(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極上に少なくとも一部が接触し、隣接する結晶性半導体粒子同士が融着した一導電型の結晶性半導体粒子と、
前記融着した結晶性半導体粒子上で、前記融着した結晶性半導体粒子と接合を形成する前記一導電型とは逆の導電型の半導体層と、
前記半導体層上の第２電極とを有し、
前記融着した結晶性半導体粒子の膜厚は、前記結晶性半導体粒子の粒径と同等であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
第１電極と、
前記第１電極上の一導電型の第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上の、隣接する結晶性半導体粒子同士が融着した結晶性半導体粒子と、
前記融着した結晶性半導体粒子上の前記一導電型とは逆の導電型の第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上の第２電極とを有し、
前記融着した結晶性半導体粒子の膜厚は、前記結晶性半導体粒子の粒径と同等であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記融着した結晶性半導体粒子は、受光面が凹凸していることを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記結晶性半導体粒子の粒径は数マイクロメートルから数十マイクロメートルであることを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記結晶性半導体粒子の粒径は数ナノメートルから数百ナノメートルであることを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
第１電極上に、気相成長法によって、一導電型の結晶性半導体粒子を分散させる工程と、
前記第１電極を加熱して前記結晶性半導体粒子を前記第１電極上に固定する工程と、
前記第１電極上に固定した前記結晶性半導体粒子にレーザビームを照射することにより、隣接する前記結晶性半導体粒子同士を融着させる工程と、
前記融着した結晶性半導体粒子上に前記一導電型とは逆の導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
第１電極上に、気相成長法によって、一導電型の結晶性半導体粒子を分散させる工程と、
前記第１電極を加熱して前記結晶性半導体粒子を前記第１電極上に固定する工程と、
前記第１電極上に固定した前記結晶性半導体粒子にレーザビームを照射することにより、隣接する前記結晶性半導体粒子同士を融着させ結晶性半導体粒子層を形成する工程と、
前記結晶性半導体粒子層上面に、気相成長法によって、結晶性半導体粒子を分散させ、前記結晶性半導体粒子層上面の結晶性半導体粒子にレーザビームを照射することにより融着する処理を一又は複数回行い、前記結晶性半導体粒子層を厚くする工程と、
前記結晶性半導体粒子層上に前記一導電型とは逆の導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
第１電極上に一導電型の第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層上面に、気相成長法によって、真性の結晶性半導体粒子を形成する工程と、
前記第１の半導体層上面の前記結晶性半導体粒子にレーザビームを照射することにより、前記結晶性半導体粒子同士を融着させる工程と、
前記融着した結晶性半導体粒子上に前記一導電型とは逆の導電型の第２の半導体層を形成する工程と
前記第２の半導体層上に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一項において、
前記レーザビームは、連続発振のレーザを用いることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に関し、特に結晶性半導体粒子を用いた光電変換装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶又は多結晶シリコンウエハを用いた変換効率の高い太陽電池が実用化されている。特に近年の地球環境問題に対処するため、住宅用の太陽光発電システムなどの市場が拡大している。
【０００３】
この太陽電池は大型のシリコンインゴットから切り出されて作製されている。しかし、大型のシリコンインゴットは作製するのに長時間を要するため生産性が悪く、シリコン原材料の供給量自体が限られているため、太陽電池市場の拡大に対処できず、供給不足の状態となっている。
【０００４】
大型のシリコンインゴットを使用しない太陽電池としてアモルファスシリコン太陽電池が知られているが、安定化後の変換効率は依然として低く、電力用として機能させることは不向きであった。
【０００５】
そこで、大型のシリコンインゴットを必要としない光電変換装置として、シリコン結晶粒子を用いた光電変換装置が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。この光電変換装置は、下部電極を形成した基板又は下部電極となる基板上に、一導電型の半導体粒子を多数個配設して固定し、さらにｐｎ接合が形成されるように一導電型とは反対の導電型の半導体層を形成した構造を基礎としている。
