(57)【要約】【課題】２つのシリコン膜の界面に酸化シリコン膜を生成することなく酸化アルミニウム膜を配することができる太陽電池の製造方法を得ること。【解決手段】太陽電池の製造方法は、基板の上に、第１の光電変換素子における上部となるべき第１のシリコン膜を形成する第１の工程と、前記第１のシリコン膜の上にアルミニウム膜を形成する第２の工程と、前記アルミニウム膜にベーマイト処理を施して水酸化酸化アルミニウム膜へ変える第３の工程と、前記水酸化酸化アルミニウム膜を熱処理して酸化アルミニウム膜へ変える第４の工程と、前記酸化アルミニウム膜の上に、前記第１の光電変換素子とバンドギャップの異なる第２の光電変換素子における下部となるべき第２のシリコン膜を形成する第５の工程とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、第１の光電変換素子における上部となるべき第１のシリコン膜を形成する第１の工程と、
前記第１のシリコン膜の上にアルミニウム膜を形成する第２の工程と、
前記アルミニウム膜にベーマイト処理を施して水酸化酸化アルミニウム膜へ変える第３の工程と、
前記水酸化酸化アルミニウム膜を熱処理して酸化アルミニウム膜へ変える第４の工程と、
前記酸化アルミニウム膜の上に、前記第１の光電変換素子とバンドギャップの異なる第２の光電変換素子における下部となるべき第２のシリコン膜を形成する第５の工程と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程では、非酸化雰囲気中で前記アルミニウム膜を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程では、８０℃以上に加熱した純水中に前記アルミニウム膜を浸す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程では、前記アルミニウム膜に水蒸気を噴射する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第４の工程では、非酸化雰囲気中で前記水酸化酸化アルミニウム膜を熱処理する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の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、太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池では、太陽光スペクトルを幅広く有効利用すべく、バンドギャップの異なる材料からなる複数の光電変換素子（サブセル）を絶縁透光性の基板上に積層したタンデム構造がとられている。
【０００３】
特許文献１には、絶縁基板上に下部電極及び下部光電変換セルを順に形成したあと、下部光電変換セルの上にＲＦスパッタリング法で透明中間層（ＡｌドープＺｎＯ膜又はＧａドープＺｎＯ膜）を形成し、透明中間層の上に上部光電変換セルを形成することにより、集積型タンデム太陽電池を製造することが記載されている。この透明中間層は、単膜比抵抗が１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ以下のものが用いられる。これにより、特許文献１によれば、上部光電変換セルから下部光電変換セルに流れるべき電流の一部が透明中間層を通って漏れてしまう問題（サイドリーク）の影響を小さくできるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、下部光電変換セルがアモルファスシリコンで形成され、透明中間層が金属酸化物で形成されることが記載されている。透明中間層は、上記の酸化亜鉛（ＺｎＯ）に代えて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で形成してもよいことが記載されている。
【０００６】
アモルファスシリコンの下部光電変換セルの上にＲＦスパッタリング法で酸化アルミニウムの透明中間層を成膜する際、原料やターゲットには必ず酸素原子が含まれている。このため、透明中間層を下部光電変換セルの上に直接成膜した場合、これら酸素原子がシリコン表面を酸化させて、下部光電変換セルと透明中間層との界面に比誘電率が極端に低い酸化シリコン層（比誘電率≒３．８）が形成される可能性が高い。