(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を使用して、電力を得る機能を有する光電変換装置であって、
主面を有する第１導電型の半導体基板（１０）と、
複数の第１電極と、
第２導電型の複数の第１半導体層（３ａ）と、
前記第２導電型の複数の第２半導体層（３ｂ）とを備え、
前記半導体基板（１０）の前記主面上には、前記複数の第１電極が設けられており、
平面視において、前記複数の第１電極は、第１の間隔（Ｇｐ１）を空けて平行に並び、
前記複数の第１電極が前記複数の第１半導体層（３ａ）の上部を覆うように、当該複数の第１半導体層（３ａ）は、前記半導体基板（１０）の前記主面側に設けられており、
前記複数の第１半導体層（３ａ）は、前記半導体基板（１０）と接し、
前記複数の第１半導体層（３ａ）に含まれる、隣接する２つの第１半導体層（３ａ）の間の領域には、前記複数の第２半導体層（３ｂ）が第２の間隔（Ｇｐ３）を空けて並び、
前記２つの第１半導体層（３ａ）に含まれる一方の第１半導体層（３ａ）と、前記複数の第２半導体層（３ｂ）のうち、前記一方の第１半導体層（３ａ）と隣接する第２半導体層（３ｂ）との間隔は前記第２の間隔（Ｇｐ３）であり、
前記第２の間隔（Ｇｐ３）は、前記半導体基板（１０）の厚み以下である
光電変換装置。
【請求項２】
各前記第１半導体層（３ａ）の不純物濃度は、各前記第２半導体層（３ｂ）の不純物濃度より大きい
請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
各前記第１半導体層（３ａ）の深さは、各前記第２半導体層（３ｂ）の深さより大きい
請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記主面は、凹凸形状を有し、
前記半導体基板（１０）において、各前記第１半導体層（３ａ）および各前記第２半導体層（３ｂ）の各々の底の位置は、前記凹凸形状を有する前記主面の凹部の底の位置よりも、深い位置である
請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記光電変換装置は、さらに、
前記複数の第１電極と直交する、複数の第２電極（６）を備える
請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記光電変換装置は、さらに、
前記複数の第２電極（６）に沿って前記半導体基板（１０）の前記主面側に設けられている前記第２導電型の複数の第３半導体層（３ａ）を備える
請求項５に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換の機能を有する光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電などの光電変換の機能を有する光電変換装置の構造は、両面電極型、片面電極（バックコンタクト）型に分類される。両面電極型の光電変換装置、および、片面電極型の光電変換装置の両方において、高い発電効率が求められている。【０００３】
光電変換装置は、光を利用して、電力を発生させるための空乏層を含む。空乏層は、ｎ型の半導体層と、ｐ型の半導体層とが互いに接合された部分に存在する。そのため、互いに接続された、ｎ型の半導体層、および、ｐ型の半導体層は、空乏層を含む。【０００４】
以下においては、移動自在な電子を、「電子ｍ」ともいう。電子ｍは、空乏層に存在する、正孔と結合している電子に光が照射されることにより、励起された当該電子である。また、以下においては、移動自在な正孔（ホール）を、「正孔ｍ」ともいう。正孔ｍは、空乏層に存在する電子が正孔と結合している状態において、当該電子が電子ｍになることにより、移動自在となった正孔である。【０００５】
光電変換装置に含まれる空乏層に、太陽光等の光が照射されると、当該空乏層において、キャリア対を構成する電子ｍおよび正孔ｍが発生する。電子ｍは、ｎ型の半導体層に接続された電極に移動する。正孔ｍは、ｐ型の半導体層に接続された電極に移動する。このような現象が継続して起こることにより、光電変換装置に電力が発生する。【０００６】
以下においては、電子ｍが正孔と結合し、当該電子ｍが消滅する現象を、「消滅現象ｅ」ともいう。また、以下においては、正孔ｍが電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する現象を、「消滅現象ｈ」ともいう。【０００７】
特許文献１、２では、光電変換の機能を有する光電変換装置の発電量を増やすための構成が開示されている。具体的には、特許文献１では、両面電極型の太陽電池の構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。関連構成Ａでは、半導体基板の受光面側に、高濃度拡散層および低濃度拡散層が設けられている。高濃度拡散層および低濃度拡散層の各々の導電型は、同じである。また、高濃度拡散層および低濃度拡散層の各々の導電型は、半導体基板の導電型と異なる。高濃度拡散層および低濃度拡散層の各々は、電極に接続されている。【０００８】
ここで、高濃度拡散層および低濃度拡散層の各々の導電型が、ｐ型であると仮定する。この場合、正孔ｍは、高濃度拡散層を介して、電極に移動する。なお、高濃度拡散層内では、消滅現象ｈが発生する確率は低い。そのため、多くの正孔ｍが電極に移動するため、太陽電池の発電量は大きい。【０００９】
また、特許文献２では、片面電極型の太陽電池の構成（以下、「関連構成Ｂ」ともいう）が開示されている。関連構成Ｂでは、半導体基板の裏面側に、Ｎ＋領域およびＰ＋領域が、交互に形成されている。Ｎ＋領域およびＰ＋領域の各々は、電極に接続されている。【００１０】
ここで、半導体基板の導電型がｎ型であると仮定する。この場合、電子ｍは、Ｎ＋領域を介して、電極に移動する。関連構成Ｂでは、受光面に、光をさえぎる部材（電極）が存在しない。そのため、多くの電子ｍが電極に移動するため、太陽電池の発電量は大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５３７５８２１号公報（第１図）
【特許文献２】特表２０１０−５２７５１４号公報（第２Ｇ図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
関連構成Ａ，Ｂでは、電力を得るための複数の半導体層が半導体基板の一方の面全体に設けられている。当該一方の面全体に複数の半導体層を設けるためには、半導体層を形成するための材料が多く必要であるため、当該材料のコストがかかる。当該コストを抑えるためには、電力を得るための複数の半導体層の形成のために使用される材料の量を抑制することが要求される。【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電力を得るための複数の半導体層の形成のために使用される材料の量を抑制した光電変換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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光電変換装置は、光を使用して、電力を得る機能を有する。前記光電変換装置は、主面を有する第１導電型の半導体基板と、複数の第１電極と、第２導電型の複数の第１半導体層と、前記第２導電型の複数の第２半導体層とを備え、前記半導体基板の前記主面上には、前記複数の第１電極が設けられており、平面視において、前記複数の第１電極は、第１の間隔を空けて平行に並び、前記複数の第１電極が前記複数の第１半導体層の上部を覆うように、当該複数の第１半導体層は、前記半導体基板の前記主面側に設けられており、前記複数の第１半導体層は、前記半導体基板と接し、前記複数の第１半導体層に含まれる、隣接する２つの第１半導体層の間の領域には、前記複数の第２半導体層が第２の間隔を空けて並び、前記２つの第１半導体層に含まれる一方の第１半導体層と、前記複数の第２半導体層のうち、前記一方の第１半導体層と隣接する第２半導体層との間隔は前記第２の間隔であり、前記第２の間隔は、前記半導体基板の厚み以下である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記半導体基板の前記主面側には、前記電力を得るための複数の半導体層が設けられている。平面視において、前記複数の半導体層は、同一の間隔を空けて並ぶ。これにより、電力を得るための複数の半導体層の形成のために使用される材料の量を抑制した光電変換装置を提供することができる。【００１６】
