(57)【要約】【課題】  導電性基板と結晶シリコン粒子との密着力を向上させてそれらの接合部に剥離やクラック等が発生するのを抑制でき、低コストに製造可能な高性能で信頼性の高い光電変換装置を提供すること。【解決手段】  光電変換装置の製造方法は、アルミニウムを含む導電性基板１１の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子１２が接合されて形成された光電変換装置の製造方法であって、還元雰囲気中において、アルミニウムとシリコンの共晶点未満でその共晶点近傍の温度、および共晶が形成されない上限の圧力未満でその圧力近傍の圧力で、多数個の結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１に対して加圧することにより、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１とをそれらの接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層を形成して接合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて形成された光電変換装置の製造方法であって、還元雰囲気中において、アルミニウムとシリコンの共晶点未満で該共晶点近傍の温度、および共晶が形成されない上限の圧力未満で該圧力近傍の圧力で、前記多数個の結晶シリコン粒子を前記導電性基板に対して加圧することにより、前記結晶シリコン粒子と前記導電性基板とをそれらの接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層を形成して接合することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記多数個の結晶シリコン粒子と前記導電性基板とを前記共晶点以上の温度に加熱してそれらの界面に共晶部を形成した後に、前記加圧拡散層を形成して接合することを特徴とする請求項１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１の製造方法によって製造された、アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて成る光電変換装置であって、前記結晶シリコン粒子と前記導電性基板との接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の光電変換装置を発電手段として用い、該発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことを特徴とする光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電等に使用される結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置の製造方法及び光電変換装置並びに光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の光電変換装置は、光電変換効率（以下「変換効率」ともいう）等の性能面での効率の良さ、資源の有限性への配慮、あるいは製造コストの低さ等といった市場ニーズを捉えて開発が進められている。太陽電池の光電変換材料としては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの大きなバルクを切断して基板を作製して用いている。しかしながら、この方法では、切断ロスが多いという点で省資源の点で問題がある。このことから、今後の市場において有望な光電変換装置の一つとして、結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置がある。
【０００３】
結晶シリコン粒子を作製するための原料としては、例えば単結晶シリコンを粉砕した結果として発生するシリコンの微小粒子や、流動床法で気相合成された高純度シリコン等が用いられている。これらの原料から結晶シリコン粒子を作製するには、それらの原料をサイズあるいは重量によって分別した後に、赤外線照射や高周波誘導加熱を用いて容器内で溶融し、その後粒状として自由落下させる方法（例えば、特許文献１，２を参照）、また同じく高周波プラズマを用いる方法（例えば、特許文献３を参照）によって行う。
【０００４】
また、球状シリコンとアルミ箔との接続において高温加圧法で接合できること（特許文献４参照）、また、シリコンウエハの裏面電極にアルミニウム電極を用いたときはアルミニウム電極中に多数の気孔部を導入しないと割れやすくなること（特許文献５）、といった報告がある。
