(57)【要約】【課題】変換効率に優れた多結晶シリコン太陽電池を提供する。【解決手段】本発明に係る多結晶シリコン太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された第１の導電型の第１のシリコン層と、前記第１のシリコン層上に形成された第２の導電型の第２のシリコン層と、前記第２のシリコン層上に形成された第２の導電型の第３のシリコン層とを含み、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする。前記金属成分は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうちのいずれか１つまたは２つ以上である。前記基板と前記第１のシリコン層との間に反射防止膜をさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、
複数のシリコン層を含み、
前記複数のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
太陽電池であって、
基板と、
前記基板上に形成された第１の導電型の第１のシリコン層と、
前記第１のシリコン層上に形成された第２の導電型の第２のシリコン層と、
前記第２のシリコン層上に形成された第２の導電型の第３のシリコン層とを含み、
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
太陽電池であって、
基板と、
前記基板上に形成された第１の導電型の第１のシリコン層と、
前記第１のシリコン層上に形成された第１の導電型の第２のシリコン層と、
前記第２のシリコン層上に形成された第２の導電型の第３のシリコン層とを含み、
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
前記基板が、ガラス、プラスチック、シリコン及び金属を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１の導電型がｎ型の場合は前記第２の導電型がｐ型であり、前記第１の導電型がｐ型の場合は前記第２の導電型がｎ型であることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が結晶質シリコン層であることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記金属成分が、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうちのいずれか１つまたは２つ以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記基板と前記第１のシリコン層との間に反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池。
【請求項９】
複数のシリコン層を含む太陽電池の製造方法であって、
金属成分を触媒として使用して、前記複数のシリコン層の少なくとも一層を結晶化させるようにしたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
太陽電池の製造方法であって、
基板を準備するステップと、
前記基板上に、第１の導電型の第１のシリコン層を形成するステップと、
前記第１のシリコン層上に、第２の導電型の第２のシリコン層を形成するステップと、
前記第２のシリコン層上に、第２の導電型の第３のシリコン層を形成するステップとを含み、
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層上に金属層を形成するステップと、
前記金属層の形成後に、前記第１、第２及び第３のシリコン層をアニーリングするステップとを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
太陽電池の製造方法であって、
基板を準備するステップと、
前記基板上に、第１の導電型の第１のシリコン層を形成するステップと、
前記第１のシリコン層上に、第１の導電型の第２のシリコン層を形成するステップと、
前記第２のシリコン層上に、第２の導電型の第３のシリコン層を形成するステップと、
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層上に金属層を形成するステップと、
前記金属層の形成後に、前記第１、第２及び第３のシリコン層をアニーリングするステップとを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記基板が、ガラス、プラスチック、シリコン及び金属を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の導電型がｎ型の場合は前記第２の導電型がｐ型であり、前記第１の導電型がｐ型の場合は前記第２の導電型がｎ型であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層をアニーリングして結晶化させるようにしたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記金属層が、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうちのいずれか１つまたは２つ以上の成分を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記基板と前記第１のシリコン層との間に反射防止膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記第１、第２及び第３のシリコン層が、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、及び熱線化学気相蒸着法から成る群より選択される方法により形成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記金属層が、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、原子単位層蒸着法、及びスパッタリング法から成る群より選択される方法により形成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
