(57)【要約】【課題】低コスト化を可能としながらも、高効率な発電効率を実現できる光起電力装置を提供する。【解決手段】光起電力装置は、第１の導電型の結晶系半導体基材と、結晶系半導体基材の光入射側の表面全体に設けられ、結晶系半導体基材と同じ導電型である第１導電型の拡散層と、拡散層表面の全面に設けられ、厚さ１ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲の第１の絶縁層と、  第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層と、第１及び第２の絶縁層の一部に設けられた開口部を介して拡散層と接続された電極と結晶系半導体基材の前記光入射側と反対側の表面に設けられ、第１導電型と逆の第２の導電型の非結晶系半導体層と、を備え、拡散層の最大拡散濃度は、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲であり、且つ、光入射側の表面からの拡散層の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲である。【選択図】図１ｅ
2015185715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の結晶系半導体基材と、
前記結晶系半導体基材の光入射側の表面全体に設けられ、前記結晶系半導体基材と同じ導電型である第１導電型の拡散層と、
前記拡散層表面の全面に設けられ、厚さ１ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の一部に設けられた開口部を介して前記拡散層と接続された電極と、
前記結晶系半導体基材の前記光入射側と反対側の表面に設けられ、前記第１導電型と逆の第２の導電型の非結晶系半導体層と、
を備え、
前記拡散層の最大拡散濃度は、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲であり、且つ、前記光入射側の表面からの前記拡散層の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲であることを特徴とする、光起電力装置。
【請求項２】
前記結晶系半導体基材は、ｎ型のシリコンであって、前記拡散層は、ｎ型のシリコンであることを特徴とする、請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記非結晶系半導体層は、少なくとも２層からなり、前記結晶系半導体基材と接触する第１層目にｉ型のシリコン、前記第１層目と接触する第２層目にｐ型のシリコンを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光起電力装置。
【請求項４】
前記拡散層は、前記光入射側の表面からの深さが１０〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の光起電力装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする、請求項１に記載の光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光起電力装置、特に、ヘテロ接合型の光起電力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、結晶シリコン太陽電池のさらなる高効率化、かつ、製造コストダウンを両立するために、幾つもの手段が研究されている。そのうち、高効率化を実現する効果的な構造として、結晶系半導体層の表面上に非単結晶半導体層が形成された光起電力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これについて、第１の従来例として図３を用いて、以下に説明する。
【０００３】
上記特許文献１に開示された光起電力装置は、ｎ型単結晶シリコン基板１１（結晶系半導体層）の光入射側の表面上に、非単結晶半導体層１２および１３（ｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層）と透明導電膜１４とがこの順番で積層され、さらに、受光面と反対の表面には金属電極１５を形成することで、高い発電効率が得られることから、特に受光面側に示された結晶シリコン基板上の非晶質半導体層の構造は、ヘテロ接合型シリコン太陽電池構造として、学術的にも商業的にもよく知られている。
