(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、
前記シリコン基板の前面または後面上に位置する面内電導性を有する炭素ナノチューブ層と、
前記炭素ナノチューブ層が位置しないシリコン基板の表面上に位置する第１電極とを含むシリコン太陽電池。
【請求項２】
前記炭素ナノチューブ層上に位置する第２電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン太陽電池。
【請求項３】
前記炭素ナノチューブ層が位置するシリコン基板の表面は、凹凸構造を有することを特徴とする請求項１に記載のシリコン太陽電池。
【請求項４】
ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、
前記シリコン基板の前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層とを含むシリコン太陽電池。
【請求項５】
前記シリコン基板の前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層のうち少なくとも１つの炭素ナノチューブ層上に位置する電極をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のシリコン太陽電池。
【請求項６】
前記シリコン基板の前面及び後面のうち少なくとも一面は、凹凸構造を有することを特徴とする請求項４に記載のシリコン太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン太陽電池に関し、より詳細には、ｐ−ｎ接合シリコン基板の前面及び後面のうち少なくとも一面上に位置する炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境問題と高油価問題に直面し、清浄代替エネルギー開発に対する関心が高くなり、これにより、太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌまたはｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｃｅｌｌ）の開発にも多くの研究がなされている。太陽電池は、光起電力効果（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用して太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる半導体素子であって、その基本的な構造は、図１に示された通りである。
【０００３】
図１を参照すれば、太陽電池は、ダイオードのようにｐ型半導体１１０とｎ型半導体１２０の接合構造を有し、太陽電池に光（Ｌ）が入射されると、光と太陽電池の半導体を構成する物質との相互作用により（−）電荷を帯びた電子と電子が抜け出て（＋）電荷を帯びた正孔が発生し、これらが移動しながら電流が流れるようになる。これを光起電力効果と言うが、ｐ−ｎ接合部１１５に形成される電場により、電子は、ｎ型半導体１２０側に、正孔は、ｐ型半導体１１０側に引き寄せられ、それぞれｎ型半導体１２０及びｐ型半導体１１０と接合された電極１４０、１３０に移動するようになり、この電極１４０、１３０に連結された外部回路１５０を通じて電流が流れることになる。
【０００４】
上記のような原理を有する太陽電池は、大きく、シリコン太陽電池と化合物半導体太陽電池とに分けられるが、光電変換効率と関連してその効率が高くないため、多くの問題点が指摘されてきた。これにより、シリコン太陽電池の光電変換効率の向上のためにさまざまな研究が行われてきており、例えば、非特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３などの論文では、凹凸構造及び反射防止膜を通じて反射率を低減するか、または後面電極の熱処理条件変化を通じて少数キャリアの再結合を低減し、太陽電池の効率を向上させようとした。しかし、電子−正孔の再結合、再結合速度、接触抵抗などで克服すべき問題点に起因して、光電変換効率の向上においては注目に値する効率の増加は認められていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．Ｎｏｎ−ｃｒｙｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｓ、３５４、１９（２００８）
【非特許文献２】Ｖａｃｕｕｍ、８０、１０９０(２００６）
【非特許文献３】Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８５、６９２（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、炭素ナノチューブ層の導入により光電変換効率が向上したシリコン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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、前記シリコン基板の前面または後面上に位置する炭素ナノチューブ層と、前記炭素ナノチューブ層が位置しないシリコン基板の表面上に位置する第１電極とを含むシリコン太陽電池を提供する。
【０００８】
前記シリコン太陽電池は、炭素ナノチューブ層上に位置する第２電極をさらに含むことができる。
【０００９】