前記金属層の厚さを調節することにより、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層の金属残留量を調節するようにしたことを特徴とする請求項１０または１１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、シリコン太陽電池及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、変換効率に優れた多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を電気に直接変換する太陽光発電の核心素子であり、宇宙用途から家庭用途まで幅広く使用されている。
【０００３】
太陽電池は基本的にはｐｎ接合で構成されたダイオードであり、その動作原理は次の通りである。半導体のエネルギーバンドギャップより大きいエネルギーを有する太陽光が太陽電池のｐｎ接合に入射すると、電子−正孔対が生成される。ｐｎ接合部に生成された電場により電子がｎ層に、正孔がｐ層に移動することによって、ｐｎ間に光起電力が発生する。太陽電池の両端に負荷やシステムを接続すると、電流が流れ、電力が生成される。
【０００４】
太陽電池は、光吸収層として使用する物質によって多様に区分される。代表的な太陽電池は、光吸収層としてシリコンを利用するシリコン系太陽電池である。シリコン系太陽電池は、基板型（単結晶または多結晶）太陽電池と、薄膜型（非晶質または多結晶）太陽電池とに区分される。これ以外にも、太陽電池の種類には、ＣｄＴｅやＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）の化合物薄膜太陽電池、ＩＩＩ−Ｖ族太陽電池、染料感応太陽電池、有機太陽電池などがある。
【０００５】
単結晶シリコン基板型太陽電池は、他の種類の太陽電池よりも変換効率が非常に高いという長所があるが、単結晶シリコンウエハを使用するため製造コストが高いという宿命的な短所がある。多結晶シリコン基板型太陽電池は、単結晶シリコン基板型太陽電池よりは製造コストを低くすることができるが、バルク状態の原材料から太陽電池を作る点は単結晶シリコン基板型太陽電池と同様であるため、原材料費が高く、工程自体が複雑であり、製造コスト節減には一定の限界がある。
【０００６】
このような基板型太陽電池の問題点を解決するための方法として、薄膜型シリコン太陽電池が注目を集めている。薄膜型シリコン太陽電池は、ガラスなどの基板上に、真性層であるシリコン薄膜を蒸着することによって、製造コストを大幅に低くすることができる。実際において、薄膜型シリコン太陽電池は、基板型シリコン太陽電池の約１／１００の厚さに製造することができる。
【０００７】
非晶質シリコン薄膜型太陽電池は、最初に開発された薄膜型シリコン太陽電池であり、現在は住宅用に普及し始めている。非晶質シリコン太陽電池は、非晶質シリコンを化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により形成することができるので、大量生産に適し、製造コストが比較的安いという長所があるが、変換効率が基板型シリコン太陽電池よりも非常に低いという問題点がある。非晶質シリコン太陽電池の変換効率が低い理由は、非晶質シリコン内においてシリコン原子の大部分が非結合状態で存在するため、つまり、非晶質シリコン内においてシリコン原子のダングリングボンドが多数存在するためである。このようなダングリングボンドを減らすためには、非晶質シリコンを水素中で処理し、ダングリングボンドを有するシリコン原子に水素を結合させて水素化された非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を形成することによって、局在化された状態の密度（不完全欠陥）を減らして変換効率を増大させる。しかし、水素化された非晶質シリコンは光に対する敏感性が高いので、そのような材料から作製された太陽電池が使い古されると変換効率が低下するため（光劣化現象）、大規模発電用として使用するのには一定の限界がある。
【０００８】
前述のような問題を有している非晶質シリコン薄膜型太陽電池の短所を補完するために開発されたのが多結晶シリコン薄膜型太陽電池である。多結晶シリコン薄膜型太陽電池は光吸収層として多結晶シリコンを使用するため、光吸収層として非晶質シリコンを使用する非晶質シリコン薄膜型太陽電池よりも太陽電池の能力が優れている。
【０００９】
しかし、多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、多結晶シリコンを製造することが容易でないという短所がある。すなわち、一般的に多結晶シリコンは非晶質シリコンを固相結晶化させて製造するが、非晶質シリコンの固相結晶化のためには６００℃以上の温度と１０時間以上の時間が必要であるため、これを太陽電池の量産工程に適用することが難しい。特に、固相結晶化段階で６００℃以上の高温を維持するためには、基板として、標準的なガラスの代りに高価な石英基板を使用しなければならない。これにより太陽電池の製造コストが高くなるという問題点がある。また、固相結晶化方法は、多結晶シリコンの結晶粒子が不規則な方向に成長する傾向があり、多結晶シリコンの大きさが非常に不均一であるため、太陽電池の品質及び能力が低下するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、変換効率に優れた多結晶シリコン薄膜型太陽電池及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【００１１】
