(57)【要約】【課題】従来よりも特性および信頼性を向上させ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。【解決手段】光電変換素子は、半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面の一部に設けられた第１のｉ型半導体膜２と、第１のｉ型半導体膜２上に設けられた第１導電型半導体膜３と、表面の他の一部に設けられた第２のｉ型半導体膜４と、第２のｉ型半導体膜４上に設けられた第２導電型半導体膜５と、を有する基体１０と、第１導電型半導体膜３上に設けられた第１電極層２１と、第１の第２導電型半導体膜５上に設けられた第２電極層２２と、を有する電極部２０と、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれたギャップ領域Ａに設けられた反射部３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の一方の表面の一部に設けられた第１のｉ型半導体膜と、
前記第１のｉ型半導体膜上に設けられた第１導電型半導体膜と、
前記表面の他の一部に設けられた第２のｉ型半導体膜と、
前記第２のｉ型半導体膜上に設けられた第２導電型半導体膜と、を有する基体と、
前記第１導電型半導体膜上に設けられた第１電極層と、
前記第２導電型半導体膜上に設けられた第２電極層と、を有する電極部と、
前記第１電極層および前記第２電極層に挟まれたギャップ領域に設けられた反射部と、を備える、光電変換素子。
【請求項２】
前記反射部は、前記ギャップ領域に設けられた絶縁層である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記絶縁層は、前記ギャップ領域に位置する前記基体の一方の表面と接する、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記反射部は、前記ギャップ領域に位置する前記基体の一方の表面に設けられた凹凸である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記凹凸は、前記半導体基板に設けられたテクスチャ構造である、請求項４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、地球環境問題の観点から、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】
太陽電池には、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（両面電極構造）のものと、裏面のみに電極が形成された構造（裏面電極構造）のものとがある。裏面電極構造の太陽電池は、受光面に電極がない分、入射される太陽光の量を増加できる点で有利である。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、裏面電極構造の太陽電池が記載されている。特許文献１に記載の太陽電池によれば、半導体基板の裏面に、ｉｎ接合およびｉｐ接合がそれぞれ形成され、ｉｎ接合上にｎ側電極が、ｉｐ接合上にｐ側電極が形成されている。この太陽電池では、半導体基板の受光面側から太陽光が入射されることにより、半導体基板の内部でキャリアが生成され、このキャリアがｐ側電極とｎ側電極とから外部に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、近年、太陽電池等の光電変換素子の技術分野においては、特性および信頼性を向上させることが強く要望されており、その検討が進められている。
【０００７】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、特性および信頼性を向上させ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】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、半導体基板と、半導体基板の一方の表面の一部に設けられた第１のｉ型半導体膜と、第１のｉ型半導体膜上に設けられた第１導電型半導体膜と、表面の他の一部に設けられた第２のｉ型半導体膜と、第２のｉ型半導体膜上に設けられた第２導電型半導体膜と、を有する基体と、第１導電型半導体膜上に設けられた第１電極層と、第２導電型半導体膜上に設けられた第２電極層と、を有する電極部と、第１電極層および第２電極層に挟まれたギャップ領域に設けられた反射部と、を備える光電変換素子を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来よりも特性および信頼性を向上させることが可能な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】
【００１０】
