(57)【要約】  【課題】  ＢＳＦ構造として用いるｐ＋型半導体領域を高品質化した結晶シリコンを提供することと、それを用いた、特に高効率な太陽電池等の光電変換装置を提供すること。  【解決手段】  アルミニウムの濃度およびホウ素の濃度のそれぞれが深さ方向において同一傾向に分布し、かつ酸素を含有しているｐ＋型半導体領域を備えている結晶シリコンとすること、および、この結晶シリコン中のｐ＋型半導体領域をＢＳＦ構造として機能させる光電変換装置とする。【選択図】  図２
2005079143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの濃度およびホウ素の濃度のそれぞれが深さ方向において同一傾向に分布し、かつ酸素を含有したｐ＋型半導体領域を備えていることを特徴とする結晶シリコン。
【請求項２】
前記ｐ＋型半導体領域は、その深さ方向において前記アルミニウムの濃度と前記酸素の濃度との和、または前記ホウ素の濃度と前記酸素の濃度との和が、一定値となる部分が存在していることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン。
【請求項３】
前記ｐ＋型半導体領域に存在する前記酸素の濃度は、前記ｐ＋型半導体領域以外の領域に存在する酸素の濃度よりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載の結晶シリコン。
【請求項４】
前記ｐ＋型半導体領域に存在する酸素の濃度は、２×１０１６／ｃｍ３以上５×１０１７／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の結晶シリコン。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の結晶シリコンを備え、該結晶シリコン中の前記ｐ＋型半導体領域をＢＳＦ構造として機能させることを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は不純物が高濃度のｐ型半導体にドープされたｐ＋型半導体領域を有する結晶シリコンおよびこれを用いた光電変換装置に関し、特に、このｐ＋型半導体領域をＢＳＦ構造として機能させた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池や光センサ等の光電変換装置は、表面に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。その代表的なもののひとつにＢＳＦ（back surface field）構造があり、この構造により、長波長域の感度の改善による光電流の増加、ｐ型半導体層／ｐ＋型半導体層間のエネルギー差による開放電圧の増大、および裏面電極とのオーミック特性を良好にすることによる曲線因子（F.F.）の改善等の効果を生じさせることができる。
【０００３】
ｐ型結晶シリコン（Ｓｉ）基板を用いた太陽電池にＢＳＦ構造を形成するには、アルミニウム（Ａｌ）粉末を主成分として含有するＡｌペーストをＳｉ基板に塗布・焼成を行う方法が、自動化が容易であり、生産性が高いことから広く用いられている。
【０００４】
Ａｌペーストについては、Ａｌ粉末，ガラスフリット，有機結合剤，有機溶剤をベースとし、必要に応じてホウ素（Ｂ）含有物を適宜混合したものを用いる（特許文献１を参照。）。このように、ガラスフリット成分あるいはＢ含有物として、Ｂ含有材料をＡｌペーストに混ぜることにより、ＢＳＦ効果を向上させることができるとされている。
【０００５】
また、非特許文献１にはＢがドープされたＡｌをスパッタ法により形成した後、熱処理することによりＢＳＦ構造を形成することが開示されており、通常950℃以上が必要なＢの拡散が低温にて実現されることによりＢＳＦ効果が増大することが開示されている。
【特許文献１】特開2003−69056号公報