また、前記炭素ナノチューブ層が位置するシリコン基板の表面は、凹凸構造を有することができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、前記シリコン基板の前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層とを含むシリコン太陽電池を提供する。
【００１１】
前記シリコン太陽電池は、シリコン基板の前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層のうち少なくとも１つの炭素ナノチューブ層上に位置する電極をさらに含むことができる。
【００１２】
また、前記シリコン基板の前面及び後面のうち少なくとも一面は、凹凸構造を有することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ｐ−ｎ接合シリコン基板の表面に炭素ナノチューブ層を形成し、素子に加えられる電場の強さを増加させることができるので、電子と正孔の再結合率や再結合速度を減少させることができる。また、炭素ナノチューブ層がｎ型シリコン層上に位置する場合には、新しいｐ−ｎ接合形成を誘導することもできるので、多重励起子生成（ＭＥＧ）効果を得ることができる。また、炭素ナノチューブ層がｐ型シリコン層上に位置する場合には、炭素ナノチューブ層による後面電界（ＢＳＦ）効果を得ることができるという長所がある。したがって、炭素ナノチューブ層の導入により、シリコン太陽電池の効率を増加させることができる。
【００１４】
なお、本発明の効果は、以上で言及した効果に限定されず、言及しない他の効果は、下記の記載から当業者に明確に理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、太陽電池の基本的な構造を示す断面図である。
【図２】図２は、炭素ナノチューブ層がｐ−ｎ接合シリコン基板の前面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図３】図３は、炭素ナノチューブ層がｐ−ｎ接合シリコン基板の後面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図４】図４は、フラット構造（ａ）または凹凸構造（ｂ）を有するシリコン基板の表面上に位置する炭素ナノチューブ層を示す概略図である。
【図５】図５は、炭素ナノチューブ層がシリコン基板の前面及び後面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図６】図６は、比較例１により製造された炭素ナノチューブ層を含まないシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図７】図７は、比較例１により製造された炭素ナノチューブ層を含まないシリコン太陽電池の光電変換効率を示すグラフである。
【図８】図８は、製造例１より製造された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池の光電変換効率を示すグラフである。
【図９】図９は、製造例２により製造された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池の光電変換効率を示すグラフである。
【図１０】図１０は、製造例３により製造された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池の光電変換効率を示すグラフである。
【図１１】図１１は、製造例４により製造されたシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図１２】図１２は、製造例５により製造されたシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図１３】図１３は、比較例２により製造されたシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図１４】図１４は、製造例４、製造例５及び比較例２により製造されたシリコン太陽電池の光電変化効率を示すグラフである。
【図１５】図１５は、製造例６により製造されたシリコン太陽電池を示す断面図である。
【図１６】図１６は、製造例６により製造されたシリコン太陽電池の光電変換効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底的、且つ完全になることができるように、そして当業者に本発明の思想が充分に伝えられるようにするために提供されるものである。図面において、層及び領域の厚さは、明確性を図るために誇張されたものである。明細書全般にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。また、下記で、本発明を説明するにあたって、関連された公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００１７】
本発明の一実施例によるシリコン太陽電池は、ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、前記シリコン基板の前面または後面上に位置する炭素ナノチューブ層と、前記炭素ナノチューブ層が位置しないシリコン基板の表面上に位置する第１電極と、前記炭素ナノチューブ層上に位置する第２電極とを含む。但し、前記炭素ナノチューブ層上に位置する第２電極は、省略されてもよい。
【００１８】