この発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の一部の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の別の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る光電変換装置の一部の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光電変換装置の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る光電変換装置の平面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光電変換装置の断面図である。
【図９】本発明の変形例１に係る光電変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。
【００１９】
なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る光電変換装置１００の構成を説明するための図である。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る光電変換装置１００の平面図である。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る光電変換装置１００の側面図である。
【００２１】
光電変換装置１００は、例えば、太陽電池セルである。本実施の形態の光電変換装置１００は、一例として、両面電極型の光電変換装置である。
【００２２】
図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。
【００２３】
また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。
【００２４】
図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、光電変換装置１００の形状は、板状である。以下においては、光電変換装置に照射される光を、「光Ｌｔ１」ともいう。光Ｌｔ１は、太陽光等の光である。光Ｌｔ１は、光電変換装置１００に対する入射光である。また、以下においては、光Ｌｔ１が照射される対象となる面を、「照射面」ともいう。また、以下においては、光Ｌｔ１が照射されない面を、「非照射面」ともいう。また、以下においては、光電変換装置が、光Ｌｔ１を使用して、得る電力を、「電力Ｐｗ」ともいう。
【００２５】
光電変換装置１００は、光Ｌｔ１を使用して、電力Ｐｗを得る機能を有する。光電変換装置１００は、面Ｓ１ａと、面Ｓ１ｂとを有する。面Ｓ１ａは、照射面である。面Ｓ１ｂは、光電変換装置１００のうち、面Ｓ１ｂと反対側の面である。面Ｓ１ｂは、非照射面である。面Ｓ１ａには、表面電極（図示せず）が設けられる。面Ｓ１ｂには、裏面電極（図示せず）が設けられる。表面電極および裏面電極は、電力Ｐｗを得るために使用される。なお、光Ｌｔ１は、後述の半導体基板１０の表面２ａに向かう光でもある。
【００２６】
図２は、図１（ａ）の領域Ｒｇ１の拡大図である。図３は、図２のＡ１−Ａ２線に沿った、光電変換装置１００の断面図である。図４は、図２のＢ１−Ｂ２線に沿った、光電変換装置１００の断面図である。
【００２７】
図２、図３および図４を参照して、光電変換装置１００は、半導体基板１０と、複数の電極４を備える。
【００２８】
本実施の形態では、半導体基板１０の導電型は、一例として、ｎ型である。すなわち、半導体基板１０は、ｎ型の半導体である。半導体基板１０の厚みは、一例として、約１００μｍである。半導体基板１０の抵抗率は、一例として、約１Ωｃｍである。
【００２９】
半導体基板１０は、表面２ａと、裏面２ｂとを有する。以下においては、特徴的な構成を有する半導体層が設けられている面を、「主面」という。本実施の形態では、表面２ａは、主面である。
【００３０】
図３のように、表面２ａ（主面）は、テクスチャと呼ばれる凹凸形状を有する。表面２ａには、複数の凹部Ｖ１および凸部Ｘ１が設けられている。凸部Ｘ１の形状は、ピラミッド状である。以下においては、凸部Ｘ１のＹ軸方向の長さを、「長さＬｖｘ」ともいう。長さＬｖｘは、数１００ｎｍから５μｍの範囲の長さである。なお、凹部Ｖ１のＹ軸方向の長さは、凸部Ｘ１のＹ軸方向の長さと同じである。
【００３１】
半導体基板１０の裏面２ｂは、平坦な面である。なお、裏面２ｂは、表面２ａと同様に、凹凸形状を有してもよい。
【００３２】
半導体基板１０の裏面２ｂは、前述の裏面電極（図示せず）と接続されている。すなわち、ｎ型の半導体である半導体基板１０の裏面２ｂは、裏面電極（図示せず）と接続されている。
【００３３】
複数の電極４は、電力Ｐｗを得るために使用される前述の表面電極である。各電極４の形状は、長尺状である。各電極４は、バス電極である。複数の電極４は、図１（ａ）および図４のように、横方向（Ｘ軸方向）に平行である。複数の電極４は、半導体基板１０の表面２ａ（面Ｓ１ａ）上に設けられる。平面視（ＸＹ面）において、複数の電極４は、同一の間隔Ｇｐ１を空けて並ぶ。例えば、図２を参照して、Ｙ軸方向において、隣接する２個の電極４の間隔は、間隔Ｇｐ１である。間隔Ｇｐ１は、例えば、約３０ｍｍである。
【００３４】
なお、本明細書において、「複数の電極４は、同一の間隔Ｇｐ１を空けて並ぶ」という表現は、「複数の電極４が、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ１の０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【００３５】
以下においては、隣接する２個の電極４を、「電極対」ともいう。電極対は、隣接する２個の電極４から構成される。光電変換装置１００は、複数組の電極対を含む。電極対を構成する２個の電極４の間には、複数の電極６が設けられる。当該複数の電極６は、電力Ｐｗを得るために使用される前述の表面電極である。複数の電極６は、２個の電極４と接続される。各電極６の形状は、長尺状である。電極対に対応する複数の電極６は、縦方向（Ｙ軸方向）に平行である。すなわち、電極対を構成する２個の電極４の間に設けられる複数の電極６は、当該２個の電極４と直交する。
【００３６】
なお、電極６は、電極対を構成する２個の電極４の間以外の領域にも設けられる。例えば、光電変換装置１００は、複数の電極４のうち、一方の端に存在する電極４のみに接続される複数の電極６を含む。また、光電変換装置１００は、複数の電極４のうち、他方の端に存在する電極４のみに接続される複数の電極６を含む。
【００３７】