【特許文献１】国際公開第９９／２２０４８号公報
【特許文献２】米国特許第４１８８１７７号明細書
【特許文献３】特開平５−７８１１５号公報
【特許文献４】米国特許第４４５１９６８号明細書
【特許文献５】特開２００４−２３５２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４に示すような接続方法では、アルミニウムとシリコンとの組み合わせによるｐ＋層を形成してＢＳＦ効果による太陽電池の変換効率の向上を達成することはできない。
【０００６】
また、特許文献５に記載された、多結晶シリコン基板の裏面にアルミニウムペーストを塗布し焼成する方法では、アルミニウムとシリコンの共晶点（共晶温度：５７７℃）より高い７６０℃で焼成している。このことにより、多結晶シリコン基板とその裏面に形成されるアルミニウム層との間にシリコンリッチな共晶部を形成した後、固相成長によりアルミニウムリッチなシリコン層が析出され、その層厚を厚く形成することができる。しかしながら、シリコン粒子をアルミニウムの基板上に接合するタイプの光電変換装置においては、シリコン粒子をアルミニウムの基板上に接合する際に共晶点より高く加熱しても、アルミニウムの基板からアルミニウムが多く共晶部に供給されて、シリコンリッチな共晶部を形成することができない。従って、シリコン粒子及びアルミニウムの基板を用いた光電変換装置においては、変換効率を向上させるｐ＋層による良好なＢＳＦ効果が得られないという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は上記課題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、導電性基板と結晶シリコン粒子との密着力を向上させてそれらの接合部に剥離やクラック等が発生するのを抑制でき、低コストに製造可能な高性能で信頼性の高い光電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光電変換装置の製造方法は、アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて形成された光電変換装置の製造方法であって、還元雰囲気中において、アルミニウムとシリコンの共晶点未満で該共晶点近傍の温度、および共晶が形成されない上限の圧力未満で該圧力近傍の圧力で、前記多数個の結晶シリコン粒子を前記導電性基板に対して加圧することにより、前記結晶シリコン粒子と前記導電性基板とをそれらの接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層を形成して接合することを特徴とする。
【０００９】
本発明の光電変換装置の製造方法において好ましくは、前記多数個の結晶シリコン粒子と前記導電性基板とを前記共晶点以上の温度に加熱してそれらの界面に共晶部を形成した後に、前記加圧拡散層を形成して接合することを特徴とする。
【００１０】
本発明の光電変換装置は、上記本発明の製造方法によって製造された、アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて成る光電変換装置であって、前記結晶シリコン粒子と前記導電性基板との接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光発電装置は、上記本発明の光電変換装置を発電手段として用い、該発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光電変換装置の製造方法は、アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて形成された光電変換装置の製造方法であって、還元雰囲気中において、アルミニウムとシリコンの共晶点未満でその共晶点近傍の温度、および共晶が形成されない上限の圧力未満でその圧力近傍の圧力で、多数個の結晶シリコン粒子を導電性基板に対して加圧することにより、結晶シリコン粒子と導電性基板とをそれらの接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層を形成して接合することにより、結晶シリコン粒子と導電性基板との接合界面において導電性基板に含まれるアルミニウムの固相成長層が形成されるとともに、その固相成長層が加熱および加圧により拡散して成長して加圧拡散層となる。その結果、結晶シリコン粒子と導電性基板との接合界面に形成されるｐ＋層（加圧拡散層）が厚くなり、光電変換装置の変換効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の光電変換装置の製造方法は好ましくは、多数個の結晶シリコン粒子と導電性基板とを共晶点以上の温度に加熱してそれらの界面に共晶部を形成した後に、加圧拡散層を形成して接合することから、共晶部で強い接合力が確保できるとともに、さらに厚い加圧拡散層（ｐ＋層）を形成することができる。