【特許文献１】特許第２６４１８００号公報
【特許文献２】特開２００５−１５９１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半導体粒子を用いた光電変換装置では、個々の半導体粒子を分散させて光電変換層を形成しているので、実質的に光電変換に寄与する面積が減ってしまうという問題があった。すなわち、シリコンインゴットから作製される従来の太陽電池と比較して、単位面積当たりの変換効率が下がってしまうことが問題となっていた。
【０００７】
このような問題に鑑み本発明は、高い変換効率を有し、生産性のよい光電変換装置及びその製造方法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】
【０００８】
本発明は、光電変換を行う半導体として、隣接するもの同士が融着している一導電型若しくは真性の結晶性半導体粒子を用いた光電変換装置である。この光電変換層は、隣接するもの同士が融着している一導電型若しくは真性の結晶性半導体粒子と、一導電型とは逆の導電型の半導体層とで接合を形成されている。隣接するもの同士が融着している一導電型若しくは真性の結晶性半導体粒子は、積層させて結晶性半導体粒子層を形成しても良い。
【０００９】
隣接するもの同士が融着している一導電型若しくは真性の結晶性半導体粒子を用いることで、光生成キャリアの受光平面方向（横方向）の移動が阻害されないようにすることができる。また、結晶性半導体粒子の形状を残しておくことにより、光電変換装置の受光面を凹凸化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、隣接するもの同士が融着している一導電型若しくは真性の結晶性半導体粒子を用いることで、光生成キャリアの受光平面方向（横方向）の移動が阻害されず、キャリア収集効率を高め、ひいては光電変換効率を高めることができる。また、結晶性半導体粒子の形状を保持してｐｎ接合を形成しているので、光電変換に寄与する受光面積が実質的に広がり、変換効率の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の態様について図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細をさまざまに変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ要素を指す符号は異なる図面で共通して用い、その場合における繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１乃至図４は本実施の形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図である。本実施の形態では、変換効率を向上させるために、粒径が数マイクロメートルから数十マイクロメートル（１マイクロメートルから９９マイクロメートル）の結晶性半導体粒子を用いて光電変換装置を製造する一例を説明する。
【００１３】
図１において、基板１０１に第１電極１０２を形成する。基板１０１は５００℃程度の温度に耐えるものであれば良く、アルミノシリケート酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板と呼ばれるもの、石英基板、ステンレス基板などの金属基板を用いることができる。第１電極１０２としては、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）などの低融点金属を用いることが好ましい。これは、後の工程において、結晶性半導体粒子同士を融着させるためである。例えば、スズ（Ｓｎ）は、融点が２３２℃であり、しかも４価の金属であるので、溶融工程において結晶性半導体粒子に対し、導電型の変化を与えることがないので好ましい。
【００１４】
図２は低融点金属で形成される第１電極１０２上に、粒径が５μｍ〜３０μｍのｐ型の結晶性半導体粒子１０３を密に分散させる。粒子の大きさは結晶のライフタイムと光の吸収係数を考慮して適宜選択すれば良い。結晶性半導体粒子１０３は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウムなどである。ｐ型とするためには、価電子制御を目的として、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）を添加しておけば良い。結晶性半導体粒子１０３は、気相成長法，アトマイズ法，直流プラズマ法，融液落下法等で形成可能である。結晶性半導体粒子は粒径が均一であることが好ましい。
【００１５】
図３は熱処理を行う工程を示している。第１電極１０２を加熱して、結晶性半導体粒子１０３を固定する。これは、第１電極１０２の融点若しくは液状化する程度の温度まで加熱をして、結晶性半導体粒子１０３を固定する。
【００１６】
さらに、結晶性半導体粒子１０３同士を融着させる処理を行う工程を行う。結晶性半導体粒子１０３同士を融着させることにより、基板面内において、光を吸収する面積が増加する。融着した結晶性半導体粒子１０４は、隣接する結晶性半導体粒子への光生成キャリアの拡散が許容されるのでキャリア収集効率が向上する。すなわち、この工程により光電変換に寄与する面積が実質的に増加するので、変換効率を向上させることができる。