【図１】実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【図２】実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセル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１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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９】実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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１のヘテロ接合型バックコンタクトセル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のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【図１４】実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【図１５】実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセル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４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一例である実施の形態について説明する。なお、実施の形態の説明に用いられる図面において、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。
【００１２】
［実施の形態１］
＜光電変換素子の構成＞
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のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。
【００１３】
実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、基体１０と、電極部２０と、絶縁層からなる反射部３０とを備える。
【００１４】
基体１０は、ｎ型単結晶シリコン基板からなる半導体基板１と、半導体基板１の一方の表面（裏面）の一部に設けられた第１のｉ型半導体膜２と、第１のｉ型半導体膜２上に設けられたｐ型非晶質シリコン膜からなる第１導電型半導体膜３とを備える。また、基体１０は、半導体基板１の裏面の他の一部に設けられた第２のｉ型半導体膜４と、第２のｉ型半導体膜４上に設けられたｎ型非晶質シリコン膜からなる第１の第２導電型半導体膜５とを備える。
【００１５】
基体１０は、さらに、半導体基板１の他方の表面（受光面）に設けられた第３のｉ型半導体膜６と、第３のｉ型半導体膜６上に設けられた第２の第２導電型半導体膜７と、第２の第２導電型半導体膜７上に設けられた反射防止膜８とを備える。
【００１６】
すなわち、図１に示すように、基体１０の一方の表面（裏面）には、第１導電型半導体膜３および第１の第２導電型半導体膜５が位置しており、基体１０の他方の表面（受光面）には、反射防止膜８が位置している。
【００１７】
電極部２０は、基体１０の第１導電型半導体膜３上に設けられた第１電極層２１と、第１の第２導電型半導体膜５上に設けられた第２電極層２２とを備える。
【００１８】
反射部３０は、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれたギャップ領域Ａに設けられた絶縁層からなる。より具体的には、実施の形態１において、反射部３０は、ギャップ領域Ａであって、第１電極層２１および第２電極層２２の互いに向かい合う面と、第１電極層２１および第２電極層２２の間に位置する基体１０の裏面によって囲まれる領域に設けられる。
【００１９】
半導体基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板を好適に用いることができるが、ｎ型単結晶シリコン基板に限定されず、たとえば従来から公知の半導体基板を用いることもできる。半導体基板１の厚さは、特に限定されず、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、特に限定されず、たとえば０．１Ω・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下とすることができる。また、ｎ型不純物の不純物濃度は、たとえば、１×１０15個／ｃｍ3以上１×１０16個／ｃｍ3とすることができる。
【００２０】
第１のｉ型半導体膜２としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型半導体膜を用いることもできる。第１のｉ型半導体膜２の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２１】
なお、本明細書において「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。ｎ型不純物濃度およびｐ型不純物濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spectrometry）によって測定することができる。
【００２２】
また、本明細書において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素で終端されたものも含まれるものとする。
【００２３】
第１導電型半導体膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｐ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｐ型半導体膜を用いることもできる。なお、第１導電型半導体膜３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、ｐ型不純物の濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。第１導電型半導体膜３の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２４】
