が挙げられる。周期表第１５族の元素としては、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ａｓ
（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）などが挙げられる。また、Ｎ型にする
ための不純物としては周期律表第８族元素も挙げられる。周期律表第８族元素としては、
Ｎｉが挙げられる。
【００３５】
また、表面層、裏面層、表面高濃度層、裏面高濃度層をそれぞれ目的とする多結晶シリ
サイド層を積層していく。また、それぞれの膜厚は堆積量によって制御する。
また、それぞれの多結晶シリサイド層の平均結晶粒径を制御するためには、成膜中の温
度（成膜雰囲気の温度）、基板の温度、成膜速度によって制御することができる。例えば
、成膜中の温度を上げることにより結晶サイズを大きくすることができる。同様に、基板
の温度を高くすることによっても結晶サイズを大きくすることができる。
また、成膜速度を速くすると結晶サイズを小さくすることができる。成膜速度の制御に
は、成膜雰囲気の圧力、ビーム出力、蒸着源と基板の距離などを変えることで行うことが
できる。
また、基板加熱を行う場合は、４００℃以上１０００℃以下が好ましい。４００℃未満
では、シリサイドの結晶化の促進が少なく、結晶サイズの制御が難しい。また、１０００
℃を超えて高いと、成膜元素が蒸発を起こしやすくなり、組成比が大きくずれてしまう恐
れがある。このため、基板加熱温度は４００〜１０００℃、さらには５００〜９００℃の
範囲内であることが好ましい。
また、成膜速度は、０．１ｎｍ／ｍｉｎ以上１００ｎｍ／ｍｉｎ以下の範囲が好ましい
。成膜速度を早くしていくことにより、結晶サイズが小さくなる。一方、成膜速度が０．
１ｎｍ／ｍｉｎ未満では、成膜速度が安定せず結晶サイズの制御が困難となるおそれがあ
る。また、１００ｎｍ／ｍｉｎを超えると、成膜速度が早すぎて組成ズレが生じるおそれ
がある。このため、成膜速度は０．１ｎｍ／ｍｉｎ以上１００ｎｍ／ｍｉｎ以下、さらに
は、１ｎｍ／ｍｉｎ以上８０ｎｍ／ｍｉｎ以下が好ましい。
【００３６】
また、表面層および裏面層、必要に応じ、表面高濃度層、裏面高濃度層を形成した後、
熱処理することも有効である。この熱処理により、Ｎ型多結晶シリサイド層およびＰ型多
結晶シリサイド層の均質化を図ることができる。熱処理条件は、不活性雰囲気中または還
元性雰囲気中、３００〜９００℃、３０秒〜１時間の条件であることが好ましい。不活性
雰囲気としては、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気などが挙げられる。還元性雰囲気
としては、水素を含有した窒素ガス雰囲気などが挙げられる。９００℃を超えた高温また
は１時間を超えた長時間の熱処理を行うと基板６などに歪みが生じるおそれがある。
次に、表面電極５を形成する。表面電極５は受光面側に設けられているため、透明電極
であることが好ましい。透明電極材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉ
ｄｅ：ＩＴＯ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＡＴＯ）、ＡＺＯ（
Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＡＺＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉ
ｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＧＺＯ）などが挙げられる。
上記工程により、発電層となる多結晶シリサイド層を形成することができる。また、必
要に応じ、シリサイド層の酸化防止処理を行っても良い。また、結晶サイズの制御方法は
、成膜中の温度（成膜雰囲気の温度）、基板の温度、成膜速度は１つないし２以上を組合
せてもよい。
【００３７】
（実施例）
（実施例１〜５、比較例１）
β−ＦｅＳｉ２層を形成するために、ＦｅターゲットとＳｉターゲットを用意した。ま
た、不純物蒸着源として、Ｎ型はＮｉターゲット、Ｐ型はＡｌターゲットを用意した。
Ｆｅターゲット、Ｓｉターゲット、不純物蒸着源を用いて多元同時スパッタリング工程
を繰り返すことにより、表１に示すＰＮ接合を有する多結晶シリサイド層を形成した。こ
れにより、太陽光発電モジュールを形成した。なお、基板はガラス基板、表面電極および