【非特許文献１】26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference，1997，p.275
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来例によれば、Ａｌに加えてＢを添加することによりＢＳＦ効果が高められるとされているが、発展途上の段階にあり、現状では例えば太陽電池特性を十分に満足するＢＳＦ構造が得られていないと思われる。
【０００７】
本発明の目的は、ＢＳＦ構造として用いるｐ＋型半導体領域を高品質化した結晶シリコンを提供することと、それを用いた、特に高効率な太陽電池等の光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の結晶シリコンは、１）アルミニウムの濃度およびホウ素の濃度のそれぞれが深さ方向において同一傾向に分布し、かつ酸素を含有しているｐ＋型半導体領域を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、２）１）において、前記ｐ＋型半導体領域は、その深さ方向において前記アルミニウムの濃度と前記酸素の濃度との和、または前記ホウ素の濃度と前記酸素の濃度との和が、一定値となる部分が存在していることを特徴とする。
【００１０】
また、３）１）または２）において、前記ｐ＋型半導体領域に存在する前記酸素の濃度は、前記ｐ＋型半導体領域以外の領域に存在する酸素の濃度よりも低いことを特徴とする。
【００１１】
また、４）１）乃至３）のいずれかにおいて、前記ｐ＋型半導体領域に存在する酸素の濃度は、２×1016／ｃｍ３以上５×1017／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の光電変換装置は、５）１）乃至４）のいずれかの結晶シリコンを備え、前記ｐ＋型半導体領域をＢＳＦ構造として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の結晶シリコンおよびこれを用いた光電変換装置によれば、アルミニウムとホウ素の深さ方向における濃度が同一傾向に分布している。すなわち、プロファイルが同一となっている。ここで、プロファイルが同一とは濃度が同じということではなく、濃度の増減の形が同じことを意味しており、濃度としては１桁以内の相違を指す。これにより、高い変換効率が得られる。
【００１４】
また、本発明では、アルミニウムと酸素の濃度の和、またはホウ素と酸素の濃度の和を一定値とする。ここで一定値とは、主に測定誤差や、界面の影響によるスパイク状の部分（２〜3.5μｍ程度の深さの領域）を除いた部分がほぼ一定値であることを意味しており、濃度としては２倍以内を指す。これより、高い変換効率が得られる。
【００１５】
また、ｐ＋半導体領域の酸素濃度は周囲より濃度が少なくなっており、ＢＳＦ構造の品質を格段に向上させることができる。これは、本発明のＢＳＦ構造の形成メカニズムに起因していると考えられる。ＢＳＦ構造の形成時には、アルミニウムに加えホウ素を適量としたことにより、ＢＳＦ形成領域の結晶シリコン中の酸素が引き抜かれ、酸素と入れ替わるようにアルミニウムとホウ素とが入っていく現象が生じたものと考えられる。このため、特にｐ＋半導体領域とそれ以外の結晶シリコンとの酸素濃度は適量が存在する。結晶シリコンの適量は１×1017／ｃｍ３以上５×1018／ｃｍ３以下である。なぜなら、この濃度範囲より低い場合では、アルミニウムとホウ素とが酸素と入れ替わる量が少なすぎるため、十分なＢＳＦ効果が得られない。また、この濃度範囲より高い場合では結晶シリコン自体の膜品質の低下を招くからである。一方、ＢＳＦ構造であるｐ＋半導体領域の酸素濃度は、界面領域を除くと２×1016／ｃｍ３以上５×1017／ｃｍ３以下であることが望ましい。この濃度範囲より低い場合では、アルミニウムとホウ素の酸素との入れ替わりはほとんど飽和した状態であり、過剰なアルミニウムとホウ素がＢＳＦ領域内の外側（開放側、バルク側ではない）に存在していることになり、ＢＳＦ構造の品質低下を招く。また、この濃度以上では、ＢＳＦ構造の品質が十分でないため、光電変換特性等の特性が低下してしまうからである。