第２のｉ型半導体膜４としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型半導体膜を用いることもできる。第２のｉ型半導体膜４の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２５】
第１の第２導電型半導体膜５としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体膜を用いることもできる。なお、第１の第２導電型半導体膜５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る。第１の第２導電型半導体膜５の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２６】
第３のｉ型半導体膜６としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型半導体膜を用いることもできる。第３のｉ型半導体膜６の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２７】
第２の第２導電型半導体膜７としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるが、ｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体膜を用いることもできる。なお、第２の第２導電型半導体膜７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、ｎ型不純物の濃度は、たとえば５×１０19個／ｃｍ3程度とすることができる。また、第２の第２導電型半導体膜７の厚さは特に限定されず、たとえば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２８】
反射防止膜８としては、たとえば、酸化物層および窒化物層の少なくとも一方を用いることができる。酸化物層としては、たとえば酸化シリコン層などを用いることができる。また、窒化物層としては、たとえば窒化シリコン層などを用いることができる。したがって、反射防止膜８としては、たとえば、酸化シリコン層の単層、窒化シリコン層の単層、または酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体などを用いることができる。反射防止膜８の厚さは、たとえば１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下とすることができる。
【００２９】
第１電極層２１および第２電極層２２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、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。また、第１電極層２１および第２電極層２２の厚さは特に限定されず、たとえば０．５μｍ以下とすることができる。
【００３０】
絶縁層である反射部３０は、基体１０の受光面側から裏面側に向かう光のうち、第１電極層２１および第２電極層２２の間に到達した光を再び基体１０内に入射させるための反射材である。ここでの絶縁層とは、絶縁層の一部が第１電極層２１と接触し、絶縁層の他の一部が第２電極層２２と接触した場合であっても、これらを短絡させない程度の絶縁性を有する層を意味する。一般的に、シート抵抗値が１０００Ω／□以上であれば、上記のような短絡は抑制される。
【００３１】
反射部３０は、さらに反射性を有する。反射部３０の反射性とは、反射部３０が存在することにより、反射部３０が存在しない場合よりも、第１電極層２１および第２電極層２２の間に到達した光の反射率を上げることができる特性を意味する。したがって、たとえば、反射部３０は、第１導電型半導体膜３および第１の第２導電型半導体膜５と異なる屈折率を有していればよく、また、第１導電型半導体膜３および第１の第２導電型半導体膜５の屈折率よりも低い屈折率を有していることが好ましい。この場合、効果的に上記光の反射率を上げることができる。
【００３２】
このような絶縁性および反射性を満たす反射部３０の材料としては、樹脂、窒化物、酸化物などを挙げることができる。樹脂としては、エチレンビニルアセテートなどが好ましく、窒化物としては窒化シリコンなどが好ましく、酸化物としては酸化シリコンなどが好ましい。
【００３３】
反射部３０の厚さは特に限定されず、光の反射が可能な厚さ、換言すれば量子効果による光の抜けが起こらない程度の厚さ以上であればよい。基体１０の裏面の面内方向（図１中左右方向および紙面の表裏に貫く方向）において、反射部３０の厚さは異なってもよいが、最も薄い位置（たとえば、図１においては第１導電型半導体膜３と第１の第２導電型半導体膜５とが重なる領域上）での厚さが５ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以上であることがより好ましく、５０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。この厚さが５ｎｍ未満の場合、反射部３０の反射効果が低くなる傾向にある。また、モジュール化の容易性から、反射部３０の厚さは０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
＜光電変換素子の製造方法＞
