(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換効率の向上とともに、製造コストの削減、製造工程の簡略化を図るための光電変換装置を提供する。【解決手段】受光面と背面とを備え、任意の導電型の半導体基板１と、半導体基板を貫通する孔と、半導体基板の受光面及び孔の内壁に配置され、半導体基板とは逆の導電型の半導体２と、それぞれ孔の両端に配置された電極８及び電極１０と、孔内に配置され、両端がこれらの電極と接続された電極とを含み、電極９の一部は半導体１と直接接触し、他は半導体基板１と直接接触している。半導体基板と、逆の導電型の半導体の両者の相互作用により受光面の光を電力に効率良く変換する構造を実現できる。【選択図】図５
0003190736.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
受光面とその背面とを備える光電変換装置において、
半導体基板（１）と、
前記半導体基板（１）を貫通する孔（３）と、
前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁に配置され、前記半導体基板（１）とは逆の導電型の半導体（２）と、
それぞれ前記孔（３）の両端に配置された電極（８）及び電極（１０）と、
前記孔（３）内に配置され、両端がそれぞれ前記の電極（８）及び電極（１０）と接続された電極（９）と
を含み、
前記孔（３）内の電極（９）の一部は前記孔（３）の内壁に配置された前記半導体（２）と直接接触し、他は前記半導体基板（１）と直接接触していることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記孔（３）の内壁に配置された半導体（２）は、前記孔（３）の内壁の一部を対称的又は非対称的に被覆していることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記半導体基板（１）の導電型がＰ型である場合、前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置された前記半導体（２）の導電型はＮ型であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記半導体基板（１）の導電型がＮ型である場合、前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置された前記半導体（２）の導電型はＰ型であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記受光面の前記半導体（２）の表面に配置された誘電体膜（４）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記半導体基板（１）の背面に配置された、前記半導体基板（１）と同じ導電型のドーピング層及び／又は誘電体膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記半導体（２）に配置され、前記受光面で生じる電流を収集し伝導する電極（５）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記受光面に配置され、前記電極（５）と接続され、前記電極（５）に収集された電流を伝導する電極（１０）を含むことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）の構成は、完全中空、一部中空及び完全中実のいずれか１種の構造を含み、
或いは、前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）はそれぞれ独立して、完全中空、一部中空及び完全中実の構造を用いることを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記受光面の電極（１０）、前記背面の電極（８）、前記孔（３）内の電極（９）、及び前記電極（５）の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよいことを特徴とする請求項６又は８に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記受光面の電極（１０）、前記背面の電極（８）、前記孔（３）内の電極（９）、及び前記電極（５）の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよいことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記光電変換装置は、前記背面に配置された電極（７）をさらに含み、
前記電極（７）と前記電極（８）は、空気のみで絶縁され、電極の極性が逆であり、前記電極（７）は、前記受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導することを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
受光面と背面とを備える光電変換装置において、
半導体基板（１）と、
前記半導体基板（１）を貫通する孔（３）と、
前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置され、前記半導体基板（１）とは逆の導電型の半導体（２）と、
それぞれ前記半導体基板（１）の背面及び受光面に配置された電極（８）及び電極（１０）と、
前記孔（３）内に配置され、両端がそれぞれ前記の電極（８）及び電極（１０）と接続された電極（９）と
を含み、
前記半導体（２）が前記孔（３）の内壁全体を被覆し、