【００１７】
結晶性半導体粒子１０３同士を融着させる処理は、例えばシリコンの融点である１４１２℃まで加熱をしても良いが、好ましくはレーザビームを照射して行う。レーザ光源としては、レーザダイオード（ＬＤ）励起の連続発振（ＣＷ）レーザ（ＹＶＯ４、第２高調波（波長５３２ｎｍ））を用いることができる。特に第２高調波に限定する必要はないが、第２高調波はエネルギー効率の点で、さらに高次の高調波より優れている。ＣＷレーザを結晶性半導体粒子１０３に照射すると、連続的に半導体膜にエネルギーが与えられるため、少なくとも結晶性半導体粒子１０３の表面を一定時間、溶融状態にすることができる。それにより、隣接する結晶性半導体粒子１０３同士を融着することができる。また、固体レーザを用いるのは、気体レーザ等と比較して、出力の安定性が高く、安定した処理が見込まれるためである。なお、ＣＷレーザに限らず、繰り返し周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを用いることも可能である。
【００１８】
少なくとも結晶性半導体粒子１０３の表面が溶融してから固化するまでの時間よりもレーザのパルス間隔が短ければ、結晶性半導体粒子１０３の融着反応を連続的に行うことができ、融着する界面でキャリアトラップとなる欠陥の生成を抑制することができる。その他のＣＷレーザ及び繰り返し周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを使用することもできる。例えば、気体レーザとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ等がある。固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ等がある。また、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＹＶＯ４レーザなどのセラミックスレーザがある。金属蒸気レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。その他にも、パルス発振のエキシマレーザを用いても良い。
【００１９】
図４は、融着した結晶性半導体粒子１０４上にｎ型半導体層１０５、第２電極１０６を形成する工程を示している。ｎ型半導体層１０５は、リン（Ｐ）などをドーピングした多結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコンなどで形成する。ｎ型半導体層１０５は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで形成し、これによりｐｎ接合が形成される。
【００２０】
この上に、第２電極１０６を形成する。第２電極１０６は、酸化インジウム、酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛などの透明導電膜で形成しても良いし、櫛形の金属電極を形成しても良い。このようにして光電変換装置を得ることができる。
【００２１】
本実施の形態に係る光電変換装置は、結晶性半導体粒子１０４において生成されるキャリアの横方向の移動が阻害されず、この層を単一の単結晶シリコン層で形成した場合とほとんど変わるところがないという有意な効果を得ることができる。さらに、光電変換装置として太陽光を吸収するには厚さは１０マイクロメートルもあれば十分と言われているところ、本実施形態の光電変換装置によれば、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの粒径の結晶性半導体粒子を分散させ融着させれば良いので、シリコン資源を無駄に消費することがない。
【００２２】
（第２の実施形態）
図５乃至図８は本実施の形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図である。本実施の形態では、変換効率を向上させるために、粒径が数ナノメートルから数十ナノメートル（１ナノメートルから９９ナノメートル）の、より微細な結晶性半導体粒子を用いて光電変換装置を製造する一例を説明する。
【００２３】
図５で示すように、第１の実施形態と同様に、基板１０１に第１電極１０２を形成する。そして、第１電極１０２上に粒径数ナノメートルから数十ナノメートルの結晶性半導体粒子１０７を密に分散形成する。結晶性半導体粒子１０７は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等からなるが、結晶性半導体粒子１０７に、ｐ型を呈するホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）や、ｎ型を呈するリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等を含んでもよい。
【００２４】
結晶性半導体粒子１０７の形成は、エアロゾル・レーザアブレーション法、熱分解法又は気相成長法によって行うことができる。
【００２５】