以下、図２〜図１１の模式的断面図を参照して、実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。
【００３５】
まず、図２に示すように、半導体基板１の受光面の全面に第３のｉ型半導体膜６を形成し、第３のｉ型半導体膜６の受光面の全面に第２の第２導電型半導体膜７を形成する。
【００３６】
第３のｉ型半導体膜６の形成方法および第２の第２導電型半導体膜７の形成方法は特に限定されず、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。
【００３７】
なお、半導体基板１の受光面に第３のｉ型半導体膜６を形成する前に、半導体基板１の受光面に凹凸を形成してもよい。このような凹凸は、たとえば、半導体基板１の裏面の全面にテクスチャマスクを形成した後に、半導体基板１の受光面をテクスチャエッチングすることにより形成することができる。テクスチャマスクとしては、たとえば、窒化シリコンまたは酸化シリコンを用いることができる。また、テクスチャエッチングに用いられるエッチャントとしては、たとえば、シリコンを溶解可能なアルカリ溶液を用いることができる。
【００３８】
次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面の全面に第１のｉ型半導体膜２を形成し、第１のｉ型半導体膜２上に第１導電型半導体膜３を形成する。第１のｉ型半導体膜２のおよび第１導電型半導体膜３の形成方法は特に限定されず、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００３９】
次に、図４に示すように、半導体基板１の裏面において、第１のｉ型半導体膜２と第１導電型半導体膜３との積層体５１を残す部分にのみフォトレジスト等のエッチングマスク１２を形成する。
【００４０】
次に、図５に示すように、エッチングマスク１２をマスクとして、第１のｉ型半導体膜２と第１導電型半導体膜３との積層体５１の一部を厚さ方向にウエットエッチングする。これにより、半導体基板１の表面を露出させる。なお、エッチングマスク１２をマスクとして用いたエッチングに代えて、たとえばレーザ光の照射によって積層体５１の一部を除去してもよい。
【００４１】
次に、図６に示すように、第１導電型半導体膜３からエッチングマスク１２を完全に除去する。
【００４２】
次に、図７に示すように、半導体基板１の裏面側の露出部分を覆うように、第２のｉ型半導体膜４を形成し、第２のｉ型半導体膜４上に第１の第２導電型半導体膜５を形成する。第２のｉ型半導体膜４および第１の第２導電型半導体膜５の形成方法は特に限定されず、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００４３】
次に、図８に示すように、半導体基板１の裏面側の第２のｉ型半導体膜４と第１の第２導電型半導体膜５との積層体５２を残す部分にのみフォトレジスト等のエッチングマスク１３を形成する。
【００４４】
次に、図９に示すように、エッチングマスク１３をマスクとして、第２のｉ型半導体膜４と第１の第２導電型半導体膜５とからなる積層体５２の一部を厚さ方向にエッチングし、その後エッチングマスク１３を完全に除去することによって、第１導電型半導体膜３の一部を露出させる。
【００４５】
次に、図１０に示すように、第１導電型半導体膜３および第１の第２導電型半導体膜５のそれぞれの裏面の全面を覆うように金属層１４を形成する。金属層１４の形成方法は特に限定されず、たとえばスパッタリング法または蒸着法などを用いることができる。
【００４６】
次に、図１１に示すように、金属層１４の一部を除去して、第１電極層２１および第２電極層２２を形成する。
【００４７】
金属層１４の除去方法は特に限定されず、たとえば、第１電極層２１および第２電極層２２上にエッチングマスクを配置し、金属層１４の厚み方向にドライエッチングを行うことにより、第１電極層２１および第２電極層２２以外の金属層１４を除去することができる。また、たとえばレーザ光の照射によって、第１電極層２１および第２電極層２２を形成してもよい。
【００４８】
次に、図１２に示すように、ギャップ領域Ａのうち、第１電極層２１および第２電極層２２の互いに向かい合う面と、第１電極層２１および第２電極層２２の間に位置する基体１０の裏面によって囲まれる領域に、絶縁層からなる反射部３０を形成する。
【００４９】
反射部３０の形成方法は特に限定されず、反射部３０を構成する材料によって適宜選択することができる。たとえば、反射部３０が樹脂からなる場合、ブレード等を用いてギャップ領域Ａに樹脂を塗布してもよい。また、たとえば、反射部３０が窒化シリコンなどの窒化物からなる場合、たとえば、プラズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法などを用いて、反射部３０を容易に形成することができる。また、たとえば、反射部３０が酸化シリコンなどの酸化物からなる場合、たとえば、プラズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法などを用いることができる。
【００５０】
次に、図１に示すように、第２の第２導電型半導体膜７上に反射防止膜８を形成する。
反射防止膜８の形成方法は特に限定されず、たとえばスチーム酸化法、常圧ＣＶＤ法、ＳＯＧの塗布・焼成、プラズマＣＶＤ法または常圧ＣＶＤ法を用いることができる。具体的には、たとえば、スチーム酸化法、常圧ＣＶＤ法、ＳＯＧの塗布・焼成により酸化シリコン層を容易に形成することができ、プラズマＣＶＤ法または常圧ＣＶＤ法により窒化シリコン層を容易に形成することができる。
【００５１】