前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）の少なくとも一つは、中空構造であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１４】
前記受光面の電極（１０）、前記背面の電極（８）、及び前記孔（３）内の電極（９）は一体的又は分離的に形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記孔（３）内の電極（９）、前記受光面の電極（１０）、及び前記背面の電極（８）の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよいことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光電変換技術と半導体製造分野に関し、より具体的には、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエネルギーが使用され続けることにより、従来のエネルギーの不足及び環境の悪化といった問題が生じる中、現在、省エネルギー型社会が推奨されることをきっかけに、再生可能エネルギーの発展・普及に力を注ぐことは、上述の問題を解決する最善な方法となっている。再生可能エネルギーの中でも、地域の制限が少なく、適用範囲が広く、クリーンで汚染することがなく、持続利用率が高い等の利点があるため、光のエネルギー（特に太陽のエネルギー）による発電は、水力発電、風力発電に継ぐ、電気エネルギーを提供する最善な方法となっている。
【０００３】
太陽発電装置は、光電変換又は太陽光発電電池とも呼ばれる。その発電原理は、半導体ＰＮ接合の光起電力効果によるものである。現在、光電変換には、色々な種類と構造のものがある。従来の製造方法では、光電池の正極（＋）と負極（−）をそれぞれ受光面と背面に配置し、同種類の光電池の場合、低電気抵抗の金属によって正極（＋）と負極（−）とを互いに接続することができる。しかしながら、従来の光電池は受光面の多くの面積が電極に遮られて、一部の電流のロスが生じやすいため、前記構造による光電変換のロスを低減するために、最近の先行技術では、主に２種類の構造の光電池を採用している。
【０００４】
１種類の光電池は、電池の正極（＋）と負極（−）がともに背面に位置することを特徴とするものであるため、受光面の光に対する遮断を低下させ、光電変換効率を向上させることができ、また、光電池同士の接続に有利である。具体的には、素子の背面に光起電力効果を有するＰＮ接合が設けられ、受光面にＰＮ接合が設けられていないものである（非特許文献１参照）。しかしながら、受光面で生じる電流が基板全体を通して背面の電極に辿り着けるように、このような構造の電池には品質がきわめて高いシリコン基板（主に少数のキャリヤーの寿命が十分に長いこと）が必要であるため、製造コストが高く、広範囲の普及に不利である。
【０００５】
もう１種類の光電池は、上述の光起電力効果を有するＰＮ接合を素子の受光面及び背面に配置し、素子全体を貫通する孔を複数設置し、孔の内壁に配置された低電気抵抗の電極を受光面上の電極と接続することを特徴とする。これにより、受光面で生じる光電流が孔内の電極を介して素子の背面上の対応する電極に伝導される。このような構造により、前記光電池の問題点を解消でき、現在のレベルのシリコン基板を利用すれば、コストが増加することなく、光電変換効率がより高い光電池が生産できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｒ．Ａ．Ｓｉｎｔｏｎ，  Ｙ．Ｋｗａｒｋ，  Ｊ．Ｙ．Ｇａｎ，  Ｒ．Ｍ．Ｓｗａｎｓｏｎ，  ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．ＥＤ―７．Ｎｏ．１０，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９８６
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１に示すような、受光面、背面及び素子を貫通する孔の内壁のいずれにもＰＮ接合が配置された光電池では、素子の両面及び孔内にＰＮ接合を形成する必要があり、製造工程は複雑である。また、この素子の背面のＰＮ接合が配置されるため、作製の際に、余計な絶縁方法によって背面の正極（＋）と負極（−）間のショート問題を防止する必要があるため、このような構造の電池を作製する場合、より長い時間を要し、煩雑な製造工程を追加する必要があり、製造コストが増加しやすい。
【０００８】
本考案は、上述のことに鑑みてなされたものであり、光電変換効率の向上を実現する上で、光電池の製造工程が煩雑で時間がかかり、生産コストが増えやすいという従来技術の問題点を解決する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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本考案は、下記の構成を提供する。
受光面とその背面とを備える光電変換装置において、
半導体基板（１）と、
前記半導体基板（１）を貫通する孔（３）と、
前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置され、前記半導体基板（１）とは逆の導電型の半導体（２）と、
それぞれ前記孔（３）の両端に配置された電極（８）及び電極（１０）と、
前記孔（３）内に配置され、両端がそれぞれ前記の電極（８）及び電極（１０）と接続された電極（９）と
を含み、
前記孔（３）内の電極（９）の一部は前記孔（３）の内壁に配置された前記半導体（２）と直接接触し、他は前記半導体基板（１）と直接接触していることを特徴とする光電変換装置。