【００１４】
本発明の光電変換装置は、上記本発明の製造方法によって製造された、アルミニウムを含む導電性基板の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子が接合されて成る光電変換装置であって、結晶シリコン粒子と導電性基板との接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層が形成されていることから、高変換効率化および低コスト化を達成することができる。
【００１５】
本発明の光発電装置は、上記本発明の光電変換装置を発電手段として用い、この発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことから、高変換効率で信頼性が高い本発明の光電変換装置によって発電能力が向上し、長期間にわたって高い発電効率が得られるとともに高い信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の製造方法によって得られる光電変換装置の実施の形態について図面に基いて以下に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる加熱炉について実施の形態の一例を示す断面図である。図２は、本発明の製造方法によって結晶シリコン粒子と導電性基板との接合界面に形成された加圧拡散層を示す断面図である。図３は、本発明の製造方法によって得られる光電変換装置について実施の形態の一例を示す部分断面図である。
【００１８】
図３に示した光電変換装置は、結晶シリコン粒子１２を用いて作製されたものである。導電性基板１１の一主面（この例では上面）に、ｐ型の結晶シリコン粒子１２を多数個、その下部を例えば接合層２３によって導電性基板２２に接合し、結晶シリコン粒子１２の隣接するもの同士の間に絶縁物質２４を介在させるとともにそれら結晶シリコン粒子１２の上部を絶縁物質２４から露出させて配置し、これら結晶シリコン粒子１２にｎ型の半導体層２５および透光性導体層２６が設けられた構成である。
【００１９】
本発明で用いる球状の結晶シリコン粒子１２は、容器内においてシリコン原料全体を溶融させ、シリコン融液の上部をアルゴンガスなどで加圧して容器下部のノズル孔から押し出すことにより、多数のシリコンの液滴を噴出させて、自由落下中に凝固させて単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの粒子となって収容容器に収容されたものを用いている。この他にも、シリコン粉末を溶融炉を通すことによって単結晶シリコン化した球状の結晶シリコン粒子を用いてもよい。
【００２０】
このような結晶シリコン粒子１２は、太陽電池等の光電変換装置を形成するために使用される。従って、溶解させるシリコンには、所望の半導体となるための不純物を含有させておく。所望の抵抗値を有するとともに第１の導電型（例えばｐ型）とするためのドーパント、例えばｐ型ドーパントがドーピングされている。ｐ型ドーパントとしてはホウ素，アルミニウム，ガリウム，インジウムがあるが、シリコンに対する偏析係数が大きい点やシリコン溶融時の蒸発係数が小さい点からは、ホウ素を用いることが好ましい。本発明においては、ｐ型を示すドーパントとなるアルミニウムを含んだシリコン層が析出され、そのｐ＋層を、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との界面に形成して、ｐ＋層（ＢＳＦ層）として用いるので、結晶シリコン粒子１２にはｐ型ドーパントを添加している。
【００２１】
第２導電型の半導体層２５を形成するには、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との接合に先立って、工程コストの低い熱拡散法により結晶シリコン粒子１２に形成する。第２導電型のドーパントとしては、元素周期律表のＶ族元素のＰ，Ａｓ，Ｓｂ、III族元素のＢ，Ａｌ，Ｇａ等を用い、石英からなる拡散炉にドーパントを導入しながら結晶シリコン粒子１２の表面に第２導電型の半導体層２５を形成する。なお、この例では、拡散されてｎ型となるＶ族のＰを加熱した石英管に導入する熱拡散法を示したが、結晶シリコン粒子１２をアルミニウムを含む導電性基板１１に接合した後、結晶シリコン粒子１２上に半導体層２５としてｎ型の非晶質シリコン層を積層してもよい。
【００２２】