【００１６】
以上により、本発明によれば、アルミニウムとホウ素が同一の濃度プロファイルのｐ＋型半導体領域を有しているので、従来に比較して高品質なＢＳＦ構造とすることが可能となる。また、このＢＳＦ構造における酸素濃度をその周囲の領域より減少させ、アルミニウムまたはホウ素と酸素の濃度の和を一定値とすることにより、さらに高効率な太陽電池等の光電変換装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の形態を光電変換装置であるバルク型Ｓｉ太陽電池を例にとり、模式的にあらわした図面に基づいて詳細に説明する。図１はｐ＋型半導体領域をＢＳＦ構造として用いたバルク型Ｓｉ太陽電池の構造を示す断面図である。
【００１８】
図１において、101はｐ型Ｓｉ基板、102はｎ型Ｓｉ層、103はｐ＋型半導体領域であるｐ＋型Ｓｉ（ＢＳＦ）層、104は反射防止膜、105は表面電極、106は裏面電極をそれぞれ示している。
【００１９】
ｐ型Ｓｉ基板101は結晶Ｓｉであり、単結晶もしくは多結晶のＳｉ基板である。単結晶Ｓｉの場合は引き上げ法などの単結晶育成方法によって作製され、多結晶Ｓｉの場合は鋳造法などによって作製される。多結晶Ｓｉは大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶Ｓｉよりもきわめて有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを300μｍ程度の厚みにスライスして、10ｃｍ×10ｃｍもしくは15ｃｍ×15ｃｍ程度の大きさに切断してＳｉ基板とする。
【００２０】
Ｓｉ基板101の表面側には、入射した光を有効に取り込むために凹凸構造とすることが望ましい（不図示）。この凹凸構造はアルカリを用いたウエットエッチング法や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法で形成することができる。
【００２１】
Ｓｉ基板101の表面側には、図１に示すように、リン（Ｐ）等のｎ型不純物が拡散されたｎ型Ｓｉ層102が形成されている。このｎ型Ｓｉ層102は、Ｓｉ基板101内に半導体接合部を形成するために設けるものであり、例えばＰを拡散させる場合、ＰＯＣｌ３を用いた気相拡散法、Ｐ２Ｏ５を用いた塗布拡散法、およびＰ＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。ｎ型Ｓｉ層102は0.3〜0.5μｍ程度の深さに形成される。
【００２２】
このＳｉ基板101の表面側には、反射防止膜104が形成されている。反射防止膜104は、Ｓｉ基板101の表面で光が反射するのを防止して、Ｓｉ基板101内に光を有効に取り込むために設ける。この反射防止膜104は、Ｓｉ基板101との屈折率差等を考慮して、屈折率が２程度の材料で構成され、厚み500〜2000Å程度の窒化シリコン（ＳｉＮＸ）膜や酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜などで構成される。
【００２３】
Ｓｉ基板101の裏面側には、ｐ型不純物が高濃度に拡散されたＢＳＦ層103を形成する。このＢＳＦ層103は、Ｓｉ基板101の裏面近くでキャリアの再結合による効率の低下を防ぐために、Ｓｉ基板101の裏面側に内部電界を形成するものである。
【００２４】
つまり、Ｓｉ基板101の裏面近くで発生したキャリアがこの電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度が増大する。
【００２５】
ＢＳＦ層103を形成するにはＡｌ粉末を主成分として含有するＡｌペーストをＳｉ基板101の裏面に塗布・焼成を行う方法が広く用いられている。このＡｌペーストには必要に応じてＢ含有材料が添加される。