また、本発明は、量産化が可能な多結晶シリコン薄膜型太陽電池及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の目的を達成するために、本発明の一実施態様に係る太陽電池は、複数のシリコン層を含み、前記複数のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の実施態様に係る太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された第１の導電型の第１のシリコン層と、前記第１のシリコン層上に形成された第２の導電型の第２のシリコン層と、前記第２のシリコン層上に形成された第２の導電型の第３のシリコン層とを含み、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の他の実施態様に係る太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された第１の導電型の第１のシリコン層と、前記第１のシリコン層上に形成された第１の導電型の第２のシリコン層と、前記第２のシリコン層上に形成された第２の導電型の第３のシリコン層とを含み、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層が金属成分を含有していることを特徴とする。
【００１５】
前記基板は、ガラス、プラスチック、シリコン及び金属を含むことができる。
【００１６】
前記第１の導電型がｎ型の場合、前記第２の導電型はｐ型であり、前記第１の導電型がｐ型の場合、前記第２の導電型はｎ型であることができる。
【００１７】
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層は、結晶質シリコン層であることができる。
【００１８】
前記金属成分は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうち、いずれか１つまたは２つ以上であることができる。
【００１９】
前記基板と前記第１のシリコン層との間に反射防止膜をさらに含むことができる。
【００２０】
前述の目的を達成するために、本発明の他の実施態様に係る太陽電池の製造方法は、金属成分を触媒として使用して、前記複数のシリコン層の少なくとも一層を結晶化させるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、前述の目的を達成するために、本発明の他の実施態様に係る太陽電池の製造方法は、基板を準備するステップと、前記基板上に、第１の導電型の第１のシリコン層を形成するステップと、前記第１のシリコン層上に、第２の導電型の第２のシリコン層を形成するステップと、前記第２のシリコン層上に、第２の導電型の第３のシリコン層を形成するステップとを含み、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層上に金属層を形成するステップと、前記金属層の形成後に、前記第１、第２及び第３のシリコン層をアニーリングするステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の他の実施態様に係る太陽電池の製造方法は、前記基板上に、第１の導電型の第１のシリコン層を形成するステップと、前記第１のシリコン層上に、第１の導電型の第２のシリコン層を形成するステップと、前記第２のシリコン層上に、第２の導電型の第３のシリコン層を形成するステップと、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層上に金属層を形成するステップと、前記金属層の形成後に、前記第１、第２及び第３のシリコン層をアニーリングするステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記基板は、ガラス、プラスチック、シリコン及び金属を含むことができる。
【００２４】
前記第１の導電型がｎ型の場合、前記第２の導電型はｐ型であり、前記第１の導電型がｐ型の場合、前記第２の導電型はｎ型であることができる。
【００２５】
前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層をアニーリングして結晶化することができる。
【００２６】
前記金属層は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうち、いずれか１つまたは２つ以上の成分を含むことができる。
【００２７】
前記基板と前記第１のシリコン層との間に反射防止膜を形成するステップをさらに含むことができる。
【００２８】
前記第１、第２及び第３のシリコン層の形成方法は、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、熱線化学気相蒸着法を含むことができる。
【００２９】
前記金属層の形成方法は、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、原子単位層蒸着法、スパッタリング法を含むことができる。
【００３０】
前記金属層の厚さを調節することにより、前記第１、第２及び第３のシリコン層の少なくとも一層の金属残留量を調節することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る太陽電池は、多結晶シリコン層を使用することによって、太陽電池の変換効率を向上させることができるという効果がある。
【００３２】
また、本発明に係る太陽電池は、多結晶シリコン層を一般的なガラス基板上に形成できるので、太陽電池の製造コストを節減できるという効果がある。
【００３３】
さらに、本発明に係る太陽電池の製造方法は、大型太陽電池の大量生産に容易に適用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
【００３６】