導電性基板１１としては、基板の少なくとも一主面（結晶シリコン粒子１２が接合される主面）に導電層（アルミニウムを含む金属層）が形成されていればよく、基板は金属基板でも良いし、ガラス，セラミック等から成る絶縁基板の一主面に導電層を形成したものでも良い。基板の一主面に形成されるアルミニウムを含む金属層としては、好ましくは銀，銅，錫等から成る金属層であり、さらに好ましくはアルミニウムから成る金属層である。導電性基板１１がアルミニウムから成る金属基板である場合、結晶シリコン粒子１２の接合により、その接合部にアルミニウムとシリコンの共晶部が形成され、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との間に強い接着強度が発生する。
【００２３】
次に、導電性基板１１の上面に結晶シリコン粒子１２を、６個のものが平面視で最密六方状を成すようにして多数個配置する。
【００２４】
そして、従来は、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との接合部において、アルミニウムとシリコンの共晶部の形成が促進されるように、多数の結晶シリコン粒子１２の上に荷重をかけながら、共晶点（５７７℃）以上の温度で窒素あるいは窒素水素の還元雰囲気の加熱炉内を通過させることによって、結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１上面に接合させていた。このとき、導電性基板１１と結晶シリコン粒子１２との接合界面には、アルミニウムとシリコンの共晶から成る接合層２３が形成されていた。
【００２５】
しかしながら、上記従来の方法では、アルミニウムとシリコンの共晶融液が固まるときに、アルミニウムリッチなシリコン層が固相成長することが知られているが、この固相成長層は薄く、ＢＳＦ効果を示すｐ＋層としての効果があまり見られなかった。そこで、通常の太陽電池では５７７℃の共晶点よりも高い７００℃を超える温度で焼成することにより、接合層２３のシリコン濃度を高めて固相成長層の厚さを厚くしていた。しかしながら、特許文献５で示されたシリコン厚みよりも薄いアルミニウム電極とのアルミニウム−シリコン共晶からのｐ＋層の形成に比べ、本発明の光電変換装置の構成では光電変換装置トータルのシリコン量よりアルミニウム量が多いので、特許文献５のように共晶点よりも高い７００℃を超える温度で接合してしまうと、シリコン球が全てアルミニウム−シリコン共晶化されてしまうため、高温でアルミニウム−シリコン共晶にする方法は使えなかった。
【００２６】
そして本発明は、アルミニウムを含む導電性基板１１の一主面に光電変換を行う多数個の結晶シリコン粒子１２が接合されて形成された光電変換装置の製造方法であって、還元雰囲気中において、アルミニウムとシリコンの共晶点未満でその共晶点近傍の温度、および共晶が形成されない上限の圧力未満でその圧力近傍の圧力で、多数個の結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１に対して加圧することにより、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１とをそれらの接合界面にアルミニウムおよびシリコンの加圧拡散層を形成して接合するものである。
【００２７】
図１に示す加熱炉は、本発明の製造方法に用いられるものであり、昇温部Ａと加圧加熱部Ｂと降温部Ｃとから構成されている。
【００２８】
まず、多数個の結晶シリコン粒子１２を載置した導電性基板１１を還元性雰囲気の加熱炉内に挿入し、昇温を開始する。通常、結晶シリコン粒子１２を接合するための樹脂バインダーを揮散させるために昇温はゆっくりと行うが、本発明では、加熱炉の長さを短くするためにも、昇温部Ａではランプヒーター１３によって導電性基板１１を急速昇温させるようになっている。その後、抵抗加熱ヒーター１４でアルミニウムとシリコンの共晶点未満の均一な温度領域を、導電性基板１１の上面に形成する。
【００２９】
導電性基板１１上面の温度分布が均一になった状態で、導電性基板１１を加圧加熱部Ｂに送り、共晶点以上に温度設定された、ヒーターを内蔵する加圧ブロック１５を、加圧ロッド１６で結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１に押し付ける。これにより、結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との接合部に共晶部を形成し、結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１上面に接合させる。このとき、加圧ブロック１５内のヒーターは、共晶点よりも＋５℃〜＋４０℃高い温度に制御されている。その後、導電性基板１１を降温部Ｃに移動させて外部に取り出す。