この場合、下部光電変換セル（シリコン膜）と上部光電変換セル（シリコン膜）との界面における分極が十分に起こらず（エネルギーバンドの湾曲が十分に起こらず）、下部光電変換セルと上部光電変換セルとの界面における接合抵抗を下げることが困難になる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２つのシリコン膜の界面に酸化シリコン膜を生成することなく酸化アルミニウム膜を配することができる太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる太陽電池の製造方法は、基板の上に、第１の光電変換素子における上部となるべき第１のシリコン膜を形成する第１の工程と、前記第１のシリコン膜の上にアルミニウム膜を形成する第２の工程と、前記アルミニウム膜にベーマイト処理を施して水酸化酸化アルミニウム膜へ変える第３の工程と、前記水酸化酸化アルミニウム膜を熱処理して酸化アルミニウム膜へ変える第４の工程と、前記酸化アルミニウム膜の上に、前記第１の光電変換素子とバンドギャップの異なる第２の光電変換素子における下部となるべき第２のシリコン膜を形成する第５の工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２の工程において、アルミニウム膜を形成するので、その原料やターゲットに酸素原子が含まれていない。このため、アルミニウム膜を第１のシリコン膜の上に成膜した際に、第１のシリコン膜とアルミニウム膜との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。そして、第３の工程においてアルミニウム膜を水酸化酸化アルミニウム膜に変え、第４の工程において水酸化酸化アルミニウム膜を酸化アルミニウム膜に変えるので、第３の工程及び第４の工程においても、第１のシリコン膜と水酸化酸化アルミニウム膜（又は酸化アルミニウム膜）との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。これにより、２つのシリコン膜（第１のシリコン膜及び第２のシリコン膜）の界面に酸化シリコン膜を生成することなく酸化アルミニウム膜を配することができる。言い換えると、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子との界面に低誘電率の酸化シリコン膜を発生させることなく、酸化アルミニウム膜を第１の光電変換素子の上に直接形成することができる。すなわち、２つのシリコン膜の界面に酸化シリコン膜を生成することなく酸化アルミニウム膜を配することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１における薄膜シリコン太陽電池の断面構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における酸化アルミニウム膜の電圧−容量特性を評価するための電気回路を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における酸化アルミニウム膜の電圧−容量特性の評価結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１における酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性を評価するためのキャパシタ構造サンプルを示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１における酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性を評価するための電気回路を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１における酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性の評価結果の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２における酸化アルミニウム膜の電圧―容量特性の評価結果の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２における酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性の評価結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１における薄膜シリコン太陽電池１００の断面構成を、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で製造すべき薄膜シリコン太陽電池１００の断面構成を、１つのセルについて示す図である。
【００１３】