また、平面視（ＸＹ面）において、複数の電極６は、同一の間隔Ｇｐ２を空けて並ぶ。例えば、図２において、Ｘ軸方向において、隣接する２個の電極６の間隔は、間隔Ｇｐ２である。間隔Ｇｐ２は、例えば、約３ｍｍである。なお、本明細書において、「複数の電極６は、同一の間隔Ｇｐ２を空けて並ぶ」という表現は、「複数の電極６が、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ２の０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【００３８】
以下においては、２本の電極４と２本の電極６とにより囲まれる、最小のサイズの矩形領域を、「領域Ｒｇ２」ともいう。光電変換装置１００は、複数の領域Ｒｇ２を含む。なお、各電極４、および、各電極６は、一例として、Ａｇ（銀）で構成される。
【００３９】
半導体基板１０の表面２ａ側には、複数の半導体層３ａと、複数の半導体層３ｂとが設けられている。各半導体層３ａ、および、各半導体層３ｂは、電力Ｐｗを得るための半導体層である。各半導体層３ａ、および、各半導体層３ｂの形状は、長尺状である。各半導体層３ａ、および、各半導体層３ｂは、Ｘ軸方向に延在する。半導体層３ａの幅は、一例として、約２ｍｍである。半導体層３ｂの幅は、一例として、１００μｍから２ｍｍの範囲の値である。
【００４０】
以下においては、半導体層３ａ，３ｂの各々を、「半導体層３」ともいう。平面視（ＸＹ面）において、複数の半導体層３は、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ。間隔Ｇｐ３は、隣接する２つの半導体層３の一方と半導体基板１０との接合界面から、当該２つの半導体層３の他方と当該半導体基板１０との接合界面までの、最短の直線距離に相当する。
【００４１】
具体的には、半導体基板１０の表面２ａ側における、各領域Ｒｇ２には、複数の半導体層３が、特定の方向（Ｙ軸方向）に沿って、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ。間隔Ｇｐ３は、半導体基板１０の厚み以下である。間隔Ｇｐ３は、例えば、約１００μｍ以下である。具体的には、間隔Ｇｐ３は、例えば、約８０μｍから約１００μｍの範囲の値である。すなわち、隣接する半導体層３ａと半導体層３ｂとの間隔は、間隔Ｇｐ３である。また、隣接する半導体層３ｂと半導体層３ｂとの間隔は、間隔Ｇｐ３である。
【００４２】
なお、本明細書において、「複数の半導体層３は、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ」という表現は、「複数の半導体層３が、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ３の０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【００４３】
以下においては、領域Ｒｇ２において、半導体基板１０のうち、半導体層３ａと半導体層３ｂとの間の部分を、「半導体基板１０ｘ」ともいう。半導体基板１０ｘは、半導体層３ａおよび半導体層３ｂにより、挟まれている。
【００４４】
本実施の形態では、半導体層３ａの導電型、および、半導体層３ｂの導電型は、半導体基板１０の導電型と異なる。また、本実施の形態では、半導体層３ａの導電型、および、半導体層３ｂの導電型は、一例として、ｐ型である。すなわち、半導体層３ａ，３ｂは、ｐ型の半導体である。
【００４５】
半導体層３と半導体基板１０との境界部分には、空乏層が存在する。半導体層３は、半導体層３ａまたは半導体層３ｂである。半導体層３および半導体基板１０は、空乏層を含む。半導体層３または半導体基板１０に含まれる空乏層に、光Ｌｔ１が照射されると、キャリア対を構成する電子ｍおよび正孔ｍが発生する。
【００４６】
光電変換装置１００の面Ｓ１ａ側に存在する空乏層に光Ｌｔ１が照射されて、キャリア移動現象が継続して起こることにより、表面電極と裏面電極との間に、電力Ｐｗが発生する。キャリア移動現象とは、正孔ｍがｐ型の半導体と接続された電極に移動し、電子ｍがｎ型の半導体と接続された電極に移動するという現象である。本実施の形態では、ｐ型の半導体は半導体層３ａ，３ｂであり、ｎ型の半導体は半導体基板１０である。また、本実施の形態では、一例として、ｐ型の半導体と接続された電極は表面電極であり、ｎ型の半導体と接続された電極は裏面電極である。
【００４７】
以下においては、電子ｍが正孔と結合し、当該電子ｍが消滅する現象を、「消滅現象ｅ」ともいう。また、以下においては、正孔ｍが電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する現象を、「消滅現象ｈ」ともいう。
【００４８】
前述したように、半導体基板１０の導電型は、ｎ型である。そのため、半導体基板１０ｘにおける電子ｍは、多数キャリアとなる。したがって、ｎ型の半導体基板１０ｘにおいて、消滅現象ｅが発生する確率は非常に低い。これにより、半導体基板１０ｘにおける多くの電子ｍが、高確率で、半導体基板１０の裏面２ｂの裏面電極へ移動する。その結果、光電変換装置１００の発電量を増やすことができる。
【００４９】
なお、半導体基板１０ｘにおける正孔ｍが、半導体層３ａまたは半導体層３ｂに到達するまでの期間において、消滅現象ｈが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、好ましくは、半導体層３ａと半導体層３ｂとの間隔Ｇｐ３を約１００μｍとし、半導体基板１０の抵抗率を約１Ωｃｍとする。これにより、消滅現象ｈが発生する確率を非常に低くすることができる。その結果、半導体基板１０ｘにおける電子ｍおよび正孔ｍの両方が、光電変換装置１００の発電量の増加に貢献する。
【００５０】
半導体基板１０ｘでは、半導体層３ａ，３ｂよりも、消滅現象ｈが発生しやすい。なお、消滅現象ｈが発生する際には、熱が発生する。
【００５１】
そこで、光電変換装置１００の各領域Ｒｇ２では、複数の半導体層３が、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ。そのため、光電変換装置１００の面Ｓ１ａ全体にわたって、ほぼ均等に熱を発生させることができる。すなわち、光電変換装置１００の面Ｓ１ａにおいて、熱の発生箇所の偏りを抑制することができる。そのため、光電変換装置１００が長期間にわたり動作している際における、発熱による不具合の発生を抑制することができる。したがって、光電変換装置１００を長時間にわたり、安定して動作させることができる。
【００５２】
本実施の形態では、半導体層３の深さは、当該半導体層３のうち、ピーク濃度位置から接合位置までの、最短の直線距離に相当する。ピーク濃度位置とは、例えば、半導体層３の最上部である。また、接合位置とは、半導体層３と半導体基板１０との接合面の位置である。
【００５３】
以下においては、半導体層３ａの深さを、「深さｄ１ａ」または「ｄ１ａ」ともいう。また、以下においては、半導体層３ｂの深さを、「深さｄ１ｂ」または「ｄ１ｂ」ともいう。
【００５４】
なお、半導体層３ａの深さｄ１ａは、一例として、数μｍから１０μｍの範囲の値である。また、半導体層３ｂの深さｄ１ｂは、一例として、数１０ｎｍから１μｍの範囲の値である。すなわち、半導体層３ａの深さｄ１ａは、半導体層３ｂの深さｄ１ｂより大きい。
【００５５】
また、半導体基板１０において、半導体層３ａおよび半導体層３ｂの各々の底の位置は、凹凸形状を有する表面２ａ（主面）の凹部Ｖ１の底の位置よりも、深い位置である。半導体層３ａの底とは、例えば、図３の半導体層３ａの最下点である。半導体層３ｂの底とは、例えば、図３の半導体層３ｂの最下点である。凹部Ｖ１の底とは、例えば、図３の凹部Ｖ１の最下点である。