本発明に係る多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、金属触媒を利用して結晶化温度を低下させる方法を用いて多結晶シリコン層を形成することを特徴とする。従来、金属触媒を利用して非晶質シリコンを結晶化させる方法、いわゆる金属誘導結晶化（ＭＩＣ）法は、ＬＣＤのような平板ディスプレイの駆動素子に該当する多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に使用されてきた。言い換えれば、多結晶シリコンＴＦＴの製造時に最も重要視される工程は、低温で非晶質シリコンを結晶化する工程であり、特に結晶化温度を低下させることが所望される。そのために、低い温度及び短い時間で多結晶シリコンを形成するための多様な工程が提案されているが、結晶化温度を低くすることにより量産化に適用できることが分かってから、金属誘導結晶化法（ＭＩＣ）が多くの注目を集めてきた。しかし、このような金属触媒を利用する結晶化法は低い温度で実施できるという長所があるが、ＴＦＴのアクティブ領域に相当量の金属が含まれてしまうため、漏洩電流が著しく増加するという問題点がある。そのため、金属誘導結晶化法（ＭＩＣ）を多結晶シリコンＴＦＴの製造にそのまま適用することは、事実上不可能である。
【００３７】
上記に鑑みて、本発明者は、金属触媒を使用するＭＩＣ法を太陽電池の多結晶シリコン層の製造に適用した場合に、金属汚染により生じ得る漏洩電流の問題は、太陽電池ではＴＦＴほど深刻でないという点に着目して本発明を完成するにいたった。すなわち、太陽電池の多結晶シリコン層は、ＴＦＴのアクティブ領域に適用される多結晶シリコン層ほどには電気的特性の精密な制御が要求されない。そのため、たとえ金属汚染が発生したとしても、大きな問題にはならない。
【００３８】
図１は本発明の一実施形態に係る太陽電池１００の構成を示す図面である。図に示すように、太陽電池１００は、基板１０上に、反射防止膜２０、透明導電膜３０、ｐ＋型シリコン層４０、ｎ−型シリコン層５０、ｎ＋シリコン層６０及び電極７０がその順番に積層された構造になっている。
【００３９】
太陽電池１００の基板１０は、太陽光を吸収するために透明材料からなることが好ましい。例えば、基板１０は、透明なガラス及びプラスチックを含むことができる。反射防止膜２０は、基板１０を通過して入射した太陽光がシリコン層に吸収されずにすぐに外部に反射されることを確実にし、太陽電池の変換効率の低下を防止する役割を果す。この役割のために、反射防止膜２０は、例えばシリコン酸化物またはシリコン窒化物を含むことができる。透明導電膜３０は、太陽光を透過させると共に、ｐ＋型シリコン層４０を電極７０に電気的に接続する役割をする。このような役割のため、透明導電膜３０は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含むことができる。
【００４０】
透明導電膜３０上には３つのシリコン層、すなわちｐ＋型シリコン層４０、ｎ−型シリコン層５０、ｎ＋シリコン層６０がその順番に積層され、薄膜型シリコン太陽電池の基本的な構成であるｐ−ｉ−ｎ構造が形成される。ここで、ｐ−ｉ−ｎ構造とは、ｐ型でハイドープされたｐ＋型シリコン層４０とｎ型でハイドープされたｎ＋シリコン層６０との間に不純物をロードープし、ｐ＋型シリコン層４０及びｎ＋シリコン層６よりも比較的絶縁性のｎ−型シリコン層５０を形成した構造を言う。一般的な太陽電池は、太陽光がｐ側から入射するように設計される。
【００４１】
前述したように、本発明の太陽電池は、基本構造としてｐ−ｉ−ｎ構造をとるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ｎ−ｉ−ｐ構造、すなわちｎ＋シリコン層／ｐ−シリコン層／ｐ＋シリコン層を積層した構造も可能である。ｎ−ｉ−ｐ構造の場合、太陽光がｐ側から入射するので、すなわち、太陽光は基板の反対側から入射するので、基板は必ずしもガラスのような透明材質で構成する必要がなく、例えば、シリコンや金属材質の基板を使用することも可能である。
【００４２】
また、前述したように、本発明では太陽電池の構造は、ｉ型シリコン層の導電型が、基板に接しているシリコン層の導電型とは異なる導電型であるが、必ずしもこれに限定する必要はなく、ｉ型シリコン層の導電型が、基板に接しているシリコン層の導電型と同一の導電型であってもよい。
【００４３】
したがって、本発明に係る太陽電池は、基板からｐ＋シリコン層／ｎ−シリコン層／ｎ＋シリコン層、ｎ＋シリコン層／ｐ−シリコン層／ｐ＋シリコン層、ｐ＋シリコン層／ｐ−シリコン層／ｎ＋シリコン層、ｎ＋シリコン層／ｎ−シリコン層／ｐ＋シリコン層の構成が全て可能である。以下では、図１の構成であるｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０について説明する。
【００４４】
一方、太陽電池１００は、ｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０のうちの少なくとも一層が多結晶シリコン層であることを特徴とする。ｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０の全てを多結晶シリコンで構成することが好ましい。要するに、多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、賦存量が豊富なシリコンを原材料として使用し、薄膜太陽電池製造工程を利用した大量生産するので、非常に安価に大量生産できるという利点を有する。また、多結晶シリコンはそれ自体が非晶質シリコンよりも電子移動度が高いので、高い効率を示す。
【００４５】
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池１００の製造方法について説明する。
【００４６】
まず、基板１０を準備する。前述したように、基板１０は透明材質のガラスを使用することが好ましい。また、基板表面は、太陽電池の変換効率を向上させるため、テクスチャリング処理することができる。テクスチャリング処理は、太陽電池の基板表面への入射光の反射による光学的損失が発生することに起因して光学的特性が低下する現象を防止するために行う工程であり、太陽電池で使用される基板の表面を粗くすること、すなわち基板表面に凹凸状のパターンを形成することを言う。テクスチャリング処理により基板表面を粗くすると、基板表面で一度反射された光が、前記凹凸状パターンにより再反射されるため、入射光の反射率が減少する。その結果、基板表面が光を捕らえる量が増加するため、光学的損失が低減するという効果を得ることができる。