図１には、薄膜シリコン太陽電池１００の構成の一例として光電変換素子（サブセル）を３つ重ねたタンデム型の薄膜シリコン太陽電池について示している。３つの光電変換素子は、少なくとも互いに隣接する光電変換素子の間で互いにバンドギャップが異なる。すなわち、図１に示す薄膜シリコン太陽電池１００では、基板１の上に、表面透明電極層２、第１の光電変換素子３、第１の酸化アルミニウム膜４、第２の光電変換素子５、第２の酸化アルミニウム膜６、第３の光電変換素子７、裏面透明電極層８、裏面電極層９が順に積層されている。第１の光電変換素子３と第２の光電変換素子５とは、バンドギャップが異なる。第２の光電変換素子５と第３の光電変換素子７とは、バンドギャップが異なる。
【００１４】
基板１は、絶縁性を有しかつ透光性を有する物質（例えば、ガラス）で形成されている。表面透明電極層２は、導電性を有しかつ透光性を有する物質で形成されている。
【００１５】
第１の光電変換素子３は、例えばｐ−ｉ−ｎ型のフォトダイオードであり、ｐ型シリコン膜３ａ、ｉ型シリコン膜３ｂ、ｎ型シリコン膜（第１のシリコン膜）３ｃが順に積層されている。ｐ型シリコン膜３ａは、例えば、ボロンなどのｐ型不純物を含むアモルファスシリコン又は微結晶シリコン等で形成されている。ｉ型シリコン膜３ｂは、例えば、不純物を含まないアモルファスシリコン又は微結晶シリコン等で形成されている。ｎ型シリコン膜３ｃは、例えば、リンや砒素などのｎ型不純物を含むアモルファスシリコン又は微結晶シリコン等で形成されている。
【００１６】
なお、第１の光電変換素子３は、ｐ−ｎ型のフォトダイオードであってもよい。この場合、第１の光電変換素子３は、ｉ型シリコン膜３ｂが省略された構成になる。
【００１７】
第１の酸化アルミニウム膜４は、酸化アルミニウムで形成されている。酸化アルミニウムは比誘電率が比較的高い材料である（比誘電率≒１０〜１００）。第１の酸化アルミニウム膜４は、第１の光電変換素子３におけるｎ型シリコン膜（第１のシリコン膜）３ｃと第２の光電変換素子５における後述のｐ型シリコン膜（第２のシリコン膜）５ａとの界面における分極を誘起してその界面におけるエネルギーバンドをより大きく湾曲させてトンネル伝導を促進することにより、その界面における接合抵抗を低減する中間層として機能する。また、第１の酸化アルミニウム膜４は、後述のようにベーマイト処理を用いて形成された膜である。第１の酸化アルミニウム膜４を形成するための製造方法については、後述する。
【００１８】
第２の光電変換素子５は、第１の光電変換素子３と同様に、例えばｐ−ｉ−ｎ型のフォトダイオードであり、ｐ型シリコン膜（第２のシリコン膜）５ａ、ｉ型シリコン膜５ｂ、ｎ型シリコン膜（第１のシリコン膜）５ｃが順に積層されている。第２の酸化アルミニウム膜６は、第１の酸化アルミニウム膜４と同様に、ベーマイト処理を用いて形成された膜である。第３の光電変換素子７は、第１の光電変換素子３と同様に、例えばｐ−ｉ−ｎ型のフォトダイオードであり、ｐ型シリコン膜（第２のシリコン膜）７ａ、ｉ型シリコン膜７ｂ、ｎ型シリコン膜７ｃが順に積層されている。
【００１９】
裏面透明電極層８は、導電性を有しかつ透光性を有する物質で形成されている。裏面電極層９は、導電性を有する物質で形成されている。
【００２０】
ここで、仮に、ｎ型シリコン膜３ｃと第１の酸化アルミニウム膜４との界面に比誘電率が極端に低い酸化シリコン膜（比誘電率≒３．８）が形成されている場合を考える。この場合、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極が十分に誘起されず（エネルギーバンドの湾曲が十分に起こらず）、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における接合抵抗を（目標とする値まで）下げることが困難になる。
【００２１】
それに対して、実施の形態１では、図１に示すように、ｎ型シリコン膜３ｃと第１の酸化アルミニウム膜４との界面に酸化シリコン膜が形成されることなしに、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面に第１の酸化アルミニウム膜４が配されている。これにより、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を効率的に誘起することができるので、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における接合抵抗を（目標とする値まで）容易に下げることができる。なお、この点は、第２の酸化アルミニウム膜６についても同様である。
【００２２】