【００５６】
また、半導体層３ａの幅は、前述表面２ａの凹凸形状における長さＬｖｘ以上である。
【００５７】
半導体基板１０の表面２ａ上には、パッシベーション膜５が設けられる。パッシベーション膜５は、光Ｌｔ１が半導体基板１０の表面２ａで反射することを抑制する。パッシベーション膜５は、例えば、窒化膜で構成される。パッシベーション膜５の光の屈折率は、例えば、約２．０である。
【００５８】
なお、前述したように、半導体層３ａの導電型、および、半導体層３ｂの導電型は、半導体基板１０の導電型と異なる。半導体層３で発生した正孔ｍが電極６へ移動するためには、半導体基板１０が電極６に直接接触しないように構成される必要がある。すなわち、半導体基板１０は、少なくとも半導体層３ａ，３ｂを介して、電極６と接続される必要がある。そのため、パッシベーション膜５は、半導体基板１０と電極６とを絶縁する機能も有する。
【００５９】
なお、パッシベーション膜５のうち、半導体層３ａが設けられている部分には、開口Ｈ１が設けられる。各半導体層３ａは、開口Ｈ１を介して、電極４と直接接続されている。なお、光Ｌｔ１が半導体層３ａに照射されないように、電極４は構成されている。具体的には、電極４は、半導体層３ａの上部を覆うように設けられている。なお、図３では、電極４が半導体層３ａの上部の一部を覆っている状態が示されているが、電極４は、半導体層３ａの上部全体を覆うように設けられてもよい。
【００６０】
また、各半導体層３ｂは、図４のように、電極６と直接接続されている。なお、電極６は、電極４と接続されている。すなわち、半導体層３ｂは、電極６を介して、電極４と接続されている。つまり、半導体層３ｂは、電極４と間接的に接続されている。
【００６１】
なお、半導体基板１０の表面２ａは凹凸形状を有するため、半導体層３ａおよび半導体層３ｂの上面は、凹凸形状を有する。
【００６２】
また、半導体層３ａの濃度は、半導体層３ｂの濃度よりも、十分に大きい。本明細書において、半導体層の濃度とは、当該半導体層における不純物の濃度である。ここで、一例として、半導体層の導電型がｐ型であると仮定する。この場合、半導体層の濃度は、当該半導体層における、ｐ型の不純物の濃度である。また、半導体層の導電型がｎ型であると仮定する。この場合、半導体層の濃度は、当該半導体層における、ｎ型の不純物の濃度である。
【００６３】
具体的には、半導体層３ａの濃度は、半導体層３ｂの濃度のｋ倍である。ｋは、自然数である。ｋは、一例として、１０から１００の範囲に含まれる値である。半導体層３ａの濃度は、一例として、１０１９ｃｍ−３から１０２２ｃｍ−３の範囲に含まれる値である。半導体層３ｂの濃度は、一例として、１０１７ｃｍ−３から１０１８ｃｍ−３の範囲に含まれる値である。
【００６４】
以下においては、半導体層３ａの濃度が、半導体層３ｂの濃度のｋ倍である状態を、「状態Ｓｔ１」ともいう。状態Ｓｔ１では、半導体層３ａの濃度は、半導体層３ｂの濃度よりも、十分に大きい。すなわち、状態Ｓｔ１では、半導体層３ｂの濃度は、半導体層３ａの濃度より十分に小さい。状態Ｓｔ１では、半導体層３ａと電極４との接続におけるオーミック特性を向上させることができる。
【００６５】
また、状態Ｓｔ１では、正孔ｍが半導体層３ａを通ることにより、消滅現象ｈが発生する確率が低い。そのため、正孔ｍは、電極４へ到達しやすくなる。
【００６６】
なお、半導体層３ｂは、正孔ｍが移動するための経路として機能する。また、半導体層３ｂは、電子ｍと正孔ｍとから構成されるキャリア対を発生させるための機能も有する。
【００６７】
なお、仮に、半導体層３ｂの濃度を、半導体層３ａの濃度と同等な濃度とした場合、消滅現象ｈが発生する確率が減るが、消滅現象ｅが発生する確率が増える。この場合、正孔ｍの増加と、電子ｍの減少とのトレードオフにより、光電変換装置の発電量は増加しない。
【００６８】
そこで、本実施の形態では、半導体層３ｂの濃度は、半導体層３ａの濃度より十分に小さい状態Ｓｔ１とする。これにより、正孔ｍを、電極４へ効率的に移動させることができ、かつ、消滅現象ｅが発生することを抑制することができる。
【００６９】
なお、前述したように、光Ｌｔ１が半導体層３ａに照射されないように、電極４は構成されている。そのため、半導体層３ａ内では、光Ｌｔ１により、電子ｍおよび正孔ｍが発生しない。また、半導体層３ａ内の電子ｍの数が少ないほど、正孔ｍは、電極４に到達しやすい。そのため、半導体層３ａの濃度が高濃度であることに問題はない。
【００７０】
なお、前述したように、半導体層３ａの深さは、半導体層３ｂの深さより大きい。そのため、半導体基板１０の深い位置に存在する正孔ｍは、半導体層３ａに到達しやすい。これにより、電極４まで移動する正孔ｍの数を多くすることができる。その結果、光電変換装置１００の発電量を増やすことができる。
【００７１】
また、前述したように、また、半導体層３ａの幅は、前述表面２ａの凹凸形状における長さＬｖｘ以上である。これにより、半導体層３ａに到達した正孔ｍは、凹凸形状を有する表面２ａに沿って移動することなく、電極４へ最短距離で移動する。その結果、光電変換装置１００の発電量を増やすことができる。
【００７２】
なお、半導体層３ａの幅が大きい程、消滅現象ｅが発生する確率が増え、光電変換装置１００の発電量が減る。そのため、半導体層３ａの幅は、２ｍｍ以下であることが望ましい。
【００７３】
次に、光電変換装置１００の製造方法（以下、「製造方法Ｍ１」ともいう）について簡単に説明する。ここで、半導体基板１０の導電型は、ｎ型であると仮定する。以下においては、半導体基板１０を形成するために使用される半導体基板を、「半導体基板Ｎ」ともいう。
【００７４】
製造方法Ｍ１では、まず、ウエットエッチング法により、半導体基板Ｎがエッチングされる。具体的には、添加剤を含むアルカリ水溶液内に半導体基板Ｎがひたされる。これにより、半導体基板Ｎの外面全体（表面、裏面、側面）等に、凹凸形状が形成される。
【００７５】
次に、半導体基板Ｎの表面に対し、パターニングされたボロンペースト材が塗布される。次に、ボロンペースト材上に、酸化膜が成膜される。酸化膜の厚みは、１００ｎｍ以上である。
【００７６】
次に、半導体基板Ｎに対し熱処理が行われる。熱処理では、窒素雰囲気中において、ボロンペースト材および酸化膜が設けられている半導体基板Ｎに、１０００度以上の熱が数時間以上にわたって与えられる。その結果、図３のように、半導体基板Ｎに、導電型がｐ型である半導体層３ａが形成される。
【００７７】
なお、半導体層３ａの濃度を高くするためには、高濃度のボロンを含んだペースト材が必要である。前述の熱処理が行われることにより、半導体層３ａは、半導体基板Ｎの深い位置まで形成される。熱処理の後、フッ酸水溶液により、ボロンペースト材および酸化膜が除去される。
【００７８】
次に、半導体層３ｂも、半導体層３ａの形成方法と同様な形成方法により、形成される。なお、半導体層３ａの濃度は、半導体層３ｂの濃度のｋ倍である。すなわち、半導体層３ｂの濃度は、半導体層３ａの濃度より非常に小さい。そのため、半導体層３ｂの形成には、高濃度のボロンペースト材を使用する必要はない。なお、半導体層３ｂ内における、消滅現象ｈの発生を抑制するために、半導体層３ｂの濃度は１０１９ｃｍ−３以上であることが望ましい。
【００７９】
半導体層３ｂの深さは、半導体層３ａの深さより小さくてよい。そのため、前述の熱処理が行われる時間は、約３０分（短時間）でよい。以上の工程により、半導体基板１０が生成される。
【００８０】
次に、半導体基板１０上にパッシベーション膜５が成膜される。次に、パッシベーション膜５に前述の開口Ｈ１が形成されるように、マスク（図示せず）を利用して、パッシベーション膜５がエッチングされる。その後、当該マスクが除去されて、電極形成工程が行われる。