以上により、図１に示す構成である実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。
【００５２】
＜作用効果＞
実施の形態１においては、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれるギャップ領域Ａに絶縁層からなる反射部３０が設けられる。これにより、実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。これについて、従来の構成と比較しながら説明する。
【００５３】
ヘテロ接合型バックコンタクトセルに関し、特許文献１に開示されるように、半導体基板の裏面に配置されるｎ側電極とｐ側電極との間にはｉｎ接合やｉｐ接合が外部に向けて露出していた。すなわち、光電変換素子において、ｎ側電極およびｐ側電極に挟まれるギャップ領域に位置するのは、半導体基板、ｉｎ接合およびｐｎ接合といったシリコン半導体であった。
【００５４】
シリコン半導体の光の透過率は、電極を構成する金属の光の透過率と比して極めて高いため、電極が配置されていないギャップ領域は、受光面側から光電変換素子内を通過してきた光を反射する機能を有していなかった。このため、受光面側から光電変換素子内に入射した光が、光電変換素子の裏面に到達した際に、その位置がギャップ領域である場合には、その光のほとんどが光電変換素子から抜けてしまうのが現状であった。
【００５５】
これに対し、実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルによれば、ギャップ領域Ａには反射部３０が設けられているため、基体１０の受光面側から基体１０のギャップ領域Ａに位置する裏面側に到達した光を反射することができる。すなわち、ギャップ領域Ａから抜けようとする光を反射部３０によって基体１０内に反射させることができる。したがって、実施の形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、従来と比して、より効率的に光を利用することできるため、結果的に高い光電変換効率を有することができ、もって、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。
【００５６】
実施の形態１において、反射部３０は、ギャップ領域Ａの全面に設けられていることが好ましい。すなわち、反射部３０は、第１電極層２１および第２電極層２２の間に位置する基体１０の裏面の全面に設けられることが好ましい。これにより、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
実施の形態１において、反射部３０はギャップ領域Ａに位置する基体１０と接することが好ましい。すなわち、反射部３０はギャップ領域Ａに位置する基体１０の裏面と、空気層などの空間を介在することなく直接接触することが好ましい。これにより、光の反射効果を高めることができる。これは、２つの物質間に空気層などの気体を含む空間が介在する場合には、空間内で光が減衰する傾向にあるためである。
【００５８】
[実施の形態２]
＜光電変換素子の構成＞
図１３に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。
【００５９】
実施の形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、実施の形態１の反射部３０の代わりに、光電変換素子の裏面側に露出する面において段差を有する反射部３１を有することを特徴とする。なお、反射部３１に関し、その形状以外の特徴については、実施の形態１と同様であるため、その説明は繰り返さない。
【００６０】
＜光電変換素子の製造方法＞
実施の形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、実施の形態１で説明した製造方法を用い、反射部３０を設ける工程において、反射部３１の厚みを制御することにより製造することができる。たとえば、図１２に示すように、基体１０の裏面が段差を有する形状の場合には、プラズマＣＶＤ法等を用いて一定の厚みの膜を形成することにより、基体１０の裏面の形状を反映させた、段差を有する反射部３１を形成することができる。
【００６１】
＜作用効果＞
実施の形態２においては、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれるギャップ領域Ａに絶縁層からなる反射部３１が設けられ、特に、反射部３１のうちの光電変換素子の裏面側に露出する面において段差を有する。これにより、実施の形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。
【００６２】
すなわち、実施の形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルによれば、実施の形態１と同様に、ギャップ領域Ａには反射部３１が設けられているため、基体１０の受光面側から基体１０のギャップ領域Ａに位置する裏面側に到達した光を反射することができる。さらに、反射部３１のうちの光電変換素子の裏面側に露出する面は段差を有するため、この段差構造による光の乱反射が可能となる。したがって、反射部３１の反射効果がさらに向上するために、もって、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性がさらに向上する。
【００６３】
なお、実施の形態２は、反射部３０の代わりに反射部３１を有すること以外は実施の形態１と同様であるため、同様の説明については繰り返さない。