図９は本実施の形態に係る結晶性半導体粒子を生成するエアロゾル・レーザアブレーション装置の構成を示す図である。エアロゾル・レーザアブレーション法は、半導体粒子を溶剤中に溶解又は分散させた原料液を搬送し、噴霧器により原料液をエアロゾル化し、原料液にレーザビームを照射して粒径が数ナノメートルから数百ナノメートル（１ナノメートルから９９９ナノメートル）の半導体粒子を形成する方法である。本実施の形態においては、結晶性半導体粒子を用いることが好ましく、半導体としてはシリコン、ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウムなどを適用することができる。
【００２６】
図９に示すように、エアロゾル・レーザアブレーション装置は、ミクロンサイズの結晶性半導体粒子からエアロゾルを発生させるエアロゾル発生器２０１、ミクロンサイズの結晶性半導体粒子を放射線を利用して帯電させ、結晶性半導体粒子が管を通過する時に内壁に吸着されることを防止するニュートライザ２０２、エアロゾルにレーザビームを照射するレーザ光源２０６、エアロゾル発生器２０１から流入するミクロンサイズの結晶性半導体粒子にレーザビームを照射してナノ粒子を生成するアブレーションチャンバ２０３を備えている。結晶性半導体粒子のキャリアガスとしては、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガスなどを用いることができる。
【００２７】
レーザビームは、アブレーションチャンバ２０３に設けられたレーザビーム導入窓２０７から導入される。エアロゾル化して供給される結晶性半導体粒子にレーザビームを効率良く作用させるために、透過したレーザビームをミラー２０８で反射して、再度アブレーションチャンバ２０３に導入するようにしても良い。レーザ光源としては、紫外線レーザとしてエキシマレーザを用いることが好ましく、その他にも、高出力の固体レーザを用いることができる。
【００２８】
アブレーションチャンバ２０３で生成された結晶性半導体のナノ粒子は、当該粒子の大きさによる運動エネルギーの差を利用して数百ナノメートル以上の粒子を分離するサイズ選別器２０４を通過する。サイズ選別器２０４を通過した数ナノメートルから数百ナノメートルの半導体粒子は、試料室２０５に置かれた基板１０１上に堆積する。
【００２９】
また、図１０は電子サイクロトン共鳴（ＥＣＲ）を利用した化学気相成長（ＣＶＤ）装置であり、このような装置によっても半導体粒子を生成することができる。この装置は、試料室２１１に空洞共振器２０９が取り付けられている。空洞共振器２０９には直流磁界発生用のコイル２１０が取り付けられている。導波管２１３は空洞共振器２０９に連結され、マイクロ波を透過する石英窓からマイクロ波が供給される。シラン若しくはジシランなどの原料ガスは、試料室２１１から離れた空洞共振器２０９の一端からガス供給手段２１２により供給している。半導体粒子を堆積する基板１０１は、試料室２１１内にあるステージ２１４で保持されている。ステージ２１４は１００℃〜５００℃程度の温度に基板１０１を加熱することが可能である。
【００３０】
結晶性半導体粒子は、シランガス若しくはシランガスと水素ガスをガス供給手段２１２から供給し、例えば、反応圧力０．１〜０．０５Ｐａ、マイクロ波電力３００Ｗ〜１ｋＷ、共鳴磁場強度を８７５Ｇの条件で作製する。このとき空洞共振器２０９においてマイクロ波の伝搬方向を長くして、原料ガスを試料室２１１から離れた一端から空洞共振器２０９内に供給する。それにより、空洞共振器２０９内で原料ガスが分解し、気相中で重合反応により数ナノメートルから数十ナノメートルの結晶性半導体粒子を得ることができる。原料ガスとしてシラン若しくはジシランに水素を添加しておくと、気相中のナノ粒子の表面不活性化反応により微結晶粒を得ることができる。
【００３１】
図６は、このようにして基板１０１に堆積した結晶性半導体粒子１０７を、融着させて結晶性半導体粒子層１０８を形成する工程を行う。また、熱処理により第１電極１０２を加熱して、結晶性半導体粒子１０７を固定する処理も行う。結晶性半導体粒子１０７同士を融着させることにより、基板面内において、光を吸収する面積が増加する。融着した結晶性半導体粒子層１０８は、隣接する結晶性半導体粒子への光生成キャリアの拡散が許容されるのでキャリア収集効率が向上する。すなわち、この工程により、光電変換に寄与する面積が実質的に増加するので、変換効率を向上させることができる。
【００３２】
数ナノメートルから数百ナノメートルと微粒子化された結晶性半導体粒子１０７は表面積が大きく、粒子同士が電気的に融着した状態となり得る。この状態で次の工程へ移行しても良いが、より好ましくは熱処理やレーザビームを照射して融着させる処理を行う。ナノ粒子はその材料本来の融点よりも低い温度で融着するので、第１電極１０２に対しても悪影響を及ぼすことがない。もっとも、結晶性半導体粒子１０７同士を融着させる処理は、レーザビームを照射して行うことが好ましい。
【００３３】
融着した結晶性半導体粒子層１０８による光電変換層をさらに厚くする場合には、エアロゾル・レーザアブレーション法、熱分解法又は気相成長法によって結晶性半導体粒子１０７をさらに堆積させ、結晶性半導体粒子を融着させる処理を行う。このような工程を繰り返すことにより、図７に示すように融着した結晶性半導体粒子層１０８を用い、所望の厚さの光電変換層を形成することができる。