【００８１】
電極形成工程では、当該マスクが除去されて、半導体基板１０の表面２ａ全体に電極が形成される。次に、当該電極の形状が、図３の電極４の形状となるように、マスク（図示せず）を利用して、当該電極がエッチングされる。
【００８２】
次に、組み立て工程が行われる。組み立て工程では、半田により、電極４と金属配線（図示せず）とが接続される。なお、前述したように、電極４は、例えば、Ａｇ（銀）で構成される。ただし、半導体層３ａの導電型がｐ型である場合、互いに接続されている電極４および半導体層３ａにおける、オーミック特性の向上のために、電極４はＡｌ（アルミニウム）を含んでも良い。
【００８３】
また、半導体層３ａの幅を、例えば、約２ｍｍにした場合、半導体層３ａに対する電極４の接触面積が大きくなる。これにより、互いに接続されている電極４および半導体層３ａにおける、オーミック性の向上に加え、電極４の幅を大きくできる。そのため、電極４と、前述の金属配線とにおける、半田付け面積を大きくすることができる。これにより、例えば、寒暖差の大きな環境で、光電変換装置１００を使用する場合における、当該光電変換装置１００の長期間の動作の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
また、パッシベーション膜５は、当該パッシベーション膜５に、表面２ａが有する凹凸形状が反映されるように構成される。そのため、パッシベーション膜５の厚みは、１００ｎｍ以下であることが望ましい。また、前述したように、パッシベーション膜５の光の屈折率は、約２．０である。パッシベーション膜５は、上記の構成を有するため、光Ｌｔ１（入射光）の反射防止の機能を有する。
【００８５】
なお、電極４は直接電極６と接続されているため、電極４および電極６を、別々に形成する必要はない。そのため、電極６は、前述の電極形成工程において、電極４と同様に、形成される。
【００８６】
なお、電極６は、半導体層３ｂ内に集まった複数の正孔ｍが、電極４まで移動するための経路として機能する。そのため、電極６の幅は、例えば、数１０μｍ程度でよ。なお、電極６の幅が狭いほど、半導体基板１０に対する、光Ｌｔ１の入射面積が大きくなる。そのため、電極６の幅が狭いほど、半導体基板１０において電子ｍおよび正孔ｍが多く発生する。そのため、光電変換装置１００の発電量が増加する。
【００８７】
なお、電極４の幅は、半導体層３ａの幅と同等であるため、電極４の数は少ない方が望ましい。しかしながら、電極４の数が少なすぎると、電極４まで移動する正孔ｍの数も少なくなる。そのため、隣接する２個の電極４の間隔Ｇｐ１は、約３０ｍｍであることが望ましい。
【００８８】
一方、電極６の幅は電極４の幅より小さく、かつ、電極６と電気的に接続される半導体層３ｂの濃度は、半導体層３ａの濃度より、十分に小さい。半導体層３ｂにおいて発生した正孔ｍが、電極６を介して、電極４まで移動するためには、隣接する２つの電極６の間隔Ｇｐ２は約３ｍｍであることが望ましい。間隔Ｇｐ２が約３ｍｍである場合、光電変換装置１００における、電極６の数を抑えることができる。これにより、光電変換装置１００に入射する光Ｌｔ１は、電極６の影響を受けにくくなる。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体基板１０の表面２ａ側には、電力Ｐｗを得るための複数の半導体層３（３ａ，３ｂ）が設けられている。平面視において、複数の半導体層３は、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ。これにより、電力を得るための複数の半導体層の形成のために使用される材料の量を抑制した光電変換装置を提供することができる。
【００９０】
また、本実施の形態によれば、光電変換装置１００は、上記の構成を有するため、正孔ｍが電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する消滅現象ｈが発生する確率を低くすることができる。なお、正孔ｍの移動度は、電子の移動度より低い。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、両面電極型、片面電極型等の構造に関係なく、多くの正孔ｍが電極に移動することができる。そのため、従来の光電変換装置よりも、光電変換装置の発電量を増やすことができる。
【００９２】
なお、前述したように、関連構成Ａ，Ｂでは、光電変換装置の発電量を増やすための構成が開示されている。関連構成Ａでは、半導体基板の受光面の高濃度拡散層において、キャリア対を構成する電子ｍおよび正孔ｍが多く発生する。そのため、発電量を増やすためには、高濃度拡散層の面積を大きくすることが重要である。
【００９３】
一般に、光電変換装置における半導体基板の表面は、テクスチャと呼ばれる凹凸形状を有する。半導体基板の表面側の設けられている半導体層は、当該凹凸形状に沿って形成されている。そのため、光が、半導体基板内に効率良く取り込まれ、電子ｍおよび正孔ｍが多く発生する。
【００９４】
ただし、このような構成において半導体基板の導電型がｎ型である場合、電子ｍは裏面電極へ移動する。また、正孔ｍはｐ型の半導体層へ移動する。そのため、電子ｍが正孔と結合し、当該電子ｍが消滅する消滅現象ｅが発生する確率が高い。また、ｎ型の半導体基板内で発生した正孔ｍは、電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する消滅現象ｈが発生する確率が高い。そこで、電子ｍおよび正孔ｍが、電極へ移動しやすくなれば、光電変換装置の発電量を増やすことができる。
【００９５】
また、片面電極型の太陽電池の構成を示す関連構成Ｂでは、半導体基板の裏面付近において、電子ｍおよび正孔ｍが発生する。電子ｍおよび正孔ｍは、半導体基板の裏面電極へ移動する。例えば、半導体基板の導電型がｎ型である場合、半導体基板内の多数キャリアが電子となる。そのため、電子ｍが正孔と結合し、当該電子ｍが消滅する消滅現象ｅが発生する確率が低い。したがって、電子ｍは、裏面電極へ移動しやすい。
【００９６】
一方、半導体基板の導電型がｎ型である場合（すなわち、半導体基板内の多数キャリアが電子である場合）、正孔ｍが電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する消滅現象ｈが発生する確率が高い。
【００９７】
正孔ｍは、電子ｍより、裏面電極へ移動しにくい。さらに、半導体基板を構成する材料に依らず、一般に、正孔ｍの移動度は、電子の移動度より低い。そのため、正孔ｍが、裏面電極まで移動する確率は低い。すなわち、電子ｍおよび正孔ｍの両方が、裏面電極へ移動しやすい構成であれば、光電変換装置の発電量を増やすことができる。
【００９８】
そこで、本実施の形態の光電変換装置１００は、上記のように構成される。そのため、上記のように、光電変換装置１００の発電量を増やすことができる。
【００９９】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の構成は、半導体層３ａが、電極４，６の両方に接続された構成（以下、「構成Ｃｔ２」ともいう）である。以下においては、構成Ｃｔ２が適用された光電変換装置を、「光電変換装置１００Ａ」ともいう。
【０１００】
光電変換装置１００Ａは、実施の形態１の光電変換装置１００と比較して、半導体層３ａが電極６に直接接続されている点と、Ｙ軸方向に延在する半導体層３ａが設けられている点と異なる。光電変換装置１００Ａのそれ以外の構成は、光電変換装置１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【０１０１】