【００６４】
[実施の形態３]
＜光電変換素子の構成＞
図１４に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。
【００６５】
実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、反射部３０の代わりに、ギャップ領域Ａに位置する基体１０ａの裏面に設けられた凹凸からなる反射部３２を有することを特徴とする。
【００６６】
実施の形態３において、上記凹凸は、ギャップ領域Ａに位置する基体１０ａの裏面側に位置する部材、すなわち、半導体基板４１の裏面、第１のｉ型半導体膜２、第１導電型半導体膜３、第２のｉ型半導体膜４、および第２導電型半導体膜５のいずれかに設けられた凹凸であればよい。ただし、製造の容易性から、図１４に示すように、半導体基板４１の裏面に設けられたテクスチャ構造であることが好ましい。
【００６７】
なお、図１４においては、半導体基板４１に設けられたテクスチャ構造上に位置する各膜も、同様のテクスチャ構造を有しているが、これは、一般的な製膜方法によって各膜を形成した場合、各膜の形状はその直下に位置する半導体基板４１の裏面の形状が反映されるためである。
【００６８】
凹凸の構造は特に限定されず、たとえば、図１４に示すような三角形状の凹凸が連続する形状とすることができる。なお、図１４においては断面形状しか示されていないが、３次元的には、たとえば三角錐が複数集合している形状とすることができる。
【００６９】
また、反射部３２を構成する凹凸の深さも特に限定されず、少なくともＳＥＭ観察などの電子顕微鏡観察において、基体１０ａのうち、ギャップ領域Ａに位置する部分が他の部分よりも粗い表面形状を有していればよい。ここで、凹凸の深さとは、凹凸のうち、基体１０ａの内部側（基体１０ａの厚み方向の中心側）に最も突出する内側先端部と、内側先端部と反対方向に最も突出する外側先端部との距離（基体１０ａの厚み方向における距離）を意味する。上記距離は、半導体基板４１に凹凸が形成されている場合には、半導体基板４１のうち、内部側に最も突出する内側先端部と、内側先端部と反対方向に最も突出する外側先端部との距離である。
【００７０】
半導体基板４１に関し、その形状以外の特徴については、実施の形態１と同様であるため、その説明は繰り返さない。
【００７１】
＜光電変換素子の製造方法＞
実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、図１５に示す半導体基板４１を用いて実施の形態１で説明した製造方法（ただし、反射部３０を設ける工程は除く）を用いることにより、製造することができる。
【００７２】
図１５に示す半導体基板４１は、実施の形態１の半導体基板１の裏面のうち、第１電極層２１が配置される位置および第２電極層２２が配置される位置に挟まれるギャップ領域Ａに、テクスチャ構造５３を形成することにより準備することができる。
【００７３】
テクスチャ構造５３は、たとえば、実施の形態１の半導体基板１の受光面の全面にテクスチャマスクを形成し、さらに、半導体基板１の裏面のうち、テクスチャ構造５３を形成しない領域にテクスチャマスクを形成した後、半導体基板１の裏面をテクスチャエッチングすることにより形成することができる。テクスチャマスクとしては、たとえば、窒化シリコンまたは酸化シリコンを用いることができる。また、テクスチャエッチングに用いられるエッチャントとしては、たとえば、シリコンを溶解可能なアルカリ溶液を用いることができる。また、ギャップ領域Ａに対しレーザ光を部分的に照射することによっても形成することができる。
【００７４】
半導体基板４１を用いて、その裏面に第１のｉ型半導体膜２、第１導電型半導体膜３、第２のｉ型半導体膜４、および第１の第２導電型半導体膜５を形成した場合、テクスチャ構造５３が形成されている領域上に形成される各膜の形状は、テクスチャ構造５３の形状を反映する。したがって、最終的に、図１４に示す構成である実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。
【００７５】
＜作用効果＞
実施の形態３においては、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれるギャップ領域Ａに凹凸からなる反射部３２が設けられる。これにより、実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。
【００７６】
すなわち、実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルによれば、ギャップ領域Ａには反射部３２が設けられているため、基体１０ａの受光面側から基体１０ａのギャップ領域Ａに位置する裏面側に到達した光を反射することができる。より具体的には、光電変換素子の受光面側から基体１０ａ内に入射してこの凹凸に到達した光を乱反射させることができるため、ギャップ領域Ａから光が抜けでるのを抑制することができる。したがって、実施の形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、従来と比して、より効率的に光を利用することできるため、結果的に高い光電変換効率を有することができ、もって、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。
【００７７】
実施の形態３において、反射部３２はギャップ領域Ａの全面に設けられていることが好ましい。すなわち、第１電極層２１および第２電極層２２の間に位置する基体１０ａの裏面の全面に設けられることが好ましい。これにより、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００７８】