裏面電極はＩＴＯ透明電極とした。
なお、表面高濃度層はＮ型（キャリア密度1019cm-3）、表面層はＮ型（キャリア密度10
17cm-3）、裏面層はＰ型（キャリア密度1017cm-3）、裏面高濃度層はＰ型（キャリア密度
1019cm-3）とした。また、比較例１は表面層と裏面層の平均結晶粒径の比（ｄｓ／ｄｒ）
＝１．０としたものである。
【００３８】
【表１】
2018037615.tif 000005
【００３９】
（実施例６〜１０、比較例２）
実施例１と同じスパッタリングターゲットを用いて、表２に示すβ−ＦｅＳｉ２層を形
成した。実施例６〜１０は、表面高濃度層はＰ型（キャリア密度1019cm-3）、表面層はＰ
型（キャリア密度1017cm-3）、裏面層はＮ型（キャリア密度1017cm-3）、裏面高濃度層は
Ｎ型（キャリア密度1019cm-3）とした。また、比較例２は表面層と裏面層の平均結晶粒径
の比（ｄｓ／ｄｒ）＝１．０としたものである。
【００４０】
【表２】
2018037615.tif 000006
【００４１】
（実施例１１〜１５、比較例３）
ＢａＳｉ２層を真空蒸着により形成するために、ＢａとＳｉの蒸着源を用意した。また
、不純物蒸着源として、Ｎ型はＳｂ（アンチモン）、Ｐ型はＢ（ホウ素）を用意した。
Ｂａ、Ｓｉと不純物の蒸着源を同時蒸着（共蒸着）させることで、表３に示すＰＮ接合
を有する多結晶シリサイド層を形成した。これにより、太陽光発電モジュールを形成した
。なお、基板はガラス基板、表面電極および裏面電極はＩＴＯ透明電極とした。
なお、表面高濃度層はＮ型（キャリア密度1019cm-3）、表面層はＮ型（キャリア密度10
17cm-3）、裏面層はＰ型（キャリア密度1017cm-3）、裏面高濃度層はＰ型（キャリア密度
1019cm-3）とした。また、比較例３は表面層と裏面層の平均結晶粒径の比（ｄｓ／ｄｒ）
＝１．０としたものである。
【００４２】
【表３】
2018037615.tif 000007
【００４３】
（実施例１６〜２０、比較例４）
実施例１１と同じ蒸着源を用いて、表４に示すＢａＳｉ２層を形成した。実施例１６〜
２０は、表面高濃度層はＰ型（キャリア密度1019cm-3）、表面層はＰ型（キャリア密度10
17cm-3）、裏面層はＮ型（キャリア密度1017cm-3）、裏面高濃度層はＮ型（キャリア密度
1019cm-3）とした。また、比較例４は表面層と裏面層の平均結晶粒径の比（ｄｓ／ｄｒ）
＝１．０としたものである。
【００４４】
【表４】
2018037615.tif 000008
【００４５】
実施例１〜２０、比較例１〜４に係る太陽光発電モジュールに対し、発電効率を測定し
た。発電効率の測定は、発光強度３０Ｗ／ｍ２、色温度５７００Ｋの太陽光スペクトル（
昼１２時の発光スペクトルに近似）を具備するＬＥＤ照明光を照射して発電効率を求めた
。その結果を表５、表６に示す。
なお、発電層膜厚は、多結晶シリサイド層（表面高濃度層、表面層、裏面層、裏面高濃
度層）の合計厚さである。
【００４６】
【表５】
2018037615.tif 000009
【００４７】
【表６】
2018037615.tif 000010
【００４８】
表から分かる通り、表面層と裏面層の平均結晶粒径の比（ｄｓ／ｄｒ）を１．０を超え
た値とすることにより発電効率が向上した。また、発電層となる多結晶シリサイド層の膜
厚を薄くしたとしても、効率改善が確認できた。
【００４９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は
、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、
発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範
囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…太陽光発電モジュール
２…表面層
３…裏面層
４…裏面電極
５…基板
６…表面電極
７…表面高濃度層
８…裏面高濃度層
Ａ、Ａ１〜Ａ５  …多結晶シリサイドの結晶粒径
Ｂ…膜厚
【図１】
2018037615.tif 000011
【図２】
2018037615.tif 000012
【図３】
2018037615.tif 000013
【図４】
2018037615.tif 000014
【図５】
2018037615.tif 000015