図５は、本発明の実施の形態２に係る光電変換装置１００Ａの一部の拡大図である。図５は、図１（ａ）の領域Ｒｇ１の拡大図に相当する。なお、構成Ｃｔ２では、図５のように、各領域Ｒｇ２において、Ｙ軸方向に延在する２つの半導体層３ａがさらに設けられている。なお、各領域Ｒｇ２において、Ｙ軸方向に延在する２つの半導体層３ａは、なくてもよい。
【０１０２】
図６は、図５のＣ１−Ｃ２線に沿った、光電変換装置１００Ａの断面図である。図６を参照して、構成Ｃｔ２では、半導体層３ａは、電極６と直接接続されている。なお、半導体層３ａは、実施の形態１と同様、電極４と直接接続されている。
【０１０３】
なお、半導体層３ａの濃度は、半導体層３ｂの濃度よりも、十分に大きい。また、半導体層３ａの一部は、電極６に沿って設けられている。具体的には、実施の形態１では、電極６の一部が半導体基板１０の表面２ａに接続されているのに対し、構成Ｃｔ２では、電極６全体が、表面２ａに接続されている。
【０１０４】
したがって、構成Ｃｔ２では、半導体基板１０（半導体層３ａ）と電極６との接続におけるオーミック特性は、実施の形態１よりも、高い。そのため、構成Ｃｔ２では、実施の形態１より、半導体層３ｂに集まった正孔ｍが電極４に移動しやすい。
【０１０５】
また、構成Ｃｔ２では、実施の形態１の製造方法Ｍ１のように、電極４および電極６の形成のためのマスク（図示せず）を利用したエッチングを実施する必要がない。その代わり、あらかじめパターニングされた電極４および電極６を半導体基板に対し印刷すればよい。そのため、電極４および電極６の製造工程を、製造方法Ｍ１よりも簡略化できる。
【０１０６】
ただし、電極６の幅は、数１０ｎｍである。そのため、電極６と接続される半導体層３ｂの幅の設計については、高い精度が要求される。
【０１０７】
半導体層３ｂの幅が、仮に、電極６の幅よりも十分に大きい場合、電極６と接続される半導体層３ｂ内で発生した電子ｍが正孔と結合し、当該電子ｍが消滅する消滅現象ｅが発生する確率が増える。この場合、光電変換装置の発電量は増加しない。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態の構成Ｃｔ２によれば、半導体層３ｂに集まった正孔ｍが電極４に移動しやすい。そのため、光電変換装置１００Ａの発電量を増加させることができる。また、本実施の形態では、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【０１０９】
なお、構成Ｃｔ２では、電極４および電極６と、半導体基板１０との接触面積が、実施の形態１よりも大きい。そのため、光電変換装置１００Ａの放熱性が向上する。したがって、光電変換装置１００Ａが長期間にわたって動作する場合における信頼性が向上する。
【０１１０】
＜実施の形態３＞
本実施の形態の構成は、片面電極型の光電変換装置において、半導体層の配置が特徴的である構成（以下、「構成Ｃｔ３」ともいう）である。以下においては、構成Ｃｔ３が適用された光電変換装置を、「光電変換装置１００Ｂ」ともいう。
【０１１１】
図７は、本発明の実施の形態３に係る光電変換装置１００Ｂの平面図である。図８は、図７のＤ１−Ｄ２線に沿った、光電変換装置１００Ｂの断面図である。
【０１１２】
光電変換装置１００Ｂは、例えば、太陽電池セルである。光電変換装置１００Ｂは、片面電極型の光電変換装置である。光電変換装置１００Ｂの形状は、板状である。光電変換装置１００Ｂは、光Ｌｔ１を使用して、電力Ｐｗを得る機能を有する。
【０１１３】
光電変換装置１００Ｂは、光電変換装置１００と同様に、面Ｓ１ａと、面Ｓ１ｂとを有する。面Ｓ１ａは、照射面である。面Ｓ１ａには、前述の表面電極（図示せず）が設けられていない。面Ｓ１ｂは、非照射面である。面Ｓ１ｂには、裏面電極（図示せず）が設けられる。すなわち、片面電極型の光電変換装置１００Ｂでは、全ての電極が、裏面電極として、面Ｓ１ｂに設けられる。裏面電極は、電力Ｐｗを得るために使用される。なお、図７は、光電変換装置１００Ｂの面Ｓ１ｂの構成を示す。
【０１１４】
図７および図８を参照して、光電変換装置１００Ｂは、半導体基板１０Ｂと、電極８Ａ，８Ｂとを備える。電極８Ａ，８Ｂの各々の形状は、くし状である。
【０１１５】
本実施の形態では、半導体基板１０Ｂの導電型は、一例として、ｎ型である。また、半導体基板１０Ｂの厚みは、一例として、約１００μｍである。
【０１１６】
半導体基板１０Ｂは、表面２Ｂａと、裏面２Ｂｂとを有する。以下においては、特徴的な構成を有する半導体層が設けられている面を、「主面」という。本実施の形態では、裏面２Ｂｂは、主面である。裏面２Ｂｂは、非照射面である。
【０１１７】
図８のように、裏面２Ｂｂ（主面）は、テクスチャと呼ばれる凹凸形状を有する。なお、構成Ｃｔ３の表面２Ｂａ（面Ｓ１ａ）は、凹凸形状を有さない、平坦な面である。なお、構成Ｃｔ３の表面２Ｂａ（面Ｓ１ａ）は、実施の形態１と同様に、凹凸形状を有してもよい。
【０１１８】
電極８Ａ，８Ｂは、前述の裏面電極である。電極８Ａは、電極８ａｎと、複数の電極８ａとを含む。電極８ａｎは、縦方向（Ｙ軸方向）に延在する。複数の電極８ａは、電力Ｐｗを得るために使用される。複数の電極８ａの各々の形状は、長尺状である。複数の電極８ａの各々は、横方向（Ｘ軸方向）に延在する。複数の電極８ａは、電極８ａｎに接続される。図７では、一例として、６個の電極８ａが示されている。なお、電極８Ａに含まれる電極８ａの数は、６に限定されず、２から５、または、７以上であってもよい。
【０１１９】
複数の電極８ａは、半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂ上に設けられる。平面視（ＸＹ面）において、複数の電極８ａは、同一の間隔Ｇｐ４ａを空けて並ぶ。例えば、図７を参照して、Ｙ軸方向において隣接する２個の電極８ａの間隔は、間隔Ｇｐ４ａである。なお、本明細書において、「複数の電極８ａは、同一の間隔Ｇｐ４ａを空けて並ぶ」という表現は、「複数の電極８ａが、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ４ａの０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【０１２０】
電極８Ｂは、電極８ｂｎと、複数の電極８ｂとを含む。電極８ｂｎは、縦方向（Ｙ軸方向）に延在する。複数の電極８ｂは、電力Ｐｗを得るために使用される。複数の電極８ｂの各々の形状は、長尺状である。複数の電極８ｂの各々は、横方向（Ｘ軸方向）に延在する。複数の電極８ｂは、電極８ｂｎに接続される。図７では、一例として、７個の電極８ａが示されている。なお、電極８Ｂに含まれる電極８ｂの数は、７に限定されず、２から６、または、８以上であってもよい。
【０１２１】
複数の電極８ｂは、裏面２Ｂｂ上に設けられる。平面視（ＸＹ面）において、複数の電極８ｂは、同一の間隔Ｇｐ４ｂを空けて並ぶ。例えば、図７を参照して、Ｙ軸方向において隣接する２個の電極８ｂの間隔は、間隔Ｇｐ４ｂである。なお、本明細書において、「複数の電極８ｂは、同一の間隔Ｇｐ４ｂを空けて並ぶ」という表現は、「複数の電極８ｂが、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ４ｂの０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【０１２２】
半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂ側には、複数の半導体層７ａと、複数の半導体層７ｂとが設けられている。各半導体層７ａ、および、各半導体層７ｂは、電力Ｐｗを得るための半導体層である。各半導体層７ａ、および、各半導体層７ｂの形状は、長尺状である。各半導体層７ａ、および、各半導体層７ｂは、Ｘ軸方向に延在する。