このヘテロ接合型シリコン太陽電池構造を基本構造として、高い発電効率を維持しつつ、製造コストをできるだけ下げる研究も近年、盛んになりつつあり、例えば受光面側に拡散層を用い、裏面側にヘテロ接合型シリコン太陽電池構造を用いた光起電力装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。以下、第２の従来例として説明する。
【０００４】
上記特許文献２に開示された光起電力装置は、ｎ型のアブソーバー２１（結晶半導体材料）と、アブソーバー２１の受光面とは反対側の下側面上に設けたｐ型のアモルファス半導体材料製のエミッタ２２と、アブソーバー２１とエミッタ２２との間のｉ型のアモルファス半導体材料製の中間層２３を設け、さらに、アブソーバー２１の受光面上のカバー層として、反射防止と同時に少数キャリアを反射する表面電界を形成する役割を担う透明の反射防止膜２４を設けた片面へテロ接合型の太陽電池である。
そして、透明の反射防止膜２４を貫通するコンタクト構造の下側に、かつアブソーバー２１内にキャリアを反射する領域（ｎ＋）２６を形成することで、受光面上のオーミックコンタクト構造を備えた構造としている。さらに集電極２７を形成している。また、受光面とは反対方向の面上には透明導電膜２８と集電極２９を形成している。
【０００５】
このように、片面をｐ型とｉ型のアモルファス半導体材料製の膜で構成したヘテロ接合型とし、かつ反対側の面を反射防止膜２４およびキャリアを反射する領域（ｎ＋）２６で構成した太陽電池は、低コスト化と高効率化を両立できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−１３０６７１号公報
【特許文献２】特表２００８−５３７３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１の従来例で示した光起電力装置は、セル単位の発電効率が１６．１％、であったのに対し、第２の従来例で示した光起電力装置は、セル単位の発電効率が１４．９％となり、第２の従来例で低コスト化は可能となるものの、その発電効率がまだ低いという課題があった。
【０００８】
本開示は、低コスト化を可能としながらも、高効率な発電効率を実現できる光起電力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る光起電力装置は、第１の導電型の結晶系半導体基材と、
前記結晶系半導体基材の光入射側の表面全体に設けられ、前記結晶系半導体基材と同じ導電型である第１導電型の拡散層と、
前記拡散層表面の全面に設けられ、厚さ１ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の一部に設けられた開口部を介して前記拡散層と接続された電極と、
前記結晶系半導体基材の前記光入射側と反対側の表面に設けられ、前記第１導電型と逆の第２の導電型の非結晶系半導体層と、
を備え、
前記拡散層の最大拡散濃度は、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲であり、且つ、前記光入射側の表面からの前記拡散層の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、低コスト化を可能としながらも、１８．５％と高い発電効率を実現する光起電力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】ｎ型の高濃度拡散層を形成する工程を示す概略断面図である。
【図１ｂ】表面側に極薄のシリコン酸化膜を形成する工程を示す概略断面図である。
【図１ｃ】裏面側に非結晶質シリコン層を形成すると共に、受光面側に反射防止膜としてのＳｉＮ膜を形成する工程を示す概略断面図である。
【図１ｄ】裏面側に電極としてのＩＴＯ膜７を形成すると共に、受光面側のＳｉＮ膜を部分的に除去する工程を示す概略断面図である。
【図１ｅ】銀電極を形成して、光起電力装置を得る工程を示すと共に、本開示の実施の形態１に係る光起電力装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本開示の光起電力装置について、デバイスシミュレーションにより求めた拡散層の不純物濃度及び拡散層の深さと発電効率との関係を示す概略図である。
【図３】第１の従来例における光起電力装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】第２の従来例におけるヘテロ接合太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の第１態様に係る光起電力装置は、第１の導電型の結晶系半導体基材と、
前記結晶系半導体基材の光入射側の表面全体に設けられ、前記結晶系半導体基材と同じ導電型である第１導電型の拡散層と、