【００３４】
図８は、融着した結晶性半導体粒子層１０８上にｎ型半導体層１０５、第２電極１０６を形成する工程を示している。ｎ型半導体層１０５は、リン（Ｐ）などをドーピングした多結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコンなどで形成する。ｎ型半導体層１０５は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで形成し、これによりｐｎ接合が形成される。
【００３５】
この上に、第２電極１０６を形成する。第２電極１０６は、酸化インジウム、酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛などの透明導電膜で形成しても良いし、櫛形の金属電極を形成しても良い。このようにして光電変換装置を得ることができる。
【００３６】
本実施の形態に係る光電変換装置は、結晶性半導体粒子１０７から形成される層の、横方向のキャリアの移動が阻害されず、この層を単一の単結晶シリコン層で形成した場合とほとんど変わるところがないという有意な効果を得ることができる。また、数百ナノメートルの結晶性半導体粒子の形状を保持してｐｎ接合を形成することで、表面の凹凸が半導体が吸収する光の波長と同程度となるので、入射光の反射を抑えることができる。すなわち、光反射損失を抑制することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
本実施の形態は、結晶性半導体粒子として真性半導体を用い、所謂ｐｉｎ接合を形成した光電変換装置を図１１に示す。なお、ここでいう真性半導体とは、半導体に含まれるｐ型若しくはｎ型を付与する不純物が１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度であり、酸素及び窒素が９×１０１９ｃｍ−３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が１０００倍以上である半導体を指す。この真性半導体には、ホウ素（Ｂ）が１０〜１０００ｐｐｍ添加されていてもよい。
【００３８】
図１１において、基板１０１上に第１電極１０２が形成され、その上に一導電型の半導体層１０９が形成されている。例えば、ｐ型半導体層をプラズマＣＶＤ法で形成する。一導電型の半導体層１０９は微結晶半導体であっても良い。その上に第１の実施形態又は第２の実施形態と同様にして、真性半導体としての結晶性半導体粒子１１０を形成する。第１の実施形態又は第２の実施形態では、一導電型の結晶性半導体粒子を用いたが、これを真性の結晶性半導体粒子に置き換えれば良い。この場合も、少なくとも隣接するもの同士を融着させて形成する。その上にｎ型半導体層１０５、第２電極１０６を形成することで光電変換装置を得る。
【００３９】
なお、本実施形態では、第１電極１０２として金属電極、第２電極１０６として透明電極を適用することができるが、電極形成材料を置き換えて、第１電極から光を入射させる構造としても良い。ｐ型半導体層から光を入射する構造とすることで、正孔の拡散長を短くすることができるので、変換効率の向上を図ることができる。
【００４０】
本実施の形態によれば、ｐｉｎ接合を形成することで変換効率を高めることができる。光電変換において主要な役割を果たす結晶性半導体粒子は、結晶構造を有しているので、小数キャリアのライフタイムが長く、光生成キャリアの取り出し効率を高めることができる。また、特にアモルファスシリコンを用いた場合に問題となるような光劣化の問題がなく、信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、本実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態を自由に組み合わせて行うことができる。
【００４２】
第１の実施形態乃至第３の実施形態で示す光電変換装置は、接合部を受光面側に形成できるので、キャリアの収集効率が良く高変換効率となる。特に、結晶性半導体粒子の形状を保持してｐｎ接合を形成しているので、光電変換に寄与する受光面積が実質的に広がり、変換効率の向上に寄与することとなる。
【００４３】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、結晶性半導体粒子をｐ型とし、それを形成した後でｎ型半導体層を形成する工程について説明したが、その逆の組み合わせとしても良い。すなわち、結晶性半導体粒子をｎ型とし、それを形成した後でｐ型半導体層を形成しても良い。
【００４４】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１電極、融着した結晶性半導体粒子、半導体層、第２電極の順に形成する工程について説明したが、融着した結晶性半導体粒子と半導体層を形成する順番を逆としてもよい。すなわち、第１電極、半導体層、融着した結晶性半導体粒子、第２の電極の順に形成してもよい。
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、以下に示す光電変換装置の態様を導くことができる。
