(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にアモルファスシリコン層を形成する第１の工程と、
前記アモルファスシリコン層上にシリコンと共晶反応する金属からなる金属層を形成する第２の工程と、
前記アモルファスシリコン層および前記金属層を加熱する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程により、前記アモルファスシリコン層におけるシリコンを前記金属層中に固溶させるともに結晶化させ、前記金属層上に多結晶シリコン層を形成させる多結晶シリコン薄膜の製造方法であって、
前記第１の工程と前記第２の工程との間において、前記アモルファスシリコン層上に薄い金属層を形成する第４の工程と、前記薄い金属層を酸素或いは空気に曝露して金属自然酸化膜の薄い層を形成する第５の工程と、を含むことを特徴とする多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記基板として透明導電膜の付いたガラス基板を用い、前記第１の工程において、前記透明導電膜上に前記アモルファスシリコン層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記金属層を形成する金属として、Al,Ti,Ni,Sn,Inのうちのいずれか一種或いは複数種を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程における前記加熱を、前記アモルファスシリコン層がシリコンを用いて形成したアモルファスシリコン層である場合、400℃以上、577℃以下の範囲で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記加熱を、400℃以上、525℃以下の範囲で行うことを特徴とする請求項４に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記第３の工程における前記加熱を、前記アモルファスシリコン層がシリコン・ゲルマニウム化合物を用いて形成したアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層である場合、100℃以上、577℃以下の範囲で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記加熱を、100℃以上、525℃以下の範囲で行うことを特徴とする請求項６に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜基板であって、
前記基板と、該基板上に形成された前記金属層と、該金属層上に形成された前記金属自然酸化膜の薄い層と、該金属自然酸化膜の薄い層上に形成された前記多結晶シリコン層と、を備えたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜基板。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜と、
前記多結晶シリコン薄膜の前記多結晶シリコン層上に成膜され、該多結晶シリコン層と共にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す複数の半導体層と、
前記半導体層上に形成された透明電極と、を備えることを特徴とする多結晶シリコン薄膜型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶シリコン薄膜の製造方法、多結晶シリコン薄膜基板および多結晶シリコン薄膜型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷が小さく、再生可能なエネルギー源として太陽電池の普及が促進されている。更なる普及拡大のためには、太陽電池コストの削減が不可欠であり、特に太陽電池コストの約４０％を占めるシリコン基板の材料コストを下げることが必要な状況である。太陽電池とは、太陽光を半導体膜が吸収することによりキャリアが発生し、それを外部に取り出すことで光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる仕組みとなっている。
【０００３】
このような太陽電池としては、省資源、高効率、低コスト、および無毒性の観点から、多結晶シリコン薄膜型太陽電池が適している。この多結晶シリコン薄膜型太陽電池の作製に用いる多結晶シリコン薄膜の製造方法に関する２つの技術（従来技術１と２）が例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
従来技術１は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、基板２１上にアルミニウム層２３を形成し、その上に真空蒸着やスパッタ法等の物理的蒸着法でアモルファスシリコン層２２を形成したのち４５０〜６００℃の温度で熱処理する製膜方法である。この方法によれば、熱処理によりシリコンがアルミニウム層２３中に固溶し、さらに基板２１側に析出することによって見かけ上アルミニウム層２３とシリコン層が入れ代わり、且つシリコンが基板２１側に析出する過程で結晶化し、結晶粒径１０〜２０μｍの多結晶シリコン層２４が形成される（図４（Ｂ）参照）。この方法は物理的蒸着法を用いるので、成膜装置に係る設備費が廉価で、且つ成膜速度が大きく生産性が高いという利点がある。