前記拡散層表面の全面に設けられ、厚さ１ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の一部に設けられた開口部を介して前記拡散層と接続された電極と、
前記結晶系半導体基材の前記光入射側と反対側の表面に設けられ、前記第１導電型と逆の第２の導電型の非結晶系半導体層と、
を備え、
前記拡散層の最大拡散濃度は、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲であり、且つ、前記光入射側の表面からの前記拡散層の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【００１３】
本開示の第２態様に係る光起電力装置は、上記第１態様において、前記結晶系半導体基材は、ｎ型のシリコンであって、前記拡散層は、ｎ型のシリコンであってもよい。
【００１４】
本開示の第３態様に係る光起電力装置は、上記第１又は第２態様において、前記非結晶系半導体層は、少なくとも２層からなり、前記結晶系半導体基材と接触する第１層目にｉ型のシリコン、前記第１層目と接触する第２層目にｐ型のシリコンを備えてもよい。
【００１５】
本開示の第４態様に係る光起電力装置は、上記第１から第３態様のいずれかにおいて、前記拡散層は、前記光入射側の表面からの深さが１０〜１００ｎｍの範囲であってもよい。
【００１６】
本開示の第５態様に係る光起電力装置は、上記第１から第４態様のいずれかにおいて、前記第１の絶縁膜は、シリコン酸化膜であってもよい。
【００１７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１８】
（実施の形態１）
図１ｅは、実施の形態１に係る光起電力装置１０の概略断面図である。
この光起電力装置１０は、第１の導電型であるｎ型シリコン基板１と、ｎ型シリコン基板１の光入射側の表面全体に設けられたｎ型の高濃度拡散層３と、高濃度拡散層３の表面に設けられた第１の絶縁層である極薄のシリコン酸化膜４ａと、極薄のシリコン酸化膜４ａの上に設けられた第２の絶縁層であるＳｉＮ層７と、ＳｉＮ層７の一部に設けられた開口部を介して高濃度拡散層３と接続された複数の銀電極９ａと、ｎ型シリコン基板１の光入射側と反対側の表面（裏面）に設けられたｉ型非結晶質シリコン層５及びｐ型非結晶質シリコン層６と、ｐ型非結晶質シリコン層６の表面に設けられたＩＴＯ膜８と、ＩＴＯ膜８の上に設けられた複数の銀電極９ｂと、を備える。極薄のシリコン酸化膜４ａの厚さは１ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲である。高濃度拡散層３の最大拡散濃度は、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲である。また、光入射側の表面からの高濃度拡散層３の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲である。
この光起電力装置１０では、極薄のシリコン酸化膜を設けたこと、高濃度拡散層３の最大拡散濃度を、５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲とすると共に、光入射側の表面からの高濃度拡散層３の深さを、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲とすることを特徴とする。
この光起電力装置１０によれば、低コスト化を可能としながらも、１８．５％以上の高い発電効率を得ることができる。
【００１９】
なお、ｎ型の高濃度拡散層３には、例えば、不純物としてＰ（リン）を含んでもよい。あるいは、ヒ素、アンチモン等を含んでもよい。また、ｎ型の高濃度拡散層３として、不純物の最大濃度は５．０×１０１８個／ｃｍ３〜２．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲であり、好ましくは９．０×１０１８〜１．５×１０１９個／ｃｍ３の範囲である。また、高濃度拡散層３の深さは、１０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲であり、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。
【００２０】
また、ｐ型非結晶質シリコン層６は、例えば不純物としてホウ素又はインジウムを含んでもよい。
【００２１】