【００４６】
第１電極と一部が接触し、隣接するもの同士が融着している一導電型の結晶性半導体粒子と、一導電型の結晶性半導体粒子と接合を形成する一導電型とは逆の導電型の半導体層と、その上に形成された第２電極とを有する光電変換装置。
【００４７】
第１電極と一部が接触し結晶性半導体粒子が複数個が積み重なって形成され隣接するもの同士が融着している一導電型の結晶性半導体粒子層と、一導電型の結晶性半導体粒子層と接合を形成する一導電型とは逆の導電型の半導体層と、半導体層上に形成された第２電極とを有する光電変換装置。
【００４８】
第１電極上に形成された一導電型の半導体層と一導電型半導体層上に形成された、隣接するもの同士が融着している結晶性半導体粒子と、結晶性半導体粒子上に形成された一導電型とは逆の導電型の半導体層と、一導電型とは逆の導電型の半導体層上に形成された第２電極とを有する光電変換装置。
【００４９】
第１電極上に一導電型の結晶性半導体粒子を密に分散させる工程と、第１電極を加熱して結晶性半導体粒子を第１電極上に固定する工程と、結晶性半導体粒子の隣接するもの同士を融着させる工程と、融着した結晶性半導体粒子上に一導電型とは逆の導電型の半導体層を形成する工程と一導電型とは逆の導電型の半導体層上に第２電極を形成する工程とを有する光電変換装置の製造方法。
【００５０】
第１電極上に一導電型の結晶性半導体粒子を密に分散させる工程と、第１電極を加熱して結晶性半導体粒子を第１電極上に固定する工程と、結晶性半導体粒子の隣接するもの同士を融着させ結晶性半導体粒子層を形成する工程と、結晶性半導体粒子層上に結晶性半導体粒子を分散させ融着する処理を一又は複数回行う工程と、結晶性半導体粒子層上に一導電型とは逆の導電型の半導体層を形成する工程と、一導電型とは逆の導電型の半導体層上に第２電極を形成する工程とを有する光電変換装置の製造方法。
【００５１】
第１電極上に一導電型の半導体層を形成する工程と、一導電型の半導体層上に真性の結晶性半導体粒子を形成する工程と、真性の結晶性半導体粒子を融着させる工程と、融着した結晶性半導体粒子上に一導電型とは逆の導電型の半導体層を形成する工程と、一導電型とは逆の導電型の半導体層上に第２電極を形成する工程とを有する光電変換装置の製造方法。
【００５２】
以上、本発明の光電変換装置の態様について説明したが、本発明は、光電変換装置としてだけではなく、例えば、集積回路内の回路素子として用いてもよい。本発明は、少なくとも第１電極、融着した結晶性半導体粒子、半導体層及び第２電極を含む半導体装置であり、例えば、集積回路内のダイオードとして用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る光電変換装置は、屋外に設置する電力用太陽電池として用いることができる。その場合、大型のシリコンインゴットを使用しないで大面積の光電変換装置を製造できるので、シリコン原材料を無駄に消費することがない。また、電力用としてのみでなく、電卓や時計などの民生機器における小電力電源としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図２】第１の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図３】第１の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図４】第１の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図５】第２の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図６】第２の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図７】第２の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図８】第２の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【図９】結晶性半導体粒子を生成するエアロゾル・レーザアブレーション装置の構成を示す図。
【図１０】結晶性半導体粒子を生成する気相成長装置の構成を示す図。
【図１１】第３の実施形態に係る光電変換装置の製造工程を説明する図。
【符号の説明】
【００５５】
１０１  基板
１０２  第１電極
１０３  結晶性半導体粒子
１０４  融着した結晶性半導体粒子
１０５  ｎ型半導体層
１０６  第２電極
１０７  結晶性半導体粒子
１０８  結晶性半導体粒子層
１０９  一導電型の半導体層
１１０  結晶性半導体粒子
２０１  エアロゾル発生器
２０２  ニュートライザ
２０３  アブレーションチャンバ
２０４  サイズ選別器
２０５  試料室
２０６  レーザ光源
２０７  レーザビーム導入窓
２０８  ミラー
２０９  空洞共振器
２１０  コイル
２１１  試料室
２１２  ガス供給手段
２１３  導波管
２１４  ステージ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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