次に、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を、図２〜図５を用いて説明する。図２〜図５は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法における第１の酸化アルミニウム膜４を形成するための工程を中心に示している。
【００２３】
図２に示す工程では、まず、基板１の上に、表面透明電極層２を形成する。そして（第１の工程）、表面透明電極層２の上に、ｐ型シリコン膜３ａ、ｉ型シリコン膜３ｂ、ｎ型シリコン膜（第１のシリコン膜）３ｃを順に積層する。ｎ型シリコン膜３ｃは、第１の光電変換素子３における上部となるべき膜である。これにより、第１の光電変換素子３が形成される。
【００２４】
次に（第２の工程）、ｎ型シリコン膜３ｃの上に、非酸化雰囲気中でのスパッタリング法もしくは真空蒸着法により、アルミニウム膜１０を形成する。アルミニウム膜１０は、例えば、膜厚２−５ｎｍ程度でｎ型シリコン膜３ｃの表面に成膜する。
【００２５】
図３に示す工程（第３の工程）では、アルミニウム膜１０にベーマイト処理を施して水酸化酸化アルミニウム膜１４へ変える。具体的には、図３（ａ）に示すように、メータ角のガラス基板が収まる大きさの水槽１１に、８０℃以上に加熱された純水１３を満たす。そして、表面にアルミニウム膜１０が形成されたサンプル１２を浸して煮沸する。すなわち、８０℃以上に加熱した純水１３中にアルミニウム膜１０を浸して煮沸する。これにより、図３（ｂ）に示すように、アルミニウム膜１０は水酸化酸化アルミニウム膜１４に変質する（煮沸によるベーマイト処理）。
【００２６】
なお、第１の光電変換素子３の表面（すなわち、ｎ型シリコン膜３ｃの表面）はアルミニウム膜１０に覆われているため、水中酸化により自然酸化シリコン膜が発生することはない。
【００２７】
図４に示す工程（第４の工程）では、水酸化酸化アルミニウム膜１４を熱処理して酸化アルミニウム膜４へ変える。具体的には、図４（ａ）に示すように、高温純水中で煮沸したサンプル１２を非酸化雰囲気中にて２００℃で加熱する。これにより、水酸化酸化アルミニウム膜１４を酸化アルミニウム膜４に変化させる（水酸化酸化アルミニウムは２００℃以上の加熱により分解して酸化アルミニウムに変化する）。
【００２８】
なお、薄膜シリコン太陽電池における光電変換素子（アモルファスシリコン又は微結晶シリコン等）は通常、２００℃程度の基板温度下で成膜されることが多く、ここでの加熱処理が光電変換素子に与える影響（ダメージ）はほとんど無いと考えられる。
【００２９】
次に（第５の工程）、酸化アルミニウム膜４の上に、ｐ型シリコン膜（第２のシリコン膜）５ａ、ｉ型シリコン膜５ｂ、ｎ型シリコン膜（第１のシリコン膜）５ｃを順に積層する。ｐ型シリコン膜５ａは、第２の光電変換素子５における下部となるべき膜である。これにより、第２の光電変換素子５が形成される。
【００３０】
その後、上記と同様にして、酸化アルミニウム膜６、第３の光電変換素子７、裏面透明電極層８、裏面電極層９を順に積層する。第３の光電変換素子７では、ｐ型シリコン膜（第２のシリコン膜）７ａ、ｉ型シリコン膜７ｂ、ｎ型シリコン膜７ｃが順に積層されている。
【００３１】
ここで、仮に、第１の光電変換素子におけるｎ型シリコン膜の上に、スパッタリング法もしくは真空蒸着法により、酸化アルミニウム膜を直接形成する場合について考える（以下、この場合を比較例と呼ぶことにする）。この比較例では、原料やターゲットには必ず酸素原子が含まれていることになる。このため、酸化アルミニウム膜をｎ型シリコン膜の上に直接成膜した場合、これら酸素原子がｎ型シリコン膜３ｃの表面を酸化させて、ｎ型シリコン膜３ｃと酸化アルミニウム膜との界面に比誘電率が極端に低い酸化シリコン層（比誘電率≒３．８）が形成される可能性が高い。この場合、第１の光電変換素子におけるｎ型シリコン膜と第２の光電変換素子におけるｐ型シリコン膜との界面における分極が十分に起こらず（エネルギーバンドの湾曲が十分に起こらず）、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子との界面における接合抵抗を下げることが困難になる。
【００３２】