また、前記シリコン太陽電池は、前記炭素ナノチューブ層が位置するシリコン基板の表面に凹凸構造を有してもよい。
【００１９】
図２は、炭素ナノチューブ層がｐ−ｎ接合シリコン基板の前面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【００２０】
図２によれば、シリコン太陽電池はｐ型シリコン層１１０とｎ型シリコン層１２０を含むｐ−ｎ接合シリコン基板１００と、前記シリコン基板１００の前面１２２（すなわち、ｎ型シリコン層の表面）上に位置する炭素ナノチューブ層２２０と、前記シリコン基板１００の後面１１２上に位置する後面電極１３０と、前記炭素ナノチューブ層２２０上に位置する前面電極１４０とを含む。但し、前記前面電極１４０は、省略されてもよい。
【００２１】
図３は、炭素ナノチューブ層がｐ−ｎ接合シリコン基板の後面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【００２２】
図３によれば、シリコン太陽電池は、ｐ型シリコン層１１０とｎ型シリコン層１２０を含むｐ−ｎ接合シリコン基板１００と、前記シリコン基板１００の後面１１２（すなわち、ｐ型シリコン層の表面）上に位置する炭素ナノチューブ層２１０と、前記シリコン基板１００の前面１２２上に位置する前面電極１４０と、前記炭素ナノチューブ層２１０上に位置する後面電極１３０とを含む。但し、前記後面電極１３０は、省略されてもよい。
【００２３】
図２及び図３に示すように、前記ｐ−ｎ接合シリコン基板１００は、ｐ型シリコン層１１０とｎ型シリコン層１２０のｐ−ｎ接合１１５が形成された基板であって、光を受けて光起電力効果により電流を発生させる役目をする。前記ｐ型シリコン層１１０は、例えば、Ｂ、Ｇａ、ＩｎなどのＩＩＩ族元素がドーピングされているシリコン層でもよく、前記ｎ型シリコン層１２０は、例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなどの５族元素がドーピングされているシリコン層でもよい。前記ｐ−ｎ接合シリコン基板１００は、ｐ型シリコン基板にＶ族元素のｎ型ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を塗布した後、熱処理し、ｎ型ドーパントをｐ型シリコン基板に拡散させることによって形成することができる。一方、プラズマを利用したイオンドーピングを行うことによって、または、ｎ型シリコン基板上にｐ型エミッタシリコン層を積層することによって形成することもできる。但し、これに限定されるものではない。
【００２４】
前記ｐ−ｎ接合シリコン基板１００の前面１２２または後面１１２上に位置する炭素ナノチューブ層２２０、２１０の厚さは、特に限定されないが、シリコン基板１００表面のうち太陽光が入射される前面１２２上に位置する炭素ナノチューブ層２２０の場合、好ましくは、約２００ｎｍ以下の厚さで形成することができる。これは、シリコン基板１００の前面１２２上に位置する炭素ナノチューブ層２２０の厚さが２００ｎｍを超過する場合、太陽光がシリコン基板１００内に入ることを一定部分遮断することができるからである。前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０を形成する炭素ナノチューブは、特に限定されるものではなく、単一壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブなど当業界で公知された炭素ナノチューブを含むことができる。
【００２５】
前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０は、スプレイ（ｓｐｒａｙ）法、ペースト（ｐａｓｔｅ）を利用したスクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）法などを利用して形成することができる。但し、これに限定されるものではない。好ましくは、前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０は、スプレイ法を利用して形成することができる。前記スプレイ法は、炭素ナノチューブをエタノールなどの溶媒に分散させて分散溶液を製造し、その分散溶液をシリコン基板１００上に噴霧した後、後続工程で簡単な熱処理（例えば、８０℃程度での熱処理）によって容易に炭素ナノチューブ層２２０、２１０を形成できるという利点がある。
【００２６】
このように、ｐ−ｎ接合シリコン基板１００上に炭素ナノチューブ層２２０、２１０を形成する場合、前記炭素ナノチューブ層は、面内伝導性を有するネットワーク薄膜で形成され、素子に加えられる電場の強さを増加させることができるので、電子と正孔の再結合率や再結合速度を減少させて、光電変換効率を向上させることができる。また、炭素ナノチューブは、通常、ｐ型半導体の性質をもつので、炭素ナノチューブ層がｎ型シリコン層上に位置する場合には、新たなｐ−ｎ接合形成を誘導することもできるので、多重励起子生成（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｅｘｃｉｔｏｎ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、ＭＥＧ）効果を得ることができる。また、炭素ナノチューブ層がｐ型シリコン層上に位置する場合には、炭素ナノチューブ層自体でも後面電界（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ、ＢＳＦ）効果を得ることができるので、後面電極（特に、Ａｌ電極）の蒸着と高温熱処理による後面電界形成過程（後述する）を省略できるという長所がある。