【００２６】
Ｓｉ基板101の表面側および裏面側には、表面電極105および裏面電極106が形成されている。この表面電極105および裏面電極106は、主にＡｇ紛，バインダー，フリットなどからなるＡｇペーストをスクリーン印刷して焼成し、その上に半田層を形成する。表面電極105は、例えば幅200μｍ程度に、またピッチ３ｍｍ程度に形成される多数のフィンガー電極（不図示）と、この多数のフィンガー電極を相互に接続する２本のバスバー電極（105）で構成される。裏面電極106は、例えば幅300μｍ程度に、またピッチ５ｍｍ程度に形成される多数のフィンガー電極（不図示）と、この多数のフィンガー電極を相互に接続する２本のバスバー電極（106）で構成される。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態について、光電変換装置である球状Ｓｉ太陽電池を例にとり説明する。図２は本発明に係るＢＳＦ層を用いた球状Ｓｉ太陽電池の構造を示す図である。
【００２８】
図２において、201は基板、202は絶縁体、203はｐ型結晶質Ｓｉ粒子、204はｐ＋半導体領域であるｐ＋型Ｓｉ（ＢＳＦ）層、205はｎ型半導体層、206は上部電極膜をそれぞれ示す。
【００２９】
基板201としては、金属、ガラス、セラミックまたは樹脂等が用いられる。好ましくは、銀，アルミニウム，銅等の高反射金属とする。なぜなら、基板201の反射率が大きいことで、基板201で光を反射させて結晶質半導体粒子203へより多くの光を導くことができ、変換効率が向上するために好ましいからである。また、基板201として絶縁体を用いる場合には、基板201の表面に下部電極となる導電層を形成する必要があるが、上記と同様な理由で、この導電層は高反射材料であることが好ましい。
【００３０】
基板201と結晶質Ｓｉ粒子203の接合界面には、ｐ型不純物が高濃度に拡散されたｐ＋型Ｓｉ（ＢＳＦ）層204を形成する。このＢＳＦ層204は、結晶質Ｓｉ粒子203の裏面近くでキャリアの再結合による効率の低下を防ぐために、結晶質Ｓｉ粒子203の裏面側に内部電界を形成するものである。
【００３１】
つまり、結晶質Ｓｉ粒子203の裏面近くで発生したキャリアが、この電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることになり、特に長波長の光感度が増大する。
【００３２】
ＢＳＦ層204を形成するには、例えば、基板201としてＡｌを用いた場合、Ｂを高濃度に含有するＳｉ膜を基板201の表面に成膜した後、結晶質Ｓｉ粒子203と溶着するのと同時に形成する。
【００３３】
絶縁体202は、正極と負極の分離を行うために結晶質Ｓｉ粒子203間に充填する。絶縁体202としては、ガラス材料，樹脂材料，無機有機複合材料等を用いる。絶縁体202はｎ型半導体層205を形成した後に形成する。ｎ型半導体層205は結晶質Ｓｉ粒子203上にそれぞれ独立して形成されるだけであり、後述する上部電極層206で相互に接続される。絶縁体202を形成する前に、ｐｎ接合を形成することにより、絶縁体202を除去する工程が不要となること、さらに、絶縁体202を除去することによる欠陥や絶縁体202からの汚染が原因でｐｎ接合の品質を低下させることが無く、高い変換効率が実現できる。絶縁体202の波長400ｎｍ〜1200ｎｍの透過率は70％以上であることが好ましい。透過率が70％以下のとき、結晶質Ｓｉ粒子203へ入射する光の量が減少して変換効率が低下するため好ましくない。
【００３４】
結晶質Ｓｉ粒子203は、気相成長法，アトマイズ法，直流プラズマ法等で形成可能であるが、非接触環境下に融液を落下させる融液落下法が好ましい。また、結晶質Ｓｉ粒子203はｐ型であることが好ましい。例えば、Ｓｉに添加してｐ型を呈するＢ，Ａｌ等を１×1014〜１×1018原子／ｃｍ３程度添加したものである。
【００３５】