【００１０】
好ましくは、前記孔（３）の内壁に配置された半導体（２）は、前記孔（３）の内壁の一部を対称的又は非対称的に被覆している。
好ましくは、前記半導体基板（１）の導電型がＰ型である場合、前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置された前記半導体（２）の導電型はＮ型である。
好ましくは、前記半導体基板（１）の導電型がＮ型である場合、前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置された前記半導体（２）の導電型はＰ型である。
好ましくは、前記光電変換装置は、前記受光面の前記半導体（２）の表面に配置された誘電体膜（４）をさらに含む。
好ましくは、前記光電変換装置は、前記半導体基板（１）の背面に配置された、前記半導体基板（１）と同じ導電型のドーピング層及び／又は誘電体膜をさらに含む。
好ましくは、前記光電変換装置は、前記半導体（２）に配置され、前記受光面で生じる電流を収集し伝導する電極（５）をさらに含む。
好ましくは、前記光電変換装置は、前記受光面に配置され、前記電極（５）と接続され、前記電極（５）に収集された電流を伝導する電極（１０）を含む。
好ましくは、前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）の構成は、完全中空、一部中空及び完全中実のいずれか１種の構造を含み、
或いは、前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）はそれぞれ独立して、完全中空、一部中空及び完全中実の構造を用いる。
好ましくは、前記受光面の電極（１０）、前記背面の電極（８）、前記孔（３）内の電極（９）、及び前記電極（５）の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよい。
好ましくは、前記光電変換装置は、前記背面に配置された電極（７）をさらに含み、
前記電極（７）と前記電極（８）は、空気のみで絶縁され、電極の極性が逆であり、前記電極（７）は、前記受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
【００１１】
受光面と背面とを備える光電変換装置において、
半導体基板（１）と、
前記半導体基板（１）を貫通する孔（３）と、
前記半導体基板（１）の受光面及び孔（３）の内壁のみに配置され、前記半導体基板（１）とは逆の導電型の半導体（２）と、
それぞれ前記半導体基板（１）の背面及び受光面に配置された電極（８）及び電極（１０）と、
前記孔（３）内に配置され、両端がそれぞれ前記の電極（８）及び電極（１０）と接続された電極（９）と
を含み、
前記半導体（２）が前記孔（３）の内壁全体を被覆し、
前記の電極（８）、電極（９）及び電極（１０）の少なくとも一つは、中空構造であることを特徴とする光電変換装置。
【００１２】
好ましくは、前記受光面の電極（１０）、前記背面の電極（８）、及び前記孔（３）内の電極（９）は一体的又は分離的に形成された。
好ましくは、前記孔（３）内の電極（９）、前記受光面の電極（１０）、及び前記背面の電極（８）の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよい。
【考案の効果】
【００１３】
上述の構成によれば、従来技術に比べて、本考案は、任意の導電型の半導体基板と、前記半導体基板を貫通する孔と、前記半導体基板の受光面及び孔の内壁の一部のみに配置され、半導体基板とは逆の導電型の半導体とを含む光電変換装置を提供する。本考案は、半導体基板の受光面及びこの半導体基板を貫通する孔の内壁に、この半導体基板とは逆の導電型の半導体を配置することよって、両者の相互作用により受光面の光を電力に変換する構造を実現できるとともに、光電変換効率の向上、及び製造コストの削減、製造工程の簡略化を図る。孔の内壁に絶縁層が形成されることなく、その一部をＰＮ接合で被覆しているため、基板割れ率を低下させ、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本考案又は従来技術の構成をより明確に説明するために、以下、本考案の実施形態又は従来技術の説明に必要な図面について簡単に説明するが、当然ながら、以下の説明は本考案についての例示に過ぎず、当業者であれば、創意工夫をせずとも、本考案の図面からほかの図面に想到し得る。
【図１】従来技術のＰＮ型光電池の構造模式図である。
【図２】本考案の一実施形態に係る光電変換装置の半導体基板と孔とその上の半導体の構造模式図である。
【図３】本考案の他の実施形態に係る光電変換装置の半導体基板と孔とその上の半導体の構造模式図である。
【図４】本考案の他の実施形態に係る光電変換装置の半導体基板と孔とその上の半導体の構造模式図である。
【図５】本考案の一実施形態に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図６】本考案の一実施形態に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図７】本考案の一実施形態に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図８】本考案の実施例１に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図９】本考案の実施例２に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図１０】本考案の実施例３に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図１１】本考案の実施例４に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図１２】本考案の実施例５に係る光電変換装置の構造模式図である。