それに対して、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法によれば、第２の工程において、アルミニウム膜１０を形成する（図２参照）ので、原料やターゲットに酸素原子が含まれていない。このため、アルミニウム膜１０をｎ型シリコン膜３ｃの上に成膜した際に、ｎ型シリコン膜３ｃとアルミニウム膜１０との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。そして、第３の工程においてアルミニウム膜１０を水酸化酸化アルミニウム膜１４に変質させ、第４の工程において水酸化酸化アルミニウム膜１４を酸化アルミニウム膜４に変えるので、第３の工程及び第４の工程においても、ｎ型シリコン膜３ｃと水酸化酸化アルミニウム膜１４（又は酸化アルミニウム膜４）との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。これにより、２つのシリコン膜（ｎ型シリコン膜３ｃ、ｐ型シリコン膜５ａ）の界面に酸化シリコン膜を生成することなく酸化アルミニウム膜４を配することができる。言い換えると、上下の光電変換素子の界面に低誘電率の酸化シリコン膜を発生させることなく、酸化アルミニウム膜を光電変換素子の上に直接形成することができる。
【００３３】
したがって、第１の光電変換素子３におけるｎ型シリコン膜３ｃと第２の光電変換素子５におけるｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を効率的に誘起する（エネルギーバンドをより大きく湾曲させてトンネル伝導を促進する）ことができるので、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における接合抵抗を（目標とする値まで）容易に下げることができる。
【００３４】
また、第２の工程において、非酸化雰囲気中でアルミニウム膜１０を形成するので、この観点からも、ｎ型シリコン膜３ｃとアルミニウム膜１０との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。第４の工程において、非酸化雰囲気中で水酸化酸化アルミニウム膜１４を熱処理するので、この観点からも、ｎ型シリコン膜３ｃとアルミニウム膜１０との界面に酸化シリコン層が形成されにくい。
【００３５】
さらに、第３の工程において、８０℃以上に加熱した純水１３中にアルミニウム膜１０を浸すことにより、アルミニウム膜１０を水酸化酸化アルミニウム膜１４に変質させる。これにより、光電変換素子（ｎ型シリコン膜３ｃ）に与えるダメージを低減しながら、アルミニウム膜１０を水酸化酸化アルミニウム膜１４に変質させることができる。
【００３６】
次に、このような方法で作製した酸化アルミニウム膜の比誘電率を、図５に示すＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造のサンプルを用いて評価した。図５は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で作製した酸化アルミニウム膜の電圧−容量特性を評価するためのサンプルの構造を示す図である。
【００３７】
ここでは、上記のｎ型シリコン膜３ｃに対応する膜としてｎ型シリコン膜１６を準備し、ｎ型シリコン膜１６上に実施の形態１の製造方法と同様の方法で酸化アルミニウム膜１５を形成した後、真空蒸着法でアルミニウム電極１７を形成した。すなわち、ｎ型シリコン膜１６、酸化アルミニウム膜１５、及びアルミニウム電極１７が順に積層された構造体を実施の形態１のサンプルとした。
【００３８】
また、ｎ型シリコン膜１６上に上記の比較例と同様の方法（スパッタリング法によりｎ型シリコン膜の上に直接酸化アルミニウム膜を形成する方法）で酸化アルミニウム膜１５’を形成した後、真空蒸着法でアルミニウム電極１７’を形成した。すなわち、ｎ型シリコン膜１６、酸化アルミニウム膜１５’、及びアルミニウム電極１７’が順に積層された構造体を比較例のサンプルとした。
【００３９】
更に、図６に示す電気回路を構成し、アルミニウム電極１７に可変電圧を印加しながら容量値を測定した（Ｃ−Ｖ特性）。図６は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で作製した酸化アルミニウム膜の電圧−容量特性を評価するための電気回路を示す図である。一般にＭＩＳキャパシタのＣ−Ｖ特性を評価した場合、絶縁膜中に存在する電荷等に起因してエネルギーバンドが曲がり、Ｃ−Ｖ曲線は理想的な曲線から電圧軸に沿ってＶｆｂ（フラットバンド電圧）分だけシフトすることが知られている。ここで観察されるＶｆｂは挿入した絶縁膜の比誘電率が高いほど大きくなるので、Ｃ−Ｖ特性に現れるＶｆｂから比誘電率の評価が可能である。
【００４０】
実施の形態１のサンプル及び比較例のサンプルのそれぞれに対して、Ｃ−Ｖ特性を評価した結果を図７に示す。すなわち、図７には、実施の形態１のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５のＣ−Ｖ特性１９と、比較例のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５’のＣ−Ｖ特性１８と、理想的な酸化アルミニウム膜のＣ−Ｖ特性２０とが示されている。