【０１２３】
各半導体層７ａは電極８ａに接続される。各半導体層７ａのＸ軸方向の長さは、電極８ａのＸ軸方向の長さと同等である。また、各半導体層７ｂは電極８ｂに接続される。各半導体層７ｂのＸ軸方向の長さは、電極８ｂのＸ軸方向の長さと同等である。
【０１２４】
なお、平面視（ＸＹ面）において、電極８ａおよび電極８ｂは、特定の方向（Ｙ軸方向）に沿って、交互に配置されている。また、半導体層７ａが半導体層７ｂと接触しないように、電極８ａおよび電極８ｂは、一定の間隔を空けて並ぶ。なお、半導体層７ａが半導体層７ｂと接触しないように、隣接する電極８ａおよび電極８ｂの間隔は、例えば、約１０μｍである。
【０１２５】
平面視（ＸＹ面）において、半導体層７ａおよび半導体層７ｂは、特定の方向（Ｙ軸方向）に沿って、交互に配置されている。半導体層７ａの導電型は、半導体基板１０Ｂの導電型と異なる。半導体層７ｂの導電型は、半導体基板１０Ｂの導電型と同じである。前述したように、半導体基板１０Ｂの導電型は、一例として、ｎ型である。また、半導体層７ａの導電型は、一例として、ｐ型である。また、半導体層７ｂの導電型は、一例として、ｎ型である。
【０１２６】
以下においては、半導体層７ａ，７ｂの各々を、「半導体層７」ともいう。平面視（ＸＹ面）において、複数の半導体層７は、同一の間隔Ｇｐ４ｃを空けて並ぶ。
【０１２７】
具体的には、半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂ側に設けられた複数の半導体層７が、特定の方向（Ｙ軸方向）に沿って、同一の間隔Ｇｐ４ｃを空けて並ぶ。例えば、図８を参照して、Ｙ軸方向において隣接する２個の半導体層７の間隔は、間隔Ｇｐ４ｃである。間隔Ｇｐ４ｃは、半導体基板１０Ｂの厚み以下である。間隔Ｇｐ４ｃは、例えば、約１００μｍ以下である。具体的には、間隔Ｇｐ４ｃは、例えば、約８０μｍから約１００μｍの範囲の値である。
【０１２８】
なお、本明細書において、「複数の半導体層７は、同一の間隔Ｇｐ４ｃを空けて並ぶ」という表現は、「複数の半導体層７が、同等の間隔を空けて並ぶ」という意味も含む。当該同等の間隔とは、例えば、間隔Ｇｐ４ｃの０．８倍から１．２倍の範囲の間隔である。
【０１２９】
半導体層７と半導体基板１０Ｂとの境界部分には、空乏層が存在する。半導体層７は、半導体層７ａまたは半導体層７ｂである。半導体層７および半導体基板１０Ｂは、空乏層を含む。半導体層７または半導体基板１０Ｂに含まれる空乏層に、光Ｌｔ１が照射されると、キャリア対を構成する電子ｍおよび正孔ｍが発生する。
【０１３０】
半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂ側に存在する空乏層に光Ｌｔ１が照射されて、キャリア移動現象が継続して起こることにより、電極８Ａと電極８Ｂとの間に、電力Ｐｗが発生する。キャリア移動現象とは、正孔ｍがｐ型の半導体と接続された電極に移動し、電子ｍがｎ型の半導体と接続された電極に移動するという現象である。本実施の形態では、ｐ型の半導体は半導体層７ａであり、ｎ型の半導体は、半導体層７ｂおよび半導体基板１０Ｂである。また、本実施の形態では、一例として、ｐ型の半導体と接続された電極は電極８ａ（電極８Ａ）であり、ｎ型の半導体と接続された電極は電極８ｂ（電極８Ｂ）である。
【０１３１】
また、半導体層７ａの濃度は、半導体層７ｂの濃度以上である。これにより、電子ｍが、ｐ型の半導体層７ａよりも、ｎ型の半導体層７ｂへ到達しやすくなる。そのため、半導体層７ｂに到達した電子ｍが、電極８ｂへ移動しやすくなる。その結果、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。また、半導体層７ａの濃度が大きい場合、半導体層７ａと電極８ａとの接続におけるオーミック特性を向上させることができる。これにより、正孔ｍが電極８ａへ移動し易くなる。そのため、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１３２】
また、半導体層７ａの深さは、一例として、数μｍから１０μｍの範囲の値である。また、半導体層７ｂの深さは、一例として、数１０ｎｍから１μｍの範囲の値である。すなわち、半導体層７ａの深さは、半導体層７ｂの深さより大きい。これにより、電子ｍが、ｐ型の半導体層７ａよりも、ｎ型の半導体層７ｂへさらに到達しやすくなる。そのため、半導体層７ｂに到達した電子ｍが、電極８ｂへ移動しやすくなる。その結果、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１３３】
また、半導体層７ａの深さは、半導体層７ｂの深さより大きいため、正孔ｍが半導体層７ａに到達し易くなる。その結果、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１３４】
以下においては、半導体基板１０Ｂのうち、半導体層７ａと半導体層７ｂとの間の部分を、「半導体基板１０Ｂｘ」ともいう。半導体基板１０Ｂｘは、半導体層７ａおよび半導体層７ｂにより、挟まれている。
【０１３５】
前述したように、半導体基板１０Ｂの導電型は、ｎ型である。そのため、半導体基板１０Ｂｘにおける電子ｍは、多数キャリアとなる。したがって、半導体基板１０Ｂｘにおいて、消滅現象ｅが発生する確率は非常に低い。これにより、半導体基板１０Ｂｘにおける多くの電子ｍが、高確率で、半導体層７ｂを介して、電極８ｂへ移動する。その結果、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１３６】
一方、半導体基板１０Ｂｘにおける正孔ｍが、電極８ａに到達するまでの期間において、消滅現象ｈが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、好ましくは、半導体層７ａと半導体層７ｂとの間隔Ｇｐ４ｃを約１００μｍとし、半導体基板１０Ｂの抵抗率を約１Ωｃｍとする。これにより、消滅現象ｈが発生する確率を非常に低くすることができる。その結果、半導体基板１０Ｂｘにおける電子ｍおよび正孔ｍの両方が、光電変換装置１００Ｂの発電量の増加に貢献する。
【０１３７】
なお、消滅現象ｈが発生する際には、熱が発生する。光電変換装置１００Ｂでは、複数の半導体層７が、同一の間隔Ｇｐ４ｃを空けて並ぶ。そのため、光電変換装置１００Ｂの面Ｓ１ｂ全体にわたって、ほぼ均等に熱を発生させることができる。すなわち、光電変換装置１００Ｂの面Ｓ１ｂにおいて、熱の発生箇所の偏りを抑制することができる。そのため、光電変換装置１００Ｂが長期間にわたり動作している際における、発熱による不具合の発生を抑制することができる。したがって、光電変換装置１００Ｂを長時間にわたり、安定して動作させることができる。
【０１３８】
なお、前述したように、隣接する電極８ａおよび電極８ｂの間隔は、約１０μｍである。すなわち、半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂの大部分は、電極で覆われる。そのため、光電変換装置１００Ｂは、高い放熱性を有する。また、半導体基板１０Ｂの裏面２Ｂｂの大部分は、電極で覆われるため、半導体基板１０Ｂの、表面２Ｂａを介して、裏面２Ｂｂに到達した光Ｌｔ１が、裏面２Ｂｂの裏面電極に反射して、半導体基板１０Ｂ内に向かう現象が発生しやすくなる。そのため、半導体基板１０Ｂ内において、キャリア対（電子ｍおよび正孔ｍ）が多く発生する。したがって、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１３９】