【００３０】
なお、加圧ブロック１５は、導電性基板１１の材料であるアルミニウムの融点以上の材料から成ればよく、例えば銅，鉄，ニッケル，クロム、またはこれらの金属の合金（ＳＵＳ（ステンレススチール）等）、またはこれらの金属の層を複数層積層させた積層体などから成る。
【００３１】
引き続いて、同じ接合加熱炉を用いて、今度は加圧ブロック１５を共晶点未満の温度で共晶点近傍の温度に設定し、共晶を形成するには至らないが、加圧することでアルミニウムのシリコンへの拡散を進行させて、アルミニウムとシリコンとの析出層をより厚くさせる。
【００３２】
このとき、結晶シリコン粒子１２に加圧ロッド１６を伝って加えられる圧力は、結晶シリコン粒子１２が破壊される圧力未満の圧力であって、かつ結晶シリコン粒子１２と導電性基板１１との境界に存在するアルミニウム酸化膜を破る圧力以上とすることにより、導電性基板１１と結晶シリコン粒子１２とを還元性雰囲気中で接合する。
【００３３】
導電性基板１１がアルミニウム基板である場合、共晶が形成されない上限の圧力は２ｋｇ／ｃｍ２程度であり、その圧力未満で近傍の圧力で多数個の結晶シリコン粒子１２を導電性基板１１に対して加圧する。具体的には、加圧力は０．０１ｋｇ／ｃｍ２以上２ｋｇ／ｃｍ２未満が好ましい。
【００３４】
導電性基板１１の設定温度は、共晶点未満で共晶点近傍の温度であり、共晶点よりも２℃〜１５℃低い温度がよい。より好ましくは、３℃〜８℃低い温度がよい。
【００３５】
加圧時間は１〜１５分が好ましく、１分未満では接合の再現性がなくなり、３０分を超えると、共晶化が進み、結晶シリコン粒子１２がアルミニウム−シリコン共晶となってしまい、光電変換特性を著しく損なうこととなる。
【００３６】
また、加圧ブロック１５はヒーターを内蔵しており、周囲温度が共晶点温度未満であっても加圧ブロック１５の温度は周囲温度より若干高く設定する。これにより、加圧ブロック１５による加圧時にのみ加圧拡散に適した熱が加わり拡散が進行するので、加圧を取り除くことによって同時に加熱も取り除かれ加圧拡散が終了する。従って、処理時間を短くすることが容易となり、これにより加圧拡散の制御が容易となり、生産性が向上する。
【００３７】
上記の加圧拡散の工程は、その前の共晶部形成の工程に引き続き行っても良く、その場合、共晶部形成の工程と加圧拡散の工程とでは加圧ブロック１５の温度が異なるので、加圧加熱部Ｂを連続して２つ設けた方がよい。この構成では、装置が一式になるため簡略化され、設備投資を低減することができる。
【００３８】
また、図２は加圧拡散層及びその周囲を模式的に示した光電変換装置の部分断面図であり、図中１７は拡散層、２３は接合層（共晶部）である。図２（ａ）は、共晶部形成の工程のみを用いた場合であり、シリコンの固相成長では拡散層１７が薄くしか形成されない。図２（ｂ）は、本発明の製造方法によって加圧拡散を行った場合であり、加圧拡散層１７ａが厚く形成され、光電変換装置のＢＳＦ効果を発現するｐ＋層として充分な厚さを得ることができる。このことにより、光電変換効率を向上させることができる。
【００３９】
次に、図３に示すように、結晶シリコン粒子１２の隣接するもの同士の間に介在するように、導電性基板１１上に絶縁物質２４を配設し、結晶シリコン粒子１２同士の間にムラ無く全面に絶縁物質２４をコーティングする。この絶縁物質２４は、正極と負極の分離を行うための絶縁材料からなり、例えばポリイミドを主成分とする。他の絶縁材料としては、酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），酸化鉛（ＰｂＯ），酸化硼素（Ｂ２Ｏ３），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を、必須成分あるいは任意成分として含むガラスも選択可能である。ただし、ポリイミドは、処理温度を低く抑えることが可能で、弾性係数も小さく、導電性基板１１と絶縁物質２４との熱膨張係数の差を吸収する点で好ましい材料である。また、上記絶縁物質２４は、少なくとも結晶シリコン粒子１２の天頂部が露出するように形成されることにより、結晶シリコン粒子１２の上部に形成される透明導電膜２７と結晶シリコン粒子１２と電気的な接触を有効なものとする。
【００４０】
さらに、結晶シリコン粒子１２上に透明導電膜２７を形成し、各結晶シリコン粒子１２で発生した光電流を収電できるようにする。この透明導電膜２７は、錫ドープ酸化インジウム膜，酸化スズ膜，酸化亜鉛膜等からなり、膜厚を８５０Å程度に制御することで反射防止効果をも有している。また透明導電膜２７は、量産に適した信頼性の高い均質な膜質を得るには、スパッタリング法で形成するのが好ましいが、ＣＶＤ法、ディップ法