【００４１】
図７において、Ｃ−Ｖ特性１８（比較例）とＣ−Ｖ特性１９（実施の形態１）とを比較した場合、フラットバンド電圧の値はＣ−Ｖ特性１９（実施の形態１）の方がより高くなっている（Ｖｆｂ２＞Ｖｆｂ１）。このことは、実施の形態１の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成したＭＩＳキャパシタ（実施の形態１のサンプル）の方が、絶縁膜（酸化アルミニウム膜）における比誘電率がより高くなっていることを示している。すなわち、実施の形態１の製造方法によれば、ｎ型シリコン膜３ｃの表面での酸化シリコンの発生が抑制され、酸化アルミニウムの保有する高い比誘電率が、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を誘起することに効率的に寄与できていることが分かる。
【００４２】
次に、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で作製した酸化アルミニウム膜を上下の光電変換素子の界面に挿入した場合における接合抵抗について評価した。図８は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で作製した酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性を評価するためのサンプルの構造を示す図である。
【００４３】
ここでは、真空蒸着法でアルミニウム電極２１を形成した後、アルミニウム電極２１の上に、実施の形態１の製造方法と同様の方法で、ｎ型シリコン膜１６、酸化アルミニウム膜１５、ｐ型シリコン膜２２を順に形成した。その後、真空蒸着法でアルミニウム電極２３を形成した。すなわち、アルミニウム電極２１、ｎ型シリコン膜１６、酸化アルミニウム膜１５、ｐ型シリコン膜２２、及びアルミニウム電極２３が順に積層された構造体を実施の形態１のサンプルとした。
【００４４】
また、真空蒸着法でアルミニウム電極２１を形成し、ｎ型シリコン膜１６を形成した後、ｎ型シリコン膜１６の上に、上記の比較例と同様の方法で酸化アルミニウム膜１５’を形成した。その後、ｐ型シリコン膜２２’を形成し、ｐ型シリコン膜２２’の上に真空蒸着法でアルミニウム電極２３’を形成した。すなわち、アルミニウム電極２１、ｎ型シリコン膜１６、酸化アルミニウム膜１５’、ｐ型シリコン膜２２’、及びアルミニウム電極２３’が順に積層された構造体を比較例のサンプルとした。
【００４５】
更に、図９に示す電気回路を構成し、構造体の下部であるアルミニウム電極２１を接地し、構造体の上部であるアルミニウム電極２３（２３’）に可変電圧を印加して、回路を流れる電流を測定した（電圧−電流特性）。図９は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により作製した酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性を評価するための電気回路を示す図である。
【００４６】
実施の形態１のサンプル及び比較例のサンプルのそれぞれに対して、電圧−電流特性を評価した結果を図１０に示す。すなわち、図１０には、実施の形態１のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５の電圧−電流特性２４と、比較例のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５’の電圧−電流特性２５とが示されている。
【００４７】
図１０において、電圧−電流特性２５（比較例）と電圧−電流特性２４（実施の形態１）とを比較した場合、所定の電圧（図中のＡ）を印加した際に流れる電流値は、実施の形態１のサンプルの方が比較例のサンプルより約１桁高くなっているのが分かる。すなわち、実施の形態１の製造方法によれば、酸化アルミニウムの保有する高い比誘電率が、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を誘起することに効率的に寄与できていることにより、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における接合抵抗を（目標とする値まで）容易に下げることができることが確認された。
【００４８】