また、光電変換装置１００Ｂでは、隣接する電極８ａおよび電極８ｂの間隔は同じである。これにより、光電変換装置１００Ｂが動作している際、面Ｓ１ｂ全体にわたって、ほぼ均等に熱を発生させることができる。これにより、すなわち、光電変換装置１００Ｂの面Ｓ１ｂにおいて、熱の発生箇所の偏りを抑制することができる。そのため、光電変換装置１００Ｂが長期間にわたり動作している際における、発熱による不具合の発生を抑制することができる。
【０１４０】
次に、光電変換装置１００Ｂの製造方法（以下、「製造方法Ｍ１ｂ」ともいう）について簡単に説明する。ここで、半導体基板１０Ｂの導電型は、ｎ型であると仮定する。製造方法Ｍ１ｂにおいて、導電型がｐ型である半導体層７ａは、実施の形態１の製造方法Ｍ１における半導体層３ａを形成する方法と同様な方法により、形成される。
【０１４１】
なお、導電型がｎ型である半導体層７ｂは、ボロンペースト材を用いて、形成される。なお、半導体層７ｂの濃度は１０１９ｃｍ−３以上であることが望ましい。半導体層７ｂの濃度を１０１９ｃｍ−３以上とすることにより、半導体層７ｂと電極８ｂとの接続におけるオーミック特性が向上し、消滅現象ｅの発生を抑制することができる。その結果、光電変換装置１００Ｂの発電量を増やすことができる。
【０１４２】
なお、パッシベーション膜５、および、電極８ａ，８ｂは、実施の形態１の製造方法Ｍ１と同様な方法により、形成される。ただし、電極８ａ，８ｂは、図７に示される電極８Ａ，８Ｂの形状に対応するマスクを使用して、形成される。
【０１４３】
以上説明したように、本実施の形態の構成Ｃｔ３によれば、片面電極型の光電変換装置１００Ｂにおいても、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【０１４４】
＜変形例１＞
本変形例の構成は、半導体層と電極との接続箇所に特徴を有する構成（以下、「構成Ｃｔｍ１」ともいう）である。以下においては、構成Ｃｔｍ１が適用された光電変換装置を、「光電変換装置１００ｍ」ともいう。光電変換装置１００ｍは、実施の形態１の光電変換装置１００と比較して、半導体層３ａと電極４との接続箇所の形状、および、半導体層３ｂと電極６との接続箇所の形状が異なる。光電変換装置１００ｍのそれ以外の構成は、光電変換装置１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【０１４５】
図９は、本発明の変形例１に係る光電変換装置１００ｍの断面図である。図９は、図２のＡ１−Ａ２線に沿った、光電変換装置１００の断面図を示す箇所に対応する、光電変換装置１００ｍの断面図である。
【０１４６】
構成Ｃｔｍ１では、半導体層３ａは、面３ａｓを有する。半導体層３ｂは、面３ｂｓを有する。面３ａｓ，３ｂｓの各々は、平坦な面である。すなわち、構成Ｃｔｍ１における、半導体基板１０の表面２ａは、面２ａｓを有する。面２ａｓは、平坦な面である。すなわち、表面２ａには、凹凸形状を有さない、平坦な面２ａｓが存在する。面２ａｓは、Ｘ軸方向に延在する。
【０１４７】
また、構成Ｃｔｍ１では、電極４は、面４ｓを有する。また、構成Ｃｔｍ１では、電極６は、平坦な面（以下、「面６ｓ」ともいう）を有する。すなわち、電極６は、面６ｓ（図示せず）を有する。面４ｓ，６ｓの各々は、平坦な面である。半導体層３ａの面３ａｓは、電極４の面４ｓと直接接続されている。
【０１４８】
なお、平坦な面２ａｓには、半導体層３ｂが設けられている。また、図４の構成と同様に、半導体層３ｂの面３ｂｓの端部は、電極６の面６ｓ（図示せず）と直接接続されている。すなわち、半導体層３ｂの面３ｂｓは、電極６の面６ｓ（図示せず）と直接接続されている。
【０１４９】
これにより、半導体層３ａと電極４との接続におけるオーミック特性および、半導体層３ｂと電極６との接続におけるオーミック特性を向上させることができる。その結果、光電変換装置１００ｍの発電量を増やすことができる。
【０１５０】
また、構成Ｃｔｍ１では、平坦な面２ａｓに半導体層３ｂが設けられている。そのため、面２ａｓに設けられた半導体層３ｂにおける正孔ｍは、凹凸形状を有する面に沿うことなく、電極６へ移動する。そのため、正孔ｍが電子と結合し、当該正孔ｍが消滅する消滅現象ｈが発生する確率は低い。その結果、光電変換装置１００ｍの発電量を増やすことができる。
【０１５１】
なお、平坦な面２ａｓを有する表面２ａは、専用のマスク（図示せず）を使用して、半導体基板をウエットエッチングすることにより、形成される。
【０１５２】
以上説明したように、本変形例の構成Ｃｔｍ１によれば、実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、光電変換装置の発電量をさらに増やすことができる。
【０１５３】
なお、構成Ｃｔｍ１は、実施の形態２の構成Ｃｔ２に適用してもよい。以下においては、構成Ｃｔｍ１が適用された構成Ｃｔ２を、「構成Ｃｔ２ｍ１」ともいう。構成Ｃｔ２ｍ１では、図６の半導体層３ａが平坦な面を有する。また、電極６も平坦な面を有する。半導体層３ａの平坦な面は、電極６の平坦な面と直接接続される。
【０１５４】
また、構成Ｃｔｍ１は、実施の形態３の構成Ｃｔ３に適用してもよい。以下においては、構成Ｃｔｍ１が適用された構成Ｃｔ３を、「構成Ｃｔ３ｍ１」ともいう。構成Ｃｔ３ｍ１では、図８の半導体層７ａ，７ｂの各々が平坦な面を有する。また、電極８ａ，８ｂの各々が平坦な面を有する。半導体層７ａの平坦な面は、電極８ａの平坦な面と直接接続される。半導体層７ｂの平坦な面は、電極８ｂの平坦な面と直接接続される。
【０１５５】
（その他の変形例）
以上、本発明に係る光電変換装置について、各実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、当該各実施の形態および変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、当業者が思いつく変形を各実施の形態および変形例に施したものも、本発明に含まれる。つまり、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態、変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態、変形例を適宜、変形、省略することが可能である。
【０１５６】
例えば、半導体基板および半導体層の導電型は、上記の各実施の形態および変形例で示した導電型に限定されない。例えば、半導体基板１０の導電型はｐ型であり、半導体層３ａ，３ｂの導電型はｎ型であってもよい。また、半導体基板１０Ｂの導電型はｐ型であり、半導体層７ａの導電型はｎ型であり、半導体層７ｂの導電型はｐ型であってもよい。
【０１５７】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１５８】
３，３ａ，３ｂ，７，７ａ，７ｂ  半導体層、４，６，８ａ，８ａｎ，８Ａ，８ｂ，８ｂｎ，８Ｂ  電極、１０，１０Ｂ，１０Ｂｘ，１０ｘ  半導体基板、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００ｍ  光電変換装置。
【要約】
光電変換装置１００は、半導体基板１０を備える。半導体基板１０の表面２ａ側には、電力Ｐｗを得るための複数の半導体層３が設けられている。平面視において、複数の半導体層３は、同一の間隔Ｇｐ３を空けて並ぶ。間隔Ｇｐ３は、半導体基板１０の厚み以下である。【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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