また、図２に示すように、結晶質Ｓｉ粒子203の下部表面で球内側へ段差を設けることが好ましい。結晶質Ｓｉ粒子203の下部表面で粒内側への段差を設けることにより、ｎ型半導体層205の膜厚を所望の場所で薄く変化させることができるため好ましい。結晶質Ｓｉ粒子203表面が下部で粒内側への段差を形成する方法として、フォトレジストを用いた選択エッチングによる方法、基板201と結晶質Ｓｉ粒子203とを溶着後に、基板201を選択エッチングする方法等がある。
【００３６】
また、結晶質Ｓｉ粒子203の表面は粗面であることが好ましい。なぜなら、結晶質Ｓｉ粒子203の表面を粗面化することにより、ｎ型半導体層205の膜を結晶質Ｓｉ粒子203の下部で薄く形成する箇所を設けることができるため好ましいからである。結晶質Ｓｉ粒子203の表面を粗面化する方法として、ＲＩＥを用いたドライエッチング法，水酸化ナトリウム等を用いた選択ウエットエッチング法，サンドブラスト法等を用いることができる。
【００３７】
ｎ型半導体層205は、プラズマＣＶＤ法，触媒ＣＶＤ法，スパッタリング法等で形成する。ここで、ｎ型半導体層205は結晶質Ｓｉ粒子203の天頂部膜厚よりも下部膜厚が薄く形成されているものとする。なぜなら、発電に大きく寄与する結晶質Ｓｉ粒子203の天頂部には、ｎ型半導体層205を厚く形成し確実なｐｎ接合を形成するとともに、ｎ型半導体層205における結晶質Ｓｉ粒子203の下部の膜厚を薄くすることにより、ｎ型半導体層205を通って下部電極201に流れるリーク電流を小さくすることができ、高い変換効率を実現できるからである。ここで、結晶質Ｓｉ粒子203の下部とは結晶質Ｓｉ粒子203で基板201に近い位置を示し、例えば赤道部と基板201の間である。また、ｎ型半導体層205は結晶質Ｓｉ粒子203の天頂部と基板201上に形成されるが、天頂部と基板201とでは分離していることが好ましい。なぜなら、ｎ型半導体層205が下部で分離することで、さらにｎ型半導体層205を通って下部電極に流れるリーク電流が小さくなるため好ましいからである。
【００３８】
この結晶質Ｓｉ粒子203上のみにｎ型半導体層205を形成することが好ましい。なぜなら、結晶質Ｓｉ粒子203上のみではなく、絶縁層202上にもｎ型半導体層205を形成する場合、光吸収ロスが大きくなり、結晶質Ｓｉ粒子203へ入射する光が減少するため好ましくないからである。また、ｎ型半導体層205を、絶縁層202を形成する前に形成することが好ましい。なぜなら、ｎ型半導体層205を、絶縁層202を形成した後に形成すると、ｐｎ接合面積が絶縁層202の形状によって決定され好ましくないからである。また、ｎ型半導体層205を形成する際に、絶縁層202が工程上の汚染原因となり、ｐｎ接合の品質が低下するため好ましくないからである。また、ｎ型半導体層205で結晶質Ｓｉ粒子203の表面を覆うことにより、表面再結合を低減させ変換効率が向上するからである。
【００３９】
ｎ型半導体層205の膜厚は５ｎｍ以上100ｎｍ以下であることが好ましい。なぜなら、ｎ型半導体層205の膜厚が５ｎｍ未満では、ｎ型半導体層205の膜が島状に形成され、ｎ型半導体層205の被覆不良箇所が発生するため好ましくないからである。また、ｎ型半導体層205の膜厚が100ｎｍを超える場合、ｎ型半導体層205を通って下部電極に流れるリーク電流が大きくなり、かつｎ型半導体層205の光吸収が大きくなり、変換効率が低下するため好ましくないからである。また、ｎ型半導体層205は非晶質，微結晶質，ナノ結晶質のいずれであってもよい。
【００４０】