【図１３】本考案の実施例６に係る光電変換装置の構造模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本考案の実施形態の構成についてを詳しく説明するが、当然ながら、後述する実施例は本考案の一部の実施形態に過ぎず、全部ではない。本考案の実施形態に基づいて、当業者が創意工夫をせずともなし得る実施形態はいずれも本考案の技術的範囲に属する。
背景技術の記載から、従来技術において光電変換を行う光電池の構造は、受光面、その背面及び孔の内壁のいずれにもＰＮ接合が配置されたものである。しかし、基板の両面及び孔内にＰＮ接合を形成する従来技術では、片面にＰＮ接合を配置するより、生産性に劣る。また、背面のＰＮ接合は余計な絶縁方法によって背面の正極（＋）と負極（−）間のショート問題を防止する必要があるため、このような構造の電池を作製する場合、煩雑な製造工程を追加する必要があり、より時間がかかる。そして、このような構造による光電変換の効率がより高いわけでもない。
そのため、本考案は、半導体基板の受光面及びこの半導体基板を貫通する孔の内壁に、この半導体基板とは逆の導電型の半導体を配置することよって、両者の相互作用により受光面の光を電力に変換する構造を実現できるとともに、光電変換効率の向上、及び製造コストの削減、製造工程の簡略化を図る。具体的には、下記の実施例によって詳しく説明する。
【実施例】
【００１６】
図２〜図４に示すように、光電変換装置は、主に、任意の導電型の半導体基板１と、前記半導体基板１を貫通する孔３と、前記半導体基板１の受光面及び孔３の内壁に配置された、前記半導体基板１とは逆の導電型である半導体２と、を含み、前記半導体２と前記半導体基板１からなる構造を受光面のエミッターとする。
なお、半導体基板１とその受光面及び孔３の内壁に配置された半導体２とは導電型が異なるため、半導体基板１の導電型がＰ型である場合、その受光面及び孔３の内壁に配置された半導体２の導電型はＮ型であり、半導体基板の導電型がＮ型である場合、この半導体２の導電型はＰ型である。また、本考案に係る半導体基板１の導電型は上述のＰ型やＮ型に限定されるものではなく、半導体基板１は他の新規な導電構造であってもよい。
【００１７】
なお、孔３の内壁に配置された半導体２について、孔３の内壁を被覆する部分は異なる構造であってもよい。例えば、図２に示すように、孔３の内壁に配置された半導体２は、孔３の内壁全面を被覆してもよく、図３に示すように、孔３の内壁の一部を対称的に被覆してもよく、図４に示すように、孔３の内壁の一部を非対称的に被覆してもよい。
【００１８】
図５を参照して、受光面に配置された半導体２の上に誘電体膜４が配置されている。この誘電体膜４は、光の反射を減少し受光面をパッシベーションするためのものである。
半導体基板１の背面のパッシベーションでは、背面に半導体基板１と同じ導電型のドーピング層６及び／又は誘電体膜６を配置する方法を用いる。
【００１９】
図５に示すように、受光面に配置された半導体２の上に電極（５）が配置されている。この電極５は受光面で生じる電流を収集し伝導するためのものであり、その数及び形状は必要に応じて設定できる。
受光面の孔３の上には電極１０（電極（１０））が配置されている。この電極１０は電極５と接続され、電極５に収集された電流を収集し伝導するためのものである。電極１０は電極５に収集された電流の一部を伝導してもよく、全部を伝導してもよい。
【００２０】
本考案に係る光電変換装置において、孔３内に電極９（電極（９））が配置されている。半導体２が孔３の内壁の一部或いは全面に形成されているに関わらず、電極９は孔の内壁と直接接触する。孔３の内壁の一部が半導体２に被覆された場合、電極９の一部は孔３の内壁と直接接触し、他は半導体２と直接接触する。この電極９は電極１０と接続され、受光面で生じる電流を収集及び／又は伝導するためのものである。一方、半導体基板１の背面の孔３の上に電極８（電極（８））が配置されている。この電極８は電極９と接続され、受光面で生じ電極９を介して伝導される電流を受信するためのものである。
【００２１】
この半導体基板１の背面に電極７（電極（７））が配置されている。この電極７は受光面で生じる電流とは逆の極性の電流を収集し伝導するためのものであり、電極７と電極８は極性が逆である。この装置の短絡を防止するために、製造過程において、電極７と電極８とを接続しない。また、本考案に係る光電変換装置において電流を形成する負極と正極としての電極８と電極７はともに背面に配置されているため、同様な装置同士の接続に便利であり、また、電極が光を遮って受光面の光の取り入れを妨害することがないため、光電変換の効率が向上した。
【００２２】
前記光電変換の過程は、具体的には、受光面で光を取り入れて電流（陽性又は陰性）を生じた後、生じた電流を受光面の電極５によって収集して受光面の孔３の上の電極１０に伝導し、その後、孔３内の電極９を介して電流を背面の孔３の上の電極８に伝導し、背面の電極７によって電極８の電流とは逆の極性の電流を収集する。なお、半導体基板１及び半導体２の導電型によって、受光面で生じる電流の極性が変わり、そして、電極８に収集される電流の極性も変わる。
【００２３】
なお、前記の電極８、電極９及び電極１０の構成は、完全中空、一部中空及び完全中実のいずれか１種の構造を含み、同じであってもよく、異なっていてもよい。つまり、電極８、電極９及び電極１０は同じ構造を採用してもよく、それぞれ独立して上述の３種の構造から選択してもよい。また、電極８、電極９及び電極１０は、一体的に形成されてもよく、分離的に形成されてもよい。