【００２７】
また、前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０が位置するシリコン基板１００の表面は、凹凸構造を有してもよい。
【００２８】
図４は、フラット構造（ａ）または凹凸構造（ｂ）を有するシリコン基板の表面上に位置する炭素ナノチューブ層を示す概略図である。
【００２９】
図４によれば、シリコン基板１００表面上に凹凸構造（ｂ）を形成することによって、受光面での光吸収率増加の外、シリコン基板１００内のｐ−ｎ接合面に対して垂直方向近く配列される炭素ナノチューブ２００の量を増加させることができる。この場合、図４に示された等電位面（Ｅ）から分かるように、素子に加わる電場の強さをさらに増加させることができるので、光電変換効率の向上に寄与することができる。前記凹凸構造を形成するためのテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程は、特に限定されるものではなく、塩基または酸溶液を利用したウェットエッチングや、プラズマを利用したドライエッチングを利用することができる。
【００３０】
一方、前記凹凸構造を形成しない場合には、前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０を形成した後、炭素ナノチューブ層２２０、２１０を接着性テープで脱着するテーピング（ｔａｐｐｉｎｇ）法または炭素ナノチューブ層２２０、２１０をラビングローラーなどで摩擦させるラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）法などを利用して炭素ナノチューブ層２２０、２１０に含まれた炭素ナノチューブの垂直方向性を増加させることもできる。
【００３１】
さらに図２及び図３によれば、前記前面電極１４０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｔｉ／Ａｕなどの金属を含んでもよい。前記前面電極１４０は、例えば、ＡｇまたはＡｕを含む電極形成用ペーストを所定のパターンにより塗布した後、熱処理して形成するか、またはパターンが形成されたクロムマスクを用いて前記前面電極として使用できる金属、例えば、Ｔｉ／Ａｕをスパッタリング法により蒸着することによって形成することができる。但し、シリコン基板１００の前面１２２上に炭素ナノチューブ層２２０が位置する場合、前記前面電極１４０は、省略してもよく、この場合、優れた光透過性及び電気伝導性を有する炭素ナノチューブ層２２０が代わりに前面電極１４０の役目を果たせる。
【００３２】
前記後面電極１３０は、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＴｉＮよりなる群から選択される１つ以上の金属を含んでもよい。好ましくは、前記後面電極１３０は、アルミニウム電極を使用することができる。前記アルミニウム電極は、伝導性に優れているだけでなく、シリコンとの親和力が良くて、接合が容易からである。また、アルミニウム電極は、３価元素であって、高温熱処理過程によってシリコン基板１００の後面１１２との接合面でＰ＋層、すなわち後面電界（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ、ＢＳＦ、図示せず）を形成することができる。前記後面電界は、シリコン基板１００の内部で太陽光により励起された電子が後面に移動して再結合することを防止することによって、リーク電流を低減し、太陽電池の効率を増大させることができる。
【００３３】
前記後面電極１３０は、アルミニウムのような金属を含む電極形成用ペーストを所定のパターンにより塗布した後、熱処理して形成することができる。但し、シリコン基板１００の後面１１２上に炭素ナノチューブ層２１０が形成される場合、前記後面電極１３０は、省略されてもよく、この場合、前述のように、炭素ナノチューブ層２１０自体でも後面電界の効果を得ることができる。
【００３４】
本発明の他の実施例によるシリコン太陽電池は、ｐ型シリコン層とｎ型シリコン層を含むｐ−ｎ接合シリコン基板と、前記シリコン基板の前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層と、前記前面及び後面上に位置する炭素ナノチューブ層上に位置する電極とを含む。但し、前記炭素ナノチューブ層上に位置する電極のうち少なくとも１つの電極は、省略されてもよい。
【００３５】
また、前記シリコン太陽電池は、前記シリコン基板の前面及び後面のうち少なくとも一面に凹凸構造を有することができる。
【００３６】
図５は、炭素ナノチューブ層がシリコン基板の前面及び後面上に位置するシリコン太陽電池を示す断面図である。
【００３７】
図５によると、シリコン太陽電池は、ｐ型シリコン層１１０とｎ型シリコン層１２０を含むｐ−ｎ接合シリコン基板１００と、前記シリコン基板１００の前面１２２及び後面１１２上に位置する炭素ナノチューブ層２２０、２１０と、前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０上に位置する前面電極１４０及び後面電極１３０とを含む。但し、前記炭素ナノチューブ層２２０、２１０上に位置する前面電極１４０及び後面電極１３０のうち少なくとも１つは、省略されてもよい。