上部電極膜206は、酸化錫，酸化インジウム等をスパッタリング法等で形成する。膜厚および屈折率を調整することにより、反射防止効果を持たせることも可能である。さらに、その上に銀又は銅ペーストを用いた適切なパターンで補助電極を形成してもよい。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。また、以上の実施形態の説明では、本発明のＢＳＦ層を備えた単一接合型の太陽電池に対して適用した例について説明したが、複数の接合を有する太陽電池においても同様の効果を呈する。複数の接合を有する太陽電池として、例えば、ｐ型結晶質Ｓｉ粒子上にｎ型微結晶質半導体層を形成し、その上に中間層を介してｐ型非晶質半導体層、ｉ型非晶質半導体層およびｎ型非晶質半導体層を順次形成したタンデム型太陽電池であってもよい。また、微結晶Ｓｉ薄膜太陽電池やナノ結晶Ｓｉ薄膜太陽電池等の結晶質Ｓｉ薄膜を用いた薄膜Ｓｉ太陽電池のｐ層としても、本発明のｐ＋型半導体領域を好適なＢＳＦ構造とすることができる。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の太陽電池の具体例を、図２に示した球状Ｓｉ太陽電池により説明する。
【００４３】
まず、アルミニウム基板201上に、Ｂを高濃度に含有する非晶質Ｓｉ膜を成膜し、平均粒径700μｍの粒状結晶であるｐ型Ｓｉ２０３を密に１層配設し、加熱して基板201と粒状結晶Ｓｉ２０３を溶着させた。これにより、基板201と粒状結晶Ｓｉ２０３の界面には、ＡｌとＢが高濃度に含有されたＢＳＦ層204が形成される。次に、ｎ型微結晶質半導体層205をプラズマＣＶＤ法により、基板温度250℃でＳｉ粒子303の天頂部において50ｎｍ、下部において20ｎｍの膜厚で成膜した。
【００４４】
次に、エポキシ樹脂を粒状結晶シリコン間に充填させ硬化して絶縁層202を形成した。その上にＩＴＯからなる上部電極膜206を100ｎｍの厚みで形成して評価した。
【表１】
2005079143.tif 000003
表１にＢを高濃度に含有する非晶質Ｓｉ膜の形成条件（膜厚，Ｂのドープ量）および溶着温度を種々に変更したときの太陽電池特性を示す。また、作製した球状Ｓｉ太陽電池をＡｌ溶着部からＳｉ球表面に向かって、Ｓｉ球の不純物濃度（Ａｌ（アルミニウム），Ｂ（ホウ素），Ｏ（酸素））のプロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を図３〜７に示す。ここで、図３は実施例１、図４は実施例２、図５は実施例３、図６は比較例１、図７は比較例２の分析結果をそれぞれ示す。
【００４５】
本発明の実施例１〜３においては、ＡｌとＢのプロファイルが実質的に同一となっている。ここで、プロファイルが同一（濃度分布の傾向が同一）とは濃度が同じということではなく、濃度の増減の形が同じことを意味しており、濃度としては１桁以内の相違を指す（図３においては２〜５μｍ程度の領域）。それに対し比較例１においては、Ｂは含有されているもののＡｌとはプロファイルが異なっている。また、比較例２においては、ＢをドープしたＳｉ膜を導入していないことからＢは含有されていない。
【００４６】
表１から明らかなように、実施例１〜３においては高い変換効率が得られている。これはＡｌとＢが同一の濃度プロファイルを示していることに起因していると考えられる。すなわち、ＡｌとＢを同一のプロファイルとすることにより、ＢによるＢＳＦ効果が加わり、より高品質なＢＳＦ層として機能している。ここで、比較例１，２のようにＢがＡｌと異なったプロファイルの場合、含有量が少なければＢＳＦ効果が十分ではなく、含有深さが少なければ同様にＢＳＦ効果が十分ではなく、逆に多ければ、ＡｌによるＢＳＦ効果が十分にならない。
【００４７】
また、本発明の実施例１においては、ＡｌまたはＢとＯの濃度の和が一定値となっている。ここで一定値とは、主に測定誤差や、界面の影響によるスパイク状の部分（図３にいて3.5μｍ程度の領域）を除いた部分がほぼ一定値であることを意味しており、濃度としては２倍以内を指す（図３において２〜3.5μｍ程度の領域）。表１から明らかなように、実施例１は実施例２，３に比べても高い変換効率が得られている。これはＡｌまたはＢとＯとの濃度の和が一定値となっていることに起因していると考えられる。すなわち、この領域における酸素濃度はＳｉバルク部の濃度よりも少なくなっており、ＢＳＦ層の品質が格段に向上している。