以上のように、実施の形態１の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成したタンデム型薄膜シリコン太陽電池では、上下の光電変換素子（サブセル）間の界面抵抗を比較例の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成した場合に比べて低い値まで（例えば、約１桁）下げることが可能となる。その結果、太陽電池素子全体での発電効率を大幅に向上させることができる。
【００４９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法を、図１１を用いて説明する。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図１１は、実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法における第１の酸化アルミニウム膜を形成するための工程を示している。
【００５０】
実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、図１１に示すように、アルミニウム膜１０を水酸化酸化アルミニウム膜２１４に変質させる工程における具体的な処理が実施の形態１と異なる。すなわち、図１１（ａ）に示すように、表面にアルミニウム膜１０が形成されたサンプル２１２に高温高圧の水蒸気２６を噴射し、水酸化酸化アルミニウム膜を形成する。
【００５１】
ここでは、図１１（ｂ）に示すように、複数個の穴が設けられた噴射管２７から高温高圧の水蒸気２６を噴射しながら、噴射方向に対して水平にサンプル２１２を移動させてサンプル２１２の表面（すなわち、アルミニウム膜１０の）全体に水蒸気を噴射する。あるいは、サンプル２１２を固定し、高温高圧の水蒸気２６を噴射しながら噴射管２７を移動させてもよい。これにより、サンプル２１２の全面（すなわち、アルミニウム膜１０の全体）に高温高圧の水蒸気２６を均一に噴射するので、サンプル２１２の全面に渡って水酸化酸化アルミニウム膜２１４を均一に形成することができる（噴射によるベーマイト処理）。
【００５２】
なお、サンプル２１２の全面に渡って水酸化酸化アルミニウム膜２１４を形成した後に、図１１で示した高温高圧の水蒸気２６を噴射する設備全体を２００℃に加熱することも可能である。この場合、水酸化酸化アルミニウム膜を酸化アルミニウム膜に変質させるための加熱設備を別途に設ける必要がなくなり、生産設備にかかるコストを下げることができる。また、製造工程も短縮されるため生産コストも下げることができる。
【００５３】
次に、このような方法で作製した酸化アルミニウム膜の比誘電率を、図５と同様のＭＩＳ構造のサンプルを用いて評価した。
【００５４】
ここでは、ｎ型シリコン膜の上に実施の形態２の製造方法と同様の方法で酸化アルミニウム膜を形成した。例えば、ｎ型シリコン膜の上にアルミニウム膜を形成し、そのアルミニウム膜の上から１４０℃、０．５ＭＰａの高温高圧の水蒸気を噴射してアルミニウム膜を水酸化酸化アルミニウム膜に変え、その後、２００℃の加熱処理を施して水酸化酸化アルミニウム膜を酸化アルミニウム膜に変えた。さらに、酸化アルミニウム膜の上に、真空蒸着法でアルミニウム電極を形成した。すなわち、ｎ型シリコン膜、酸化アルミニウム膜、及びアルミニウム電極が順に積層された構造体を実施の形態２のサンプルとした。
【００５５】
実施の形態２のサンプルに対してＣ−Ｖ特性を評価した結果を、実施の形態１のサンプル及び比較例のサンプルのそれぞれに対してＣ−Ｖ特性を評価した結果とともに、図１２に示す。すなわち、図１２には、実施の形態２のサンプルにおける酸化アルミニウム膜のＣ−Ｖ特性２９が、実施の形態１のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５のＣ−Ｖ特性１９と、比較例のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５’のＣ−Ｖ特性１８とともに示されている。
【００５６】
図１２において、Ｃ−Ｖ特性１８（比較例）とＣ−Ｖ特性２９（実施の形態２）とを比較した場合、フラットバンド電圧の値はＣ−Ｖ特性２９（実施の形態２）の方がより高くなっている（Ｖｆｂ３＞Ｖｆｂ１）。このことは、実施の形態２の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成したＭＩＳキャパシタ（実施の形態２のサンプル）の方が、絶縁膜（酸化アルミニウム膜）における比誘電率がより高くなっていることを示している。すなわち、実施の形態２の製造方法によれば、ｎ型シリコン膜３ｃの表面での酸化シリコンの発生が抑制され、酸化アルミニウムの保有する高い比誘電率が、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を誘起することに効率的に寄与できていることが分かる。