また、本考案に係る装置の製造において、電極５、電極７、電極８、電極９及び電極１０の材料又は製造方法は、全部同じであってもよく、一部同じであってもよく、また全部異なっていてもよい。
【００２４】
上述の本考案に係る装置に基づいて、エミッターを構成する半導体基板１及び半導体２は、より多くの光を取り入れて電力への変換の効率がさらに向上するように、複数回反射可能な構造に作製することができる。
上述の本考案に係る装置に基づいて、孔３を配置する時、この孔３は、例えば、レーザー穴開け、機械的穴開け、及び化学腐食などの物理的又は化学的方法で形成することができる。
【００２５】
従来技術の装置に比べて、上述の本考案に係る装置では、背面にＰＮ接合が配置されないため、絶縁の必要はない。そのため、上述の装置の構造、すなわち、半導体基板と、その受光面及び孔の内壁に配置された、半導体基板とは逆の導電型の半導体とからなる構造を用いるによって、背面にＰＮ接合を配置せず、絶縁の必要がなくなる上、光電変換効率の向上とともに、装置の製造コストの削減、製造工程の簡略化を実現でき、製造コスト及び製造時間が大幅低下した。
製造において、上述の本考案に係る装置における各部材の構造には複数の選択肢があり、任意に組み合わせることができるため、以下、具体的な実施例によって、この装置における複数の選択肢がある構造について詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図８は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＰ型シリコンを使用し、半導体基板１にこの半導体基板１を貫通する孔３を９個形成した。
この半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面にＮ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面に形成されたＮ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＮ型半導体２の上にＳｉＯ２膜４を配置し、背面にＰ＋のドーピング層６を配置した。
【００２７】
受光面の電極５は全部孔３上の電極１０と直接接続されている。本実施例において、受光面の電極５、孔３上の電極１０、孔３内の電極９、及び背面の孔３上の電極８はいずれも同じ材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例１において、電極８、電極９及び電極１０はいずれも中空構造を採用し、孔３内の電極９は孔３の内壁と直接接触し、電極９と孔３の内壁との間に絶縁層が配置されていない。
【００２８】
実施例２
図９は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＮ型シリコンを使用し、半導体基板１にこの半導体基板１を貫通する孔３を３０個形成した。
この半導体基板１の受光面及び孔３の内壁の対称となる一部にＰ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面全面及び孔３の内壁に対称的に形成されたＰ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＰ型半導体２の上にＳｉＯ２膜４を配置し、背面にＮ＋のドーピング層６を配置した。
【００２９】
受光面の電極５は全部孔３上の電極１０と直接接続されている。本実施例において、受光面の電極５、孔３上の電極１０、孔３内の電極９、及び背面の孔３上の電極８は異なる材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例２において、電極８、電極９及び電極１０はいずれも中空構造を採用し、孔３内の電極９の一部は孔３の内壁と直接接触し、他は半導体２と直接接触している。孔の内壁と電極９との間に絶縁層が配置されないため、基板割れ率を低下させ、製造工程を簡略化することができる。
【００３０】
実施例３
図１０は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＮ型シリコンを使用し、この半導体基板１に基板を貫通する孔３を２０個形成した。
この半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面にＰ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面に形成されたＰ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＰ型半導体２の上にＳｉＯ２膜４を配置し、背面にＮ＋のドーピング層及びＳｉＯ２の誘電体膜６を配置した。
【００３１】
受光面の電極５は全部孔３上の電極１０と直接接続されている。本実施例において、受光面の電極５及び孔３上の電極１０は同じ材料で作製し、孔３内の電極９及び背面の孔３上の電極８はそれとは別の同じ材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例３において、電極８、電極９及び電極１０はいずれも中空構造を採用し、孔３内の電極９は孔３の内壁と直接接触し、電極９と孔３の内壁との間に絶縁層が配置されていない。
【００３２】
実施例４
図１１は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＰ型シリコンを使用し、半導体基板１にこの半導体基板１を貫通する孔３を２５個形成した。
半導体基板１の受光面及び孔３の内壁の対称となる一部にＮ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面全面及び孔３の内壁に対称的に形成されたＮ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＮ型半導体２の上にＳｉＮＸ（窒化ケイ素）膜４を配置し、背面にＰ＋のドーピング層６を配置した。