図２は、本開示の光起電力装置について、デバイスシミュレーションにより求めた拡散層３の不純物濃度及び拡散層３の深さと発電効率との関係を示す概略図である。横軸は、拡散層の不純物濃度（個／ｃｍ３）を１×１０１８個／ｃｍ３〜１×１０２０個／ｃｍ３にわたる対数目盛で示している。また、縦軸は、拡散層３の深さ（ｎｍ）を１０ｎｍ〜２６０ｎｍにわたる対数目盛で示している。また、各領域の発電効率をハッチングの濃淡の違いによって１７．７％〜１８．７％にわたる１２段階で表している。具体的には、ハッチングが濃い領域で発電効率が高く、ハッチングが薄い領域で発電効率が低くなるように表している。
【００２２】
デバイスシミュレーションソフトウエアとしては、例えば、ＰＣ１Ｄ（Ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｓｏｕｔｈ  Ｗａｌｅｓ（オーストラリア））、ＳＣＡＰＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｅｎｔ（ベルギー））、ＡＭＰＳ（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ  Ｓｔａｔｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（アメリカ））、ＡＳＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｄｅｌｆｔ（オランダ））、ＡＤＥＰＴ（Ｐｕｒｄｕｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（アメリカ））、ＳＣ−ＳＩＭＵＬ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｏｌｄｅｎｂｕｒｇ（ドイツ））、ＡＳＰＩＮ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｊｕｂｊａｎａ（スロベニア））、ＮＳＳＰ（富山県立大学＋立命館大学（日本））等を利用できる。なお、上記ソフトウエアは例示にすぎない。
ここでは、デバイスシミュレーションソフトウエアとしてＰＣ１Ｄを用いて拡散層の不純物濃度及び拡散層の深さと発電効率との関係を検討した。なお、デバイスシミュレーションソフトウエアとしてＰＣ１Ｄに限るものではなく、他のソフトウエア、さらにここに挙げていないソフトを用いてもよい。
【００２３】
図２に示すように、不純物濃度１．０×１０１９個／ｃｍ３を中心とし、拡散層の深さが１０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲にわたって発電効率の最も高い領域がある。また、不純物濃度が１．０×１０１９個／ｃｍ３よりも多くなるか又は少なくなるにつれて、上記領域より発電効率が低くなっている。さらに、拡散層の深さが上記領域より深くなるにつれて、上記領域より発電効率が低くなっている。
最も発電効率の高い領域は、次の関係式で囲まれる範囲である。ここで、ｎ型シリコン基板１中に存在する不純物の最大濃度をＸとし、高濃度拡散層３の深さをＹとしている。
（１）Ｙ≦７．００×１０−１８（ｎｍ・ｃｍ３／個）×Ｘ−４３
（２）Ｙ≦−２．６７×１０−１７（ｎｍ・ｃｍ３／個）×Ｘ＋３５７
（３）Ｙ≧１０ｎｍ
なお、上記式（１）の不等式の上限を表す直線は、拡散層における不純物濃度について正の傾きを持つ直線である。式（１）について、拡散層における不純物の濃度が高いほどＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ：表面電界作用）を高くでき、キャリアの表面再結合速度を小さくできるということを意味していると考えている。また、式（２）の不等式の上限を表す直線は、拡散層における不純物濃度について負の傾きを持つ直線である。式（２）について、拡散層における不純物濃度が低いほど、拡散層内部でのキャリアライフタイムが長くなり、キャリアの表面再結合速度を小さくできることを意味していると考えている。さらに、式（３）の下限を表す直線は、１０ｎｍの拡散層の深さを示す直線である。式（３）について、拡散層の深さを１０ｎｍより小さくすると、後工程の電極との接合で形成される界面に拡散層が埋もれてしまい、電界作用（ＦＳＦ）を発揮できないと考えている。
【００２４】
また、上記最も発電効率の高い領域の周囲を囲んでおり、次に発電効率の高い領域Ｓは、次の関係式に囲まれる範囲である。不純物の最大濃度および高濃度拡散層３の深さを下記の関係式の範囲に制御すれば、低コスト化を可能としながらも、１８．５％以上の高い発電効率を得ることができる。ここで、ｎ型シリコン基板１中に存在する不純物の最大濃度をＸとし、高濃度拡散層３の深さ（ｎｍ）をＹとしている。
（１）Ｙ≦３．６７×１０−１７（ｎｍ・ｃｍ３／個）×Ｘ−１５７
（２）Ｙ≦−１．６０×１０−１７（ｎｍ・ｃｍ３／個）×Ｘ＋３７０
（３）Ｙ≧１０ｎｍ
【００２５】