【００５７】
なお、Ｃ−Ｖ特性２９（実施の形態２）をＣ−Ｖ特性１９（実施の形態１）と比較すると、ほぼ同じ大きさのフラットバンド電圧（Ｖｆｂ３≒Ｖｆｂ２）が得られているのが分かる。
【００５８】
次に、実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法で作製した酸化アルミニウム膜を上下の光電変換素子の界面に挿入した場合における接合抵抗について評価した。
【００５９】
ここでは、真空蒸着法でアルミニウム電極を形成した後、アルミニウム電極の上に、実施の形態２の製造方法と同様の方法で、ｎ型シリコン膜、酸化アルミニウム膜、ｐ型シリコン膜を順に形成した。その後、真空蒸着法でアルミニウム電極を形成した。すなわち、アルミニウム電極、ｎ型シリコン膜、酸化アルミニウム膜、ｐ型シリコン膜、及びアルミニウム電極が順に積層された構造体を実施の形態２のサンプルとした。
【００６０】
実施の形態２のサンプルに対して電圧−電流特性を評価した結果を、実施の形態１のサンプル及び比較例のサンプルのそれぞれに対して電圧−電流特性を評価した結果とともに、図１３に示す。すなわち、図１３には、実施の形態２のサンプルにおける酸化アルミニウム膜の電圧−電流特性３０が、実施の形態１のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５の電圧−電流特性２４と、比較例のサンプルにおける酸化アルミニウム膜１５’の電圧−電流特性２５とともに示されている。
【００６１】
図１３において、電圧−電流特性２５（比較例）と電圧−電流特性３０（実施の形態２）とを比較した場合、所定の電圧（図中のＡ）を印加した際に流れる電流値は、実施の形態２のサンプルの方が比較例のサンプルより約１桁高くなっているのが分かる。すなわち、実施の形態２の製造方法によれば、酸化アルミニウムの保有する高い比誘電率が、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における分極を誘起することに効率的に寄与できていることにより、ｎ型シリコン膜３ｃとｐ型シリコン膜５ａとの界面における接合抵抗を（目標とする値まで）容易に下げることができることが確認された。
【００６２】
なお、電圧−電流特性３０（実施の形態２）を電圧−電流特性２４（実施の形態１）と比較すると、ほぼ同じ挙動を示しているのが分かる。
【００６３】
以上のように、実施の形態２の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成したタンデム型の薄膜シリコン太陽電池においても、上下の光電変換素子（サブセル）間の界面抵抗を比較例の製造方法で酸化アルミニウム膜を形成した場合に比べて低い値まで（例えば、約１桁）下げることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる太陽電池の製造方法は、タンデム型の薄膜シリコン太陽電池に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１  基板
２  表面透明電極層
３  第１の光電変換素子
３ｃ  ｎ型シリコン膜
４  第１の酸化アルミニウム膜
５  第２の光電変換素子
５ａ  ｐ型シリコン膜
５ｃ  ｎ型シリコン膜
６  第２の酸化アルミニウム膜
７  第３の光電変換素子
７ａ  ｐ型シリコン膜
８  裏面透明電極層
９  裏面電極層
１０  アルミニウム膜
１１  水槽
１２、２１２  サンプル
１３  純水
１４、２１４  水酸化酸化アルミニウム膜
１５、１５’  酸化アルミニウム膜
１６  ｎ型シリコン膜
１７、１７’  アルミニウム電極
１８  比較例のサンプルのＣ−Ｖ特性
１９  実施の形態１のサンプルのＣ−Ｖ特性
２０  理想的なＣ−Ｖ特性
２１  アルミニウム電極
２２  ｐ型シリコン膜
２３  アルミニウム電極
２４  実施の形態１のサンプルの電圧−電流特性
２５  比較例のサンプルの電圧−電流特性
２６  水蒸気
２７  噴射管
２９  実施の形態２のサンプルのＣ−Ｖ特性
３０  実施の形態２のサンプルの電圧−電流特性
【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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