【００３３】
受光面の電極５は全部孔３上の電極１０と直接接続されている。本実施例において、受光面の電極５、孔３上の電極１０、及び孔３内の電極９は同じ材料で作製し、背面の孔３上の電極８はそれとは別の材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例４において、電極８、電極９及び電極１０はいずれも中空構造を採用し、孔３内の電極９の一部は孔３の内壁と直接接触し、他は半導体２と直接接触している。孔の内壁と電極９との間に絶縁層が配置されないため、基板割れ率を低下させ、製造工程を簡略化することができる。
【００３４】
実施例５
図１２は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＰ型シリコンを使用し、半導体基板１にこの半導体基板１を貫通する孔３を４８個形成した。
半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面にＮ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面に形成されたＮ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＮ型半導体２の上にＳｉＮＸ膜４を配置し、背面にＰ＋のドーピング層６を配置した。
【００３５】
本実施例において、受光面のすべての電極５に収集された電流を一部の電極５に集めてから、孔３上の電極１０に伝導している。受光面の孔３上の電極１０、及び背面の孔３上の電極８は同じ材料で作製し、孔３内の電極９はそれとは別の材料で作製し、電極５はそれらとは別の３種類目の材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例５において、電極１０及び電極９は中空構造を採用し、電極８は中実構造を採用し、孔３内の電極９は孔３の内壁と直接接触し、電極９と孔３の内壁との間に絶縁層が配置されていない。
【００３６】
実施例６
図１３は、本考案に係る具体的な光電変換装置の構造模式図である。その構造は、下記のとおりである。
半導体基板１にＮ型シリコンを使用し、この半導体基板１に基板を貫通する孔３を８０個形成した。
半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面にＰ型シリコンを形成し、発射極とした。すなわち、この半導体基板１と、半導体基板１の受光面及び孔３の内壁全面に形成されたＰ型シリコンとによって、ＰＮ接合を形成した。一方、この半導体基板１の背面にＰＮ接合が配置されていない。
本実施例において、光の反射を減少して受光面をパッシベーションするために、上記のエミッターとしてのＰ型半導体２の上にＳｉＯ２膜４を配置し、背面にＳｉＮＸとＳｉＯ２との積層膜６を配置した。
【００３７】
本実施例において、受光面のすべての電極５に収集された電流を一部の電極５に集めてから、孔３上の電極１０に伝導している。電極５及び受光面の孔３上の電極１０は同じ材料で作製し、孔３内の電極９の一部は電極５と同じ材料で作製し、他は背面の孔３上の電極８と同じ材料で作製した。
背面の電極７は、上述と同様に、受光面の電流とは逆の極性の電流を収集し伝導する。
なお、ここで例示した実施例６において、電極８、電極９及び電極１０はいずれも中空構造を採用し、孔３内の電極９は孔３の内壁と直接接触し、孔の内壁と電極９との間に絶縁層が配置されない。
【００３８】
以上をまとめると、上述の本考案に係る光電変換装置では、半導体基板の受光面及びこの半導体基板を貫通する孔の内壁に、この半導体基板とは逆の導電型の半導体を配置することよって、両者の相互作用により受光面の光を電力に変換する構造を実現できるとともに、光電変換効率の向上、及び製造コストの削減、製造工程の簡略化を図った
【００３９】
本明細書において、各実施例を順に説明したが、各実施例で重点をおいて説明した部分は他の実施例との相違点であり、各実施例の同じ又は類似する部分は互いを参照すればよい。実施例に記載の装置について、実施例に記載の方法に対応するものであるため、簡単に説明したが、詳しくは方法に関する説明を参照すればよい。
以上、本考案について最良の実施の形態を参照して詳細に説明したが、実施形態はあくまでも例示的なものであり、これらに限定されない。また上述の説明は、本考案に基づきなしうる細部の修正或は変更など、いずれも本考案の請求の範囲に属するものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１  半導体基板
２  半導体
３  孔
４  誘電体膜
５、７、８、９、１０  電極
６  ドーピング層
【図１】
0003190736.tif 000003
【図２】
0003190736.tif 000004
【図３】
0003190736.tif 000005
【図４】
0003190736.tif 000006
【図５】
0003190736.tif 000007
【図６】
0003190736.tif 000008
【図７】
0003190736.tif 000009
【図８】
0003190736.tif 000010
【図９】
0003190736.tif 000011
【図１０】
0003190736.tif 000012
【図１１】
0003190736.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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