上記領域Ｓにおいて、不純物の最大濃度および高濃度拡散層３の深さを制御することによって、低コスト化を可能としながらも、１８．５％以上の高い発電効率を得ることができる。
【００２６】
なお、本明細書では、ｎ型の高濃度拡散層３の深さは、不純物濃度が最大濃度の１５％濃度となる位置である。不純物濃度の最大となる箇所がシリコン基板１の表面近傍ではなく、シリコン基板１の内部側である場合には、最大濃度となる箇所からさらにシリコン基板の内部側で最大濃度の１５％濃度となる位置までの深さをｎ型の高濃度拡散層３の深さと定義している。
【００２７】
＜光起電力装置の製造方法＞
実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法について、図１ａから図１ｅを用いて説明する。図１ａは、ｎ型の高濃度拡散層３を形成する工程を示す概略断面図である。図１ｂは、表面側に極薄のシリコン酸化膜４ａを形成する工程を示す概略断面図である。図１ｃは、裏面側に非結晶質シリコン層５、６を形成すると共に、受光面側に反射防止膜としてのＳｉＮ膜７を形成する工程を示す概略断面図である。図１ｄは、裏面側に電極としてのＩＴＯ膜８を形成すると共に、受光面側のＳｉＮ膜を部分的に除去する工程を示す概略断面図である。図１ｅは、銀電極を形成して、光起電力装置を得る工程を示すと共に、得られた実施の形態１に係る光起電力装置の構成を示す概略断面図である。
【００２８】
（１）基板としてｎ型シリコン基板１を用い、その基板の受光面に、拡散剤としてドーパントを含むＰＳＧ膜２ａを常圧ＣＶＤ法にて全面に成膜する。その後、大気圧プラズマ法を用いて７５０乃至１，０００℃で熱処理することにより、ｎ型の高濃度拡散層３を形成する（図１ａ）。
（２）次に、フッ化水素酸を含む洗浄材による洗浄によって、受光面にある残膜を除去するとともに、受光面と反対の面（以降、裏面と称する）の酸化膜を除去する。次に、ＲＴＡ法を用いてｎ型シリコン基材１の全周面に極薄のシリコン酸化膜４ａを厚さ１．９ｎｍの範囲で形成し、そのうち裏面側のシリコン酸化膜４ａを除去する（図１ｂ）。
（３）次に、ＣＶＤ法により、裏面側に真性のｉ型非結晶質シリコン層５を２ｎｍ〜１５ｎｍの範囲で形成し、続けてｐ型非結晶質シリコン層６を２ｎｍ〜１５ｎｍの範囲で形成する。さらに、受光面に反射防止膜としてのＳｉＮ膜７を６０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さで形成する（図１ｃ）。
（４）次に、電流を取り出すための電極として、裏面にスパッタ法でＩＴＯ膜８を形成する。また、受光面ではレーザーによりＳｉＮ膜７を部分的に除去する。このとき、シリコン酸化膜４ａは除去せずに残している（図１ｄ）。
（５）その後、スクリーン印刷法により銀ペーストを塗布し、２５０℃の温度で熱処理をして、銀電極９ａ、９ｂを形成する（図１ｅ）。
以上によって、実施の形態１に係る光起電力装置１０を得ることができる。
【００２９】
（実施例１）
ここで、より具体的な実施例１として、ｎ型の高濃度拡散層３には、不純物としてＰ（リン）を用い、ｎ型シリコン基板１中に存在する不純物の最大濃度を１．０×１０１９個／ｃｍ３に制御し、また、ｎ型の高濃度拡散層３の深さを１２０ｎｍの範囲に制御した。
以上の実施例１で示した光起電力装置によれば、セル単位の発電効率が１８．５％と高くなった。
【００３０】
（実施の形態２）
＜光起電力装置＞
実施の形態２に係る光起電力装置の構成は、図１ｄに示す実施の形態１に係る光起電力装置と実質的に同じである。
実施の形態２に係る光起電力装置は、実施の形態１に係る光起電力装置と対比すると、ｎ型不純物の最大濃度を９．０×１０１８〜１．５×１０１９個／ｃｍ３の範囲に制御し、ｎ型の高濃度拡散層３の深さを１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に制御する点で相違する。つまり、ｎ型高濃度拡散層の不純物の最大濃度と深さの設計以外の構造は、実施の形態１と同じである。
【００３１】
（実施例２）
ここで、より具体的な実施例２として、ｎ型の高濃度拡散層３には、不純物としてＰ（リン）を用い、ｎ型シリコン基板１中に存在する不純物の最大濃度を１．０×１０１９個／ｃｍ３の範囲に制御し、また、ｎ型の高濃度拡散層３の深さを２０ｎｍの範囲に制御した。
以上の実施例２で示した光起電力装置によれば、セル単位の発電効率が１８．７％と高くなった。
【００３２】
なお、本明細書では、ｎ型の高濃度拡散層３の深さは、不純物濃度が最大濃度の１５％濃度となる位置である。不純物濃度の最大となる箇所がシリコン基板１の表面近傍ではなく、シリコン基板１の内部側である場合には、最大濃度となる箇所からさらにシリコン基板の内部側で最大濃度の１５％濃度となる位置までの深さをｎ型の高濃度拡散層３の深さと定義している。