また、実施の形態３によれば、実施の形態１および実施の形態２と比して、構成部材が少ないため（従来の構成の光電変換素子から部品を増やす必要がないため）、製造コストを低減させることができる。
【００７９】
なお、実施の形態３は、反射部３０の代わりに反射部３２を有すること以外は実施の形態１と同様であるため、同様の説明については繰り返さない。
【００８０】
[実施の形態４]
＜光電変換素子の構成＞
図１６に、本発明の光電変換素子の一例である実施の形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。
【００８１】
実施の形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、絶縁層からなる反射部３０と、凹凸からなる反射部３２とを有することを特徴とする。すなわち、実施の形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、実施の形態１の反射部３０と、実施の形態３の反射部３２とを有する。
【００８２】
＜光電変換素子の製造方法＞
実施の形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、図１５に示す半導体基板４１を用いて実施の形態１で説明した製造方法を用いることにより、製造することができる。
【００８３】
＜作用および効果＞
実施の形態４においては、第１電極層２１および第２電極層２２に挟まれるギャップ領域Ａに、絶縁層からなる反射部３０と、凹凸からなる反射部３２が設けられる。より具体的には、実施の形態４においては、ギャップ領域Ａであって、第１電極層２１および第２電極層２２の互いに向かい合う面と、第１電極層２１および第２電極層２２の間に位置する基体１０ａの裏面によって囲まれる領域に反射部３０が設けられる。さらに、ギャップ領域Ａに位置する半導体基板４１の裏面側に設けられた凹凸からなる反射部３２が設けられる。これにより、基体１０ａの受光面側から基体１０ａのギャップ領域Ａに位置する裏面側に到達した光を反射部３２および反射部３０によって反射することができるため、もって、実施の形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性がさらに向上する。
【００８４】
以上、実施の形態１〜実施の形態４において、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とした場合について説明したが、第１導電型と第２導電型とは逆の導電型であればよく、第１導電型がｎ型となる場合には、第１導電型はｐ型となる。
【００８５】
［付記］
（１）本発明の第１の態様によれば、半導体基板と、半導体基板の一方の表面の一部に設けられた第１のｉ型半導体膜と、第１のｉ型半導体膜上に設けられた第１導電型半導体膜と、表面の他の一部に設けられた第２のｉ型半導体膜と、第２のｉ型半導体膜上に設けられた第２導電型半導体膜と、を有する基体と、第１導電型半導体膜上に設けられた第１電極層と、第２導電型半導体膜上に設けられた第２電極層と、を有する電極部と、第１電極層および第２電極層に挟まれたギャップ領域に設けられた反射部とを備える光電変換素子を提供することができる。本発明の第１の態様においては、ギャップ領域には反射部が設けられているため、基体の受光面側から基体のギャップ領域に位置する裏面側に到達した光を反射することができる。したがって、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性および信頼性が向上する。
【００８６】
（２）本発明の第１の態様においては、反射部は、ギャップ領域に設けられた絶縁層であることが好ましい。これにより、ギャップ領域における光の反射効果を高めることができる。
【００８７】
（３）本発明の第１の態様においては、反射部は、ギャップ領域に位置する基体の一方の表面に設けられた凹凸であることが好ましいこれによりギャップ領域における光を乱反射させることができる。
【００８８】
（４）本発明の第１の態様においては、凹凸は、半導体基板に設けられたテクスチャ構造であることが好ましい。これにより、所望の形状の凹凸を容易に形成することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
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】
【００９１】
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利用することができ、特に、ヘテロ接合型バックコンタクトセル等の太陽電池およびその製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，４１  半導体基板、２  第１のｉ型半導体膜、３  第１導電型半導体膜、４  第２のｉ型半導体膜、５  第１の第２導電型半導体膜、６  第３のｉ型半導体膜、７  第２の第２導電型半導体膜、８  反射防止膜、１０，１０ａ  基体、１２，１３  エッチングマスク、１４  金属層、２０  電極部、２１  第１電極層、２２  第２電極層、３０，３１，３２  反射部、５１，５２  積層体、５３  テクスチャ構造。
【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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