【００４７】
次に、基板１０上に反射防止膜２０を形成する。前述したように、反射防止膜２０はシリコン酸化物またはシリコン窒化物を含むことができ、この膜の形成には、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法などを利用できる。
【００４８】
続いて、反射防止膜２０上に透明導電膜３０を形成する。前述したように、透明導電膜３０はＩＴＯを含むことができ、この膜の形成にはスパッタリング法などを利用できる。
【００４９】
次に、透明導電膜３０上に、ｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０をその順番に形成する。これらの３つのシリコン層は非晶質シリコン状態で形成され、これら層の形成方法としては、低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）法、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法、熱線化学気相蒸着法などを含むことができる。また、これらの３つのシリコン層に対するｎ型またはｐ型ドープは、非晶質シリコン層の形成時にインサイチュー（in situ）でドープすることが好ましい。ｎ型ドープ時の不純物としてはリン（Ｐ）を、ｐ型ドープ時の不純物としてはボロン（Ｂ）または砒素（Ａｓ）を使用することが一般的である。これらの３つのシリコン層の厚さとドープ濃度は、通常的なｐ−ｉ−ｎ構造の多結晶シリコン薄膜型太陽電池で採用されている厚さとドープ濃度を適用することが好ましい。
【００５０】
次に、非晶質状態で形成されたｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０を結晶化させて、多結晶状態のｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０を形成する。
【００５１】
本発明では、金属誘導結晶化法を使用して非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化させる。このためには、まず非晶質シリコン上に金属層を蒸着した後、これを結晶化熱処理する工程を経る。金属層は、ｐ＋シリコン層４０／ｎ−シリコン層５０／ｎ＋シリコン層６０のうちの少なくとも一層上に形成すれば良い。金属層の成分は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕのうちいずれか１つ、またはこれらのうち２つ以上の組合せを含むことができる。金属成分の形成方法としては、低圧化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、原子単位層蒸着法、スパッタリング法などを含むことができる。結晶化熱処理工程は通常的な焼鈍炉（annealing furnace）を使用して行えば良く、４００℃ないし７００℃、及び、１時間ないし１０時間の結晶化熱処理条件で行うことが好ましい。
【００５２】
一方、非晶質シリコン層上に蒸着させる金属の量を調節することによって、結晶化熱処理後に多結晶シリコン層の内部に残存する金属の量を調節することができる。金属の量を調節する方法としては非晶質シリコン層上に蒸着させる金属層の厚さを調節する方法を例に挙げることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。場合によっては、多結晶シリコン層内に残存する金属の量を最小限に抑えるために、金属層の厚さを１原子層未満に調節する必要もある。ここで、１原子層未満とは、蒸着された金属層が非晶質シリコン層の表面全体を完全に被覆しない場合、すなわち金属層が非晶質シリコン層上に連続的に蒸着されず、非晶質シリコン層上に散在するように蒸着される場合を言う（被覆率＜１）。言い換えれば、１未満の被覆率で金属層が蒸着された場合とは、非晶質シリコン層上に蒸着された金属層の間に追加の金属を蒸着できる状態を意味する。
【００５３】
最後に、透明導電膜３０及びｎ＋シリコン層６０上にそれぞれ電極７０を形成し、多結晶シリコン薄膜型太陽電池が最終的に完成する。電極７０の材質はアルミニウムなどのような導電性物質であれば良く、この形成方法は熱蒸着法またはスパッタリング法などを含むことができる。
【００５４】
一方、以上では本発明の実施形態として単一接合の太陽電池を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、いわゆるタンデム構造と呼ばれる二重接合の太陽電池及び三重接合の太陽電池なども本発明の実施形態にすることができる。すなわち、二重接合及び三重接合の太陽電池またはその他のいかなる太陽電池も、その太陽電池を構成する少なくとも一層の多結晶シリコン層内に金属成分が含まれていれば、このような太陽電池及びその製造方法は本発明の権利範囲に属すると見なすべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明によれば、多結晶シリコン層を使用することによって、太陽電池の変換効率を向上させることができ、多結晶シリコン層を一般的なガラス基板上に形成できることによって、太陽電池の製造コストを節減することができ、大型太陽電池の大量生産に容易に適用できるなどの効果がある。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。
【００５６】
一方、本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、当業者ならば、添付の特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正がなされ得ることがわかるはずである。
【符号の説明】
【００５７】
１０：基板
２０：反射防止膜
３０：透明導電膜
４０：ｐ＋シリコン層
５０：ｎ−シリコン層
６０：ｎ＋シリコン層
７０：電極
１００：太陽電池
【図１】
2010533384.tif 000003
【国際調査報告】
2010533384.tif 000004
2010533384.tif 000005