【０００５】
従来技術２は、上記従来技術１において、基板上にシリコンと共晶反応する金属からなる金属層（アルミニウム層２３）を形成する金属層形成工程と、金属層上にアモルファスシリコン層（２２）を形成して積層基板を得る積層工程との間に、金属層を５容量％以上の酸素を含む気体に曝露する曝露工程を実施することを特徴とする方法である。この従来技術２では、具体的には、シリコン酸化膜が形成された基板の上に、アルミニウム層を堆積する。この後、アルミニウム層を室温の空気に曝露し、アルミニウム層の表面を酸化してアルミニウム不動態膜を形成する。次いで、アルミニウム不動態膜上に、アモルファスシリコン層を真空蒸着法で堆積し、積層基板を得る。この積層基板を窒素雰囲気中５５０℃で６０分間加熱し、アモルファスシリコン層におけるシリコンをアルミニウム層中に固溶させるともに結晶化させ、シリコン酸化膜とアルミニウム層との間に多結晶シリコン層を形成させ、多結晶シリコン薄膜基板を得る。
【特許文献１】特開２００２−９３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来技術１によれば、図４（Ｂ）に示すように、基板２１上に、多結晶シリコン層２４およびアルミニウム層２３が順に形成された積層基板が得られる。また、上記従来技術２によれば、基板２１上に、シリコン酸化膜、多結晶シリコン層、アルミニウム層およびアルミニウム不動態膜が順に形成された積層基板が得られる。
【０００７】
従来技術１により得られた積層基板を用いることで、例えば図５に示すような多結晶シリコン薄膜型太陽電池が作製される。この多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、その積層基板と、アルミニウム層２３の中央部をエッチングして露出した多結晶シリコン層（ｐ+層）２４上に成膜され、多結晶シリコン層２４と共にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す半導体層３０，３１と、半導体層３１上に形成された電極３２と、を備える。半導体層３０は、エピタキシャル成長により形成され、ｐ型導電性を持たせた（或いはノンドープ型：ｉ型の）多結晶シリコン層である。また、半導体層３１は、半導体層３０上に形成され、ｎ型導電性を持たせた多結晶シリコン層である。
【０００８】
図５に示すような多結晶シリコン薄膜型太陽電池では、符号３４の破線で示すような経路でキャリアが移動する。図５では、ホールの移動ルートを符号３４の破線で示している。つまり、この多結晶シリコン薄膜型太陽電池では、太陽光を半導体層３０、３１が吸収することにより発生したキャリア（ホールおよび電子）が多結晶シリコン層２４内を横方向（面内方向）に移動した後、ホールはアルミニウム層２３を通って、電子は電極３２を通ってそれぞれ外部に取り出される。つまり、図５に示す多結晶シリコン薄膜型太陽電池では、キャリアは多結晶シリコン層２４内を横方向（面内方向）に移動するため、キャリアが多結晶シリコン層２４内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が多くなる。このため、キャリア（電子とホール）の再結合の確率が増え、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率が落ちてしまうという問題がある。
【０００９】
また、上記従来技術２により得られた積層基板を用いて多結晶シリコン薄膜型太陽電池を作製する場合にも、その積層基板は従来技術１で得られた積層基板と同様に、多結晶シリコン層が基板とアルミニウム層との間に形成されるため、従来技術１と同様の理由により変換効率が落ちてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、変換効率の向上を図れる多結晶シリコン薄膜の製造方法、多結晶シリコン薄膜基板および多結晶シリコン薄膜型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、基板上にアモルファスシリコン層を形成する第１の工程と、前記アモルファスシリコン層上にシリコンと共晶反応する金属からなる金属層を形成する第２の工程と、前記アモルファスシリコン層および前記金属層を加熱する第３の工程と、を備え、前記第３の工程により、前記アモルファスシリコン層におけるシリコンを前記金属層中に固溶させるともに結晶化させ、前記金属層上に多結晶シリコン層を形成させることを特徴とする。
【００１２】
この態様によれば、金属層の上に多結晶シリコン層が形成された多結晶シリコン薄膜基板が得られるので、この多結晶シリコン薄膜基板を用いて多結晶シリコン薄膜型太陽電池を作製する場合、多結晶シリコン層上にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す半導体層を形成することになる。そのため、キャリアは多結晶シリコン層内を、その下にある金属層の電極から縦方向（厚さ方向）に移動するため、キャリアが多結晶シリコン層内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が少なくなる。このため、キャリア（電子とホール）の再結合の確率が少なくなり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率を向上させることができる。
【００１３】
ここで「アモルファスシリコン層」は、（１）シリコンを用いて形成したアモルファスシリコン層と、（２）シリコン・ゲルマニウム化合物を用いて形成したアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層とを含む意味で用いる。
【００１４】
また、「シリコン」は、（１）シリコンと、（２）シリコン・ゲルマニウム化合物を含む意味で用いる。
同様に、「多結晶シリコン層」は、次の２つを含む意味で用いる。
【００１５】
（１）「アモルファスシリコン層」がシリコンを用いたアモルファスシリコン層である場合、アモルファスシリコン層を加熱することで、アモルファスシリコン層におけるシリコンが金属層中に固溶し、結晶化してできる多結晶シリコン層。
【００１６】
（２）「アモルファスシリコン層」がシリコン・ゲルマニウム化合物を用いて形成したアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層である場合、アモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層を加熱することで、同化合物層におけるシリコン・ゲルマニウム化合物が金属層中に固溶し、結晶化してできる多結晶シリコン・ゲルマニウム層。
【００１７】
そして、「多結晶シリコン薄膜」は、（１）基板上に多結晶シリコン層が形成された「多結晶シリコン薄膜基板」と、（２）基板上にアモルファスの多結晶シリコン・ゲルマニウム層が形成された「多結晶シリコン・ゲルマニウム薄膜基板」とを含む意味で用いる。
【００１８】
本発明の他の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記第１の工程と前記第２の工程との間において、前記アモルファスシリコン層上に薄い金属層を形成する第４の工程と、前記薄い金属層を酸素或いは空気に曝露して金属自然酸化膜の薄い層を形成する第５の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この態様によれば、アモルファスシリコン層と金属層の間に金属自然酸化膜の薄い層が形成された構造の積層基板を作製し、この積層基板を加熱することにより、アモルファスシリコンが網目状の金属自然酸化膜を通って金属層中に固溶するとともに結晶化される。このため、表面に形成された多結晶シリコン層の結晶粒径がさらに大きくなる。これにより、変換効率をさらに向上させることができる多結晶シリコン薄膜を得ることができる。
【００２０】
本発明の他の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記基板として透明導電膜の付いたガラス基板を用い、前記第１の工程において、前記透明導電膜上に前記アモルファスシリコン層を形成することを特徴とする。
この態様によれば、導電性の良い多結晶シリコン薄膜基板が得られる。
【００２１】
本発明の他の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記金属層を形成する金属として、Al,Ti,Ni,Sn,Inのうちのいずれか一種或いは複数種を用いることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記第３の工程における前記加熱を、前記アモルファスシリコン層がシリコンを用いて形成したアモルファスシリコン層である場合、400℃以上、577℃以下の範囲で行うことを特徴とする。
【００２３】
この態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記加熱を、400℃以上、525℃以下の範囲で行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記第３の工程における前記加熱を、前記アモルファスシリコン層がシリコン・ゲルマニウム化合物を用いて形成したアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層である場合、100℃以上、577℃以下の範囲で行うことを特徴とする。
【００２５】
この態様に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法は、前記加熱を、100℃以上、525℃以下の範囲で行うことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２の態様に係る多結晶シリコン薄膜基板は、上記態様のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜基板であって、前記基板と、該基板上に形成された前記金属層と、該金属層上に形成された前記多結晶シリコン層と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
従来、基板と、基板上に形成された金属層と、この金属層上に形成された多結晶シリコン層と、を備えた多結晶シリコン薄膜基板は、プラズマ化気相成長法などで作製可能であった。しかし、その多結晶シリコン層は、全体が結晶化した層ではなく、アモルファスのシリコン中で一部のシリコンが結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径はせいぜい２から３ｎｍ程度であった。これに対して、上記製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜基板では、金属層上に形成された多結晶シリコン層は全体が結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径が３０μｍ程度の大きなものが得られる。このようなシリコンの粒径の大きな多結晶シリコン層を有する多結晶シリコン薄膜基板は、多結晶シリコン薄膜型太陽電池に限らず、その他の用途にも有効に利用できる。
【００２８】
本発明の第３の態様に係る多結晶シリコン薄膜基板は、上記態様のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜基板であって、前記基板と、該基板上に形成された前記金属層と、該金属層上に形成された前記金属自然酸化膜の薄い層と、該金属自然酸化膜の薄い層上に形成された前記多結晶シリコン層と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
従来、基板と、基板上に形成された金属層と、この金属層上に形成された金属自然酸化膜の薄い層と、金属自然酸化膜の薄い層上に形成された多結晶シリコン層と、を備えた多結晶シリコン薄膜基板は、プラズマ化気相成長法などで作製可能であった。しかし、その多結晶シリコン層は、全体が結晶化した層ではなく、アモルファスのシリコン中で一部のシリコンが結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径はせいぜい２から３ｎｍ程度であった。これに対して、上記製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜基板では、金属自然酸化膜の薄い層上に形成された多結晶シリコン層は全体が結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径が３０μｍ程度の大きなものが得られる。このようなシリコンの粒径の大きな多結晶シリコン層を有する多結晶シリコン薄膜基板は、多結晶シリコン薄膜型太陽電池に限らず、その他の用途にも有効に利用できる。
【００３０】
本発明の第４の態様に係る多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、上記態様のいずれか一つに記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法によりにより製造された多結晶シリコン薄膜と、前記多結晶シリコン薄膜の前記多結晶シリコン層上に成膜され、該多結晶シリコン層と共にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す複数の半導体層と、前記半導体層上に形成された透明電極と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
この態様によれば、キャリアは多結晶シリコン層内を、その下にある金属層の電極から縦方向（厚さ方向）に移動するため、キャリアが多結晶シリコン層内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が少なくなる。このため、キャリアの再結合の確率が少なくなり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、変換効率を向上させることができる多結晶シリコン薄膜基板が得られる。
また、本発明によれば、変換効率を向上させることができる多結晶シリコン薄膜型太陽電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法および多結晶シリコン薄膜型太陽電池の各実施形態を図面に基づいて説明する。
<多結晶シリコン薄膜>
【００３４】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法を図１（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。
【００３５】
この多結晶シリコン薄膜の製造方法は、例えば多結晶シリコン薄膜型太陽電池を作製するのに用いる、基板上に多結晶シリコン層が形成された多結晶シリコン薄膜基板を作製する方法である。
【００３６】
この多結晶シリコン薄膜の製造方法は、以下の工程を実施する。
（第１の工程）ガラス基板１上にアモルファスシリコン層（a-Si層）２を形成する（図１（Ａ）参照）。
（第２の工程）次に、アモルファスシリコン層２上にシリコンと共晶反応する金属からなるアルミニウム層（金属層）３を形成する（図１（Ａ）参照）。これにより、図１（Ａ）に示す構造の積層基板が得られる。
（第３の工程）次に、図１（Ａ）に示す積層基板を加熱する。これにより、アモルファスシリコン層２のアモルファスシリコンがアルミニウム層３中に固溶するとともに結晶化し、多結晶シリコン層（poly-Si層）４が形成される（図１（Ｂ）参照）。
【００３７】
以上の工程により、図１（Ｂ）に示すように、ガラス基板１の上にアルミニウム層３が形成され、このアルミニウム層３の上に多結晶シリコン層が形成された多結晶シリコン薄膜基板（積層基板）が得られる。
【００３８】
上記第３の工程における加熱は、400℃以上、577℃以下の範囲で行う。加熱温度が400℃未満である場合は、アモルファスシリコン層２におけるシリコンをアルミニウム層３中に固溶させる時間が長くなり、好ましくない。また、577℃はアモルファスシリコンと共晶反応するアルミニウムの共晶温度であるので、加熱温度を577℃以下にするのが好ましい。
【００３９】
また、上記第３の工程における加熱は、400℃以上、525℃以下の範囲で行うのがより好ましい。加熱温度を525℃以下にすることで、多結晶シリコン層４における結晶化したシリコンの結晶方位の揃ったより結晶性の良い多結晶シリコン層４が得られる。
【００４０】
また、上記第１の工程において、ガラス基板１として透明導電膜の付いたガラス基板を用いるのが好ましい。透明導電膜としてはＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）等が使用される。ガラス基板１として透明導電膜の付いたガラス基板を用いることで、導電性の良い多結晶シリコン薄膜基板が得られる。
【００４１】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○上述したように、上記従来技術の多結晶シリコン薄膜基板では、多結晶シリコン層２４の上にアルミニウム層２３が形成されているので（図４参照）、この多結晶シリコン薄膜基板を用いて多結晶シリコン薄膜型太陽電池（図５参照）を作製する場合、アルミニウム層２３の中央部をエッチングして露出した多結晶シリコン層（ｐ+層）２４上に、PN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す半導体層を形成することになる。そのため、キャリアは多結晶シリコン層２４内を横方向（面内方向）に移動するため、キャリアが多結晶シリコン層２４内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が多くなる。このため、キャリア（電子とホール）の再結合の確率が増え、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率が落ちてしまうという問題がある。
【００４２】
これに対して本実施形態によれば、アルミニウム層３の上に多結晶シリコン層が形成された多結晶シリコン薄膜基板が得られるので、この多結晶シリコン薄膜基板を用いて多結晶シリコン薄膜型太陽電池を作製する場合、多結晶シリコン層上にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す半導体層を形成することになる。そのため、キャリアは多結晶シリコン層４内を、その下にあるアルミニウム層３の電極から縦方向（厚さ方向）に移動するため、キャリアが多結晶シリコン層４内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が少なくなる。このため、キャリア（電子とホール）の再結合の確率が少なくなり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率を向上させることができる。
【００４３】
このように、変換効率を向上させることができる多結晶シリコン薄膜（多結晶シリコン薄膜基板）を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法を図２（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。
【００４４】
この多結晶シリコン薄膜の製造方法は、上記第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法において、次の第４の工程と第５の工程を実施する点に特徴がある。
（第４の工程）上記第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法における第１の工程と第２の工程との間において、アモルファスシリコン層２上に薄いアルミニウム層（薄い金属層）５を形成する（図２（Ａ）参照）。
（第５の工程）次に、このアルミニウム層５を酸素或いは空気に曝露して酸化アルミニウム層（金属自然酸化膜の薄い層）６を形成する（図２（Ａ）参照）。
【００４５】
つまり、この多結晶シリコン薄膜の製造方法は、以下の工程を実施する。
（第１の工程）ガラス基板１上にアモルファスシリコン層（a-Si層）２を形成する（図２（Ａ）参照）。
（第４の工程）次に、アモルファスシリコン層２上に薄いアルミニウム層５を形成する（図２（Ａ）参照）。