つまり、ＢＳＦ領域の形成メカニズムに起因していると考えられる。ＢＳＦ層形成時にＡｌに加えＢを適量加えたことにより、Ｓｉバルク中のＯが引き抜かれ、入れ替わるようにＡｌとＢが入っていく現象が生じたものと考えられる。このため、Ｓｉバルク部のＯ濃度は適量が存在し、１×1017／ｃｍ３以上で５×1018／ｃｍ３以下であることが望ましい。この濃度範囲より低い場合では、Ａｌ，Ｂと入れ替わる量が少なすぎるため、十分なＢＳＦ効果が得られない。また、この濃度範囲より高い場合ではＳｉ自体の膜品質の低下を招いてしまう。一方、ＢＳＦ領域のＯ濃度は界面領域を除くと、２×1016／ｃｍ３以上で５×1017／ｃｍ３以下であることが望ましい。この濃度範囲より低い場合では、Ａｌ，Ｂの入れ替わりはほとんど飽和した状態であり、過剰なＡｌ、ＢがＢＳＦ領域の基板側に存在していることになり、ＢＳＦ層の品質低下を招く。また、この濃度範囲より高い場合では、ＢＳＦ層の品質が十分でないため、太陽電池特性が低下する。
【００４８】
このＢＳＦ層のＡｌ濃度は５×1017／ｃｍ３以上で５×1019／ｃｍ３以下であることが望ましい。この濃度範囲より低い場合は、ドーピング不足のためＢＳＦ効果が十分得られない。また、この濃度範囲より高い場合は、過剰なＡｌのため、ＢＳＦ層中の欠陥が増加し太陽電池特性が低下する。
【００４９】
また、このＢＳＦ層のＢ濃度は５×1017／ｃｍ３以上で５×1019／ｃｍ３以下であることが望ましい。この濃度範囲より低い場合は、ドーピング不足のためＢＳＦ効果を増強することが出来ない。また、この濃度範囲より高い場合は、過剰なＢのためにＢＳＦ層中の欠陥が増加し太陽電池特性が低下する。
【００５０】
なお、本発明のＢＳＦ層の形成は、上述した方法に限られるものではなく、種々の方法が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る光電変換装置の実施形態の一例を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る光電変換装置の実施形態の他の例を説明する断面図である。
【図３】実施例１のＳｉ球における不純物（Ａｌ，Ｂ，Ｏ）の濃度プロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を示す線図である。
【図４】実施例２のＳｉ球における不純物（Ａｌ，Ｂ，Ｏ）の濃度プロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を示す線図である。
【図５】実施例３のＳｉ球における不純物（Ａｌ，Ｂ，Ｏ）の濃度プロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を示す線図である。
【図６】比較例１のＳｉ球における不純物（Ａｌ，Ｂ，Ｏ）の濃度プロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を示す線図である。
【図７】比較例２のＳｉ球における不純物（Ａｌ，Ｂ，Ｏ）の濃度プロファイルをＳＩＭＳにより分析した結果を示す線図である。
【符号の説明】
【００５２】
101：ｐ型Ｓｉ基板
102：ｎ型Ｓｉ層
103：ｐ＋型Ｓｉ（ＢＳＦ）層（ｐ＋型半導体領域）
104：反射防止膜
105：表面電極
106：裏面電極
201：基板
202：絶縁体
203：ｐ型結晶質Ｓｉ粒子
204：ｐ＋型Ｓｉ（ＢＳＦ）層（ｐ＋半導体領域）
205：ｎ型半導体層
206：上部電極膜
【図１】
2005079143.tif 000004
【図２】
2005079143.tif 000005
【図３】
2005079143.tif 000006
【図４】
2005079143.tif 000007
【図５】
2005079143.tif 000008
【図６】
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【図７】
2005079143.tif 000010