【００３８】
図５に示されたシリコン太陽電池の各構成及びその製造方法は、炭素ナノチューブ層２２０、２１０がシリコン基板１００の前面１２２及び後面１１２上に共に形成されることを除いては、図２及び図３を参照しながら説明したものと同様である。
【００３９】
また、前記シリコン基板１００の前面１２２及び後面１１２のうち少なくとも一面は、凹凸構造を有してもよく、このような凹凸構造については、図４を参照して説明した実施例を参照することにする。
【００４０】
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実験例を提示する。但し、下記の実験例は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、本発明が下記の実験例に限定されるものではない。
【００４１】
〈製造例１〉
市販のｐ型シリコンウェーハ（製造社：Siltron、比抵抗：１５Ωｃｍ〜５Ωｃｍ、厚さ：５００±５μｍ、ドーピング密度：４．５×１０１６ｉｏｎ／ｃｍ３、配向性：１００）を標準ＲＣＡ洗浄工程を用いて洗浄した。前記標準ＲＣＡ洗浄工程としては、ＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−１）とＳＣ２（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−２）工程があり、まず、ＳＣ１工程（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：ＤＩ−ｗａｔｅｒ＝１：１：５の洗浄液で７０℃５分間）を行い、シリコンウェーハ上の金属と有機残存物を除去した後、ＳＣ２工程（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ２：ＤＩ−ｗａｔｅｒ＝１：１：５の洗浄液で７０℃で５分間）を行い、シリコンウェーハ上の金属を除去した。その後、前記ｐ型シリコンウェーハにＷＥＴクリーニング工程を行うが、ＳＰＭ（ｓｕｒｆｕｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ  ｍｉｘｔｕｒｅまたはｐｉｒａnｈａ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）処理とＨＦ処理を行った。
【００４２】
次に、ｐ−ｎ接合を形成するためのＰＯＣｌ３拡散工程（９５０℃の温度で予備蒸着時間（ｐｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）１０分、その後３０分間）を行った（前記拡散工程によりシリコンウェーハの表面抵抗は、２０Ω／ｓｑ〜２００Ω／ｓｑから４０Ω／ｓｑになり、ドーピング密度は、〜２×１０１９ｉｏｎ／ｃｍ３になった）。
【００４３】
前記ＰＯＣｌ３拡散工程を通じてｐ−ｎ接合を形成することによって得られるｐ−ｎ接合シリコン基板の前面（ｎ型シリコン層の表面）上に炭素ナノチューブをエタノールに溶解させた溶液を噴霧し、１ｎｍ〜２００ｎｍ厚さで炭素ナノチューブ層を形成した。次に、ｐ−ｎ接合シリコン基板の前面上に形成された炭素ナノチューブ層上にスパッタリング法を利用してＴｉ／Ａｕを含む前面電極をＴｉは５０ｎｍ厚さで、Ａｕは４ｎｍ厚さで形成した。
【００４４】
その後、前記ｐ−ｎ接合シリコン基板の後面（ｐ型シリコン層の表面）上にスパッタリング法を利用して、Ａｌを含む後面電極を２００ｎｍ厚さで形成し、ハロゲンランプ（ｈａｌｏｇｅｎ  ｌａｍｐ）を利用したＲＴＡ工程（８５０℃で行う）を実行し、ＢＳＦ層を形成した。
【００４５】
〈製造例２〉
炭素ナノチューブ層をｐ−ｎ接合シリコン基板の後面（ｐ型シリコン層の表面）上に形成することを除いては、製造例１と同様の方法でシリコン太陽電池を製造した。
【００４６】
〈製造例３〉
炭素ナノチューブ層をｐ−ｎ接合シリコン基板の両面（前面及び後面）上に形成することを除いては、製造例１と同様の方法でシリコン太陽電池を製造した。
【００４７】
〈比較例１〉
炭素ナノチューブ層を形成しないことを除いては、製造例１と同様の方法でシリコン太陽電池を製造した（図６）。
【００４８】
製造例１〜３により製造された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池と、比較例１により製造された、炭素ナノチューブ層を含まないシリコン太陽電池の効率を図７〜図１０及び下記表１に示す。
【００４９】
図７〜図１０において、暗電流（ｄａｒｋ  ｃｕｒｒｅｎｔ）は、光のない状態で電流を測定したものであり、光を照射した状態での電流（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｌｉｇｈｔ）は、キセノンランプ（Ｘｅ  ｌａｍｐ）を利用して自然光に近い状態で光源を設けて測定したものである。ここで、前記キセノンランプの光の強さは、４ｍＷ／ｃｍ２であり、ＡＭ（ａｉｒ  ｍａｓｓ）は、１．５の状態である。
【００５０】
【表１】
0005326041.tif 000002
図７〜図１０及び表１によると、製造例１（図８）、製造例２（図９）及び製造例３（図１０）は、比較例１（図７）に比べて電流密度及び光電変換効率が大きく向上したことが分かる。
【００５１】
したがって、ｐ−ｎ接合シリコン基板の前面及び後面のうち少なくとも一面上に炭素ナノチューブ層を導入する場合、シリコン太陽電池の光電変換効率を向上させることができ、特にｐ−ｎ接合シリコン基板の両面上に炭素ナノチューブ層を導入する場合（製造例３）、最も高い効率を得られることが分かる。