（第５の工程）次に、このアルミニウム層５を酸素或いは空気に曝露して酸化アルミニウム層６を形成する（図２（Ａ）参照）。
【００４６】
（第２の工程）次に、酸化アルミニウム層６上に、シリコンと共晶反応する金属からなるアルミニウム層（金属層）３を形成する（図２（Ａ）参照）。これにより、図２（Ａ）に示すように、アモルファスシリコン層２とアルミニウム層３の間に、酸化アルミニウム層６が形成された構造の積層基板が得られる。
【００４７】
（第３の工程）次に、この積層基板を加熱する。これにより、アモルファスシリコンが網目状の酸化アルミニウム層６を通ってアルミニウム層３中に固溶するとともに結晶化し、多結晶シリコン層４が酸化アルミニウム層６上に形成され、ガラス基板１と酸化アルミニウム層６の間にアルミニウム層３が形成される。
【００４８】
以上の工程により、図２（Ｂ）に示すように、ガラス基板１の上にアルミニウム層３が形成され、このアルミニウム層３の上に酸化アルミニウム層６が形成され、この酸化アルミニウム層６の上に多結晶シリコン層４が形成された多結晶シリコン薄膜基板（積層基板）が得られる。
【実施例】
【００４９】
ガラス基板１上に厚さ300nmのアモルファスシリコン層２をプラズマCVD法により作製した。原料はSiH4およびH2であり、それらの流量はそれぞれ、20SCCM、100SCCMであった。成膜圧力は1.0Torr、RF周波数は13.56MHz、出力は15Wとした。その上にアルミニウム層５を10nm真空蒸着法により作製した（成膜速度： 20nm/min.）。この後、アルミニウム層５を室温の空気に2時間曝露し、アルミニウム層５の表面を酸化させ、酸化アルミニウム層６を得た。次いでその酸化アルミニウム層上にアルミニウム層３を290nm真空蒸着法により堆積し、積層基板を得た。この積層基板を窒素雰囲気中475℃で1時間加熱することにより、アモルファスシリコンがアルミニウム層（酸化アルミニウム層６とアルミニウム層３）中に固溶するとともに結晶化し、厚さ300nmの多結晶シリコン層４が酸化アルミニウム層６上に形成され、また、ガラス基板１と酸化アルミニウム層６の間にアルミニウム５の層が形成された。表面に形成された多結晶シリコン層４を光学顕微鏡で観察した結果、30ミクロン程度の結晶粒径が形成されていた。
【００５０】
以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
○アモルファスシリコン層２とアルミニウム層３の間に酸化アルミニウム層６が形成された図２（Ａ）に示す構造の積層基板を作製し、この積層基板を加熱することにより、アモルファスシリコンが網目状の酸化アルミニウム層６を通ってアルミニウム層３中に固溶するとともに結晶化される。このため、表面に形成された多結晶シリコン層４の結晶粒径が上記第１実施形態よりも大きくなる。これにより、変換効率をさらに向上させることができる多結晶シリコン薄膜を得ることができる。
<多結晶シリコン薄膜基板>
上記第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法により、図１（Ｂ）に示す構成を有する多結晶シリコン薄膜基板４０が作製される。
【００５１】
この多結晶シリコン薄膜基板４０は、ガラス基板１と、このガラス基板１上に形成されたアルミニウム層３と、このアルミニウム層３上に形成された多結晶シリコン層４と、を備えている。
【００５２】
多結晶シリコン薄膜基板４０では、アルミニウム層３上に形成された多結晶シリコン層４は全体が結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径が３０μｍ程度の大きなものが得られる。このようなシリコンの粒径の大きな多結晶シリコン層４を有する多結晶シリコン薄膜基板４０は、多結晶シリコン薄膜型太陽電池に限らず、その他の用途にも有効に利用できる。
【００５３】
また、上記第２実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法により、図２（Ｂ）に示す構成を有する多結晶シリコン薄膜基板５０が作製される。
【００５４】
この多結晶シリコン薄膜基板５０は、ガラス基板１と、このガラス基板１上に形成されたアルミニウム層３と、このアルミニウム層３上に形成されたて酸化アルミニウム層（金属自然酸化膜の薄い層）６と、この酸化アルミニウム層６上に形成された多結晶シリコン層４と、を備えている。
【００５５】
多結晶シリコン薄膜基板５０では、酸化アルミニウム層６に形成された多結晶シリコン層４は全体が結晶化した膜で、結晶化したシリコンの粒径が３０μｍ程度の大きなものが得られる。このようなシリコンの粒径の大きな多結晶シリコン層４を有する多結晶シリコン薄膜基板５０は、多結晶シリコン薄膜型太陽電池に限らず、その他の用途にも有効に利用できる。
<多結晶シリコン薄膜型太陽電池>
次に、本発明の一実施形態に係る多結晶シリコン薄膜型太陽電池を図３に基づいて説明する。
【００５６】
この多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、上記第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造され、ガラス基板１上に、アルミニウム層３および多結晶シリコン層４の順に積層された多結晶シリコン薄膜基板（図１（Ｂ）参照）を用いて作製される。
【００５７】
図３に示す多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、図１（Ｂ）に示す多結晶シリコン薄膜基板と、この多結晶シリコン薄膜基板の多結晶シリコン層４上に成膜され、この多結晶シリコン層４と共にPN接合或いはPIN接合構造の光電変換層を成す複数の半導体層（多結晶シリコン層）１０，１１と、半導体層１０，１１上に形成された透明電極１２と、を備える。複数の半導体層１０は、エピタキシャル成長により形成され、ｐ型導電性を持たせた（或いはノンドープ型：ｉ型の）多結晶シリコン層である。また、半導体層１１は、半導体層１０上に形成され、ｎ型導電性を持たせた多結晶シリコン層である。
【００５８】
以上のように構成された一実施形態に係る多結晶シリコン薄膜型太陽電池によれば、以下の作用効果を奏する。
○キャリアは多結晶シリコン層４内を、その下にあるアルミニウム層３の電極から縦方向（厚さ方向）に、移動するため、キャリアが多結晶シリコン層４内を移動する間に、結晶粒を横切る回数が少なくなる。このため、キャリア（電子とホール）の再結合の確率が少なくなり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率を向上させることができる。従って、変換効率を向上させることができる多結晶シリコン薄膜型太陽電池が得られる。
なお、図３では、電子の移動ルートを符号１４の破線で示している。
【００５９】
また、多結晶シリコン薄膜型太陽電池は、上記第２実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法により製造され、ガラス基板１上に、アルミニウム層３が形成され、このアルミニウム層３の上に酸化アルミニウム層６が形成され、この酸化アルミニウム層６の上に多結晶シリコン層４が形成された多結晶シリコン薄膜基板（図２（Ｂ）参照）を用いても作製することができる。この場合、変換効率をさらに向上させることができる多結晶シリコン薄膜型太陽電池が得られる。
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
【００６０】
・上記各実施形態では、第１の工程で、ガラス基板１上に、シリコンを用いてアモルファスシリコン層を形成しているが、ガラス基板１上に、シリコン・ゲルマニウム化合物を用いてアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層を形成する製造方法にも本発明は適用可能である。この場合、アモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層を加熱することで、同化合物層におけるシリコン・ゲルマニウム化合物が金属層であるアルミニウム層３中に固溶し、結晶化して、上記多結晶シリコン層４の位置に、多結晶シリコン・ゲルマニウム層ができる。
【００６１】
このように、ガラス基板１上にアモルファスの多結晶シリコン・ゲルマニウム層が形成された多結晶シリコン・ゲルマニウム薄膜（多結晶シリコン・ゲルマニウム薄膜基板）の場合には、シリコン・ゲルマニウム化合物は光吸収係数が高いため、太陽電池として有利になる可能性がある。
【００６２】
なお、ガラス基板１上に、シリコン・ゲルマニウム化合物を用いてアモルファスのシリコン・ゲルマニウム化合物層を形成する製造方法では、上記第３の工程における加熱を、100℃以上、577℃以下の範囲で行う。より好ましくは、その加熱を、100℃以上、525℃以下の範囲で行う。
【００６３】
・上記各実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法では、金属層をアルミニウム層３としているが、その金属層を形成する金属として、Al,Ti,Ni,Sn,Inのうちのいずれか一種或いは複数種を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法の工程を示す説明図。
【図２】第１実施形態に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法の工程を示す説明図。
【図３】一実施形態に係る多結晶シリコン薄膜型太陽電池の概略構成を示す断面図。
【図４】従来技術に係る多結晶シリコン薄膜の製造方法の工程を示す説明図。
【図５】従来の多結晶シリコン薄膜型太陽電池の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１：アモルファスシリコン層
３：アルミニウム層
４：多結晶シリコン層
５：薄いアルミニウム層
６：酸化アルミニウム層（金属自然酸化膜の薄い層）
１０，１１：半導体層
１２：透明電極
４０，５０：多結晶シリコン薄膜基板
【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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