【００３３】
以上のように、低コスト化を可能としながら、発電効率を高くできた理由は、以下のように考えている。まず、ｎ型の高濃度拡散層３を受光面全面に形成することで、ＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）作用により、受光面側の表面再結合速度を低減できたと考えている。さらに、受光面側のシリコン酸化膜４ａを極薄のトンネル酸化膜で形成することにより、受光面側のｎ型の高濃度拡散層３との界面での界面準位を低減することができ、さらに表面再結合速度を低減できたためと考えられる。
【００３４】
すなわち、実施の形態１では、ｎ型の高濃度拡散層３の不純物の最大濃度を９．０×１０１８〜１．５×１０１９個／ｃｍ３の範囲に制御し、また、ｎ型の高濃度拡散層３の深さを１００〜２１０ｎｍの範囲に制御している。また、実施の形態２では、不純物の最大濃度を９．０×１０１８〜１．５×１０１９個／ｃｍ３の範囲に制御している。
光起電力装置について、ｎ型の高濃度拡散層３の不純物の最大濃度及びｎ型の高濃度拡散層３の深さを上記範囲とすることで、銀電極９ａとのオーミックコンタクトを取りつつ、ＦＳＦの作用を発現しつつ、ｎ型の高濃度拡散層３中でのキャリア再結合速度を小さくすることができ、受光面側の表面再結合速度を低減できたと考えられる。
また、本開示のシリコン酸化膜４ａをトンネル酸化膜とすることにより、良質な界面を形成したまま、電流を取り出すことを可能とすることができたため、電圧と電流をともに高くすることができ、高い発電効率を実現することができたと考えられる。
【００３５】
なお、本開示では、受光面でのレーザーによりＳｉＮ膜７を部分的に除去したが、ＳｉＮ膜を優先的にウェットエッチングできるエッチングペーストを用いても良く、下地のシリコン酸化膜４ａとの選択比を約８倍にとることができ、シリコン酸化膜を残してＳｉＮ膜を除去することも可能である。
【００３６】
なお、実施の形態１および２では、極薄のシリコン酸化膜４ａの厚さが１．９ｎｍの事例のみを示したが、厚さは１．０〜２．６ｎｍの範囲であれば、本実施の形態と同等の効果を得ることができる。しかしながら、厚さが１．０未満の場合は厚さに対する特性の変動（特に開放電圧）が大きく、発電効率特性を制御することが難しくなり好ましくない。さらに、厚さが２．６ｎｍを超える場合は太陽電池として取り出せる電流値が極端に小さくなりすぎて好ましくない。
【００３７】
なお、本開示では、不純物の最大濃度とｎ型の高濃度拡散層３の深さを実施の形態１および２の範囲で制御した結果を示したが、図２の結果で示したように、領域Ｓの範囲で不純物の最大濃度とｎ型の高濃度拡散層３の深さを制御すれば、本開示と同等の発電効率を得ることができる。
さらに、少なくともｎ型の高濃度拡散層３の深さを５０ｎｍよりも小さくするほど、高い発電効率を得られる、
【００３８】
また、実施例１よりも実施例２の方が、発電効率が良好であった理由は、以下のように考えられる。まず、一般的に不純物を拡散させた拡散層の層内のキャリアライフタイムは、その拡散濃度に比例して低くなる。これを前提として考えると、高濃度拡散層３の深さが小さいほど、不純物が形成する電界効果を維持しながらも、高濃度拡散層３の膜厚分をキャリアが通過する時間を短くすることができると思われる。実施の形態１では高濃度拡散層３の深さを１２０ｎｍとし、実施の形態２では高濃度拡散層３の深さを２０ｎｍとしている。つまり、高濃度拡散層３の深さが小さいほど発電効率が良好となると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本開示に係る光起電力装置によれば、低コスト化を可能としながらも、高効率な発電効率を１８．５％まで、及び、それ以上に高くできる、光起電力装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ｎ型シリコン基板
２ａ  ＰＳＧ膜
３  ｎ型の高濃度拡散層
４ａ  シリコン酸化膜（極薄絶縁膜）
５  ｉ型非結晶質シリコン層
６  ｐ型非結晶質シリコン層
７  ＳｉＮ膜
８  ＩＴＯ膜
９ａ  銀電極
９ｂ  銀電極
【図１ａ】
2015185715.tif 000003
【図１ｂ】
2015185715.tif 000004
【図１ｃ】
2015185715.tif 000005
【図１ｄ】
2015185715.tif 000006
【図１ｅ】
2015185715.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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