【００５２】
〈製造例４〉
ｐ型シリコンウェーハ（比抵抗：１Ωｃｍ〜１０Ωｃｍ、厚さ：５００μｍ、ドーピング密度：２．５×１０１５ｉｏｎ／ｃｍ３、配向性：１００）を用意して、ウェーハ上の自然酸化膜を除去するために５０％のＨＦ溶液に１０秒間漬けてから取り出した。恒温槽に４Ｍ  ＫＯＨ溶液とイソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ、ＩＰＡ）を１４：１の体積比で混合したエッチング液を入れた後、前記エッチング液にウェーハを投入して、８０℃で１０分間異方性ウェットエッチングを行い、ｐ型シリコンウェーハの表面に凹凸構造を形成した。
【００５３】
その後、ｐ−ｎ接合を形成するためのＰＯＣｌ３拡散工程、ｐ−ｎ接合シリコン基板の表面のうち凹凸構造が形成された前面（ｎ型シリコン層の表面）上に炭素ナノチューブ層を形成する工程、前面電極及び後面電極を形成する工程を製造例１と同様の方法で行った。
【００５４】
これにより、凹凸構造を有するシリコン基板の前面（ｎ型シリコン層表面）上に形成された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池を製造した（図１１）。
【００５５】
〈製造例５〉
炭素ナノチューブ層を凹凸構造を有するシリコンｐ−ｎ接合シリコン基板の前面（ｎ型シリコン層の表面）及び後面（ｐ型シリコン層の表面）上に形成することを除いては、製造例４と同様の方法でシリコン太陽電池を製造した（図１２）。
【００５６】
〈比較例２〉
炭素ナノチューブ層を形成しないことを除いて、製造例４と同一の方法でシリコン太陽電池を製造した（図１３）。
【００５７】
製造例４及び５により製造された炭素ナノチューブ層を含むシリコン太陽電池と、比較例２により製造された、炭素ナノチューブ層を含まないシリコン太陽電池の効率を図１４及び表２に示す。
【００５８】
【表２】
0005326041.tif 000003
図１４及び表２によると、製造例４及び製造例５は、比較例２に比べて電流密度及び光電変換効率が大きく向上したことが分かる。
【００５９】
したがって、ｐ−ｎ接合シリコン基板の表面に形成された凹凸構造により光吸収率を高めることができると共に、凹凸構造上に炭素ナノチューブ層を形成することによって光電変換効率をさらに高められることが分かる。
【００６０】
〈製造例６〉
後面電極を形成しないことを除いては、製造例５と同様の方法でシリコン太陽電池を製造した（図１５）。
【００６１】
製造例６により製造された炭素ナノチューブ層は含むが、後面電極を含まないシリコン太陽電池の効率を図１６及び表３に示す。
【００６２】
【表３】
0005326041.tif 000004
図１６及び表３によると、製造例６の光電変換効率は、製造例５の光電変換効率に約９０％近い値を示す。すなわち、ｐ−ｎ接合シリコン基板の後面（ｐ型シリコン層の表面）上に炭素ナノチューブ層を形成する場合、後面電極の形成工程と後面電界形成のための高温熱処理工程（すなわち、ＲＴＡ工程）を省略した場合にも、高い光電変換効率が得られることが分かる。これは、後面に形成された炭素ナノチューブが後面電極の役目を果たし、また炭素ナノチューブ層自体でも後面電界効果を得られるからであると思料する。
【００６３】
一方、本実験例では、後面電極を省略した場合のみを例示したが、ｐ−ｎ接合シリコン基板の前面（ｎ型シリコンの表面）上に炭素ナノチューブ層を形成する場合、優れた光透過性及び電気伝導性を有する炭素ナノチューブ層が前面電極の役目をも果たせるので、別途の前面電極（金属電極）を形成する工程が省略できる。
【００６４】
以上、本発明を好ましい実施例により詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想及び範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者によりさまざまな変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００    ｐ−ｎ接合シリコン基板
１１０    ｐ型シリコン層
１１２    後面
１１５    ｐ−ｎ接合
１２０    ｎ型シリコン層
１２２    前面
１２５    凹凸構造
１３０    後面電極
１４０    前面電極
２００    炭素ナノチューブ
２１０、２２０    炭素ナノチューブ層
【図１】
0005326041.tif 000005
【図２】
0005326041.tif 000006
【図３】
0005326041.tif 000007
【図４】
0005326041.tif 000008
【図５】
0005326041.tif 000009
【図６】
0005326041.tif 000010
【図７】
0005326041.tif 000011
【図８】
0005326041.tif 000012
【図９】
0005326041.tif 000013
【図１０】
0005326041.tif 000014
【図１１】
0005326041.tif 000015
【図１２】
0005326041.tif 000016
【図１３】
0005326041.tif 000017
【図１４】
0005326041.tif 000018
【図１５】
0005326041.tif 000019
【図１６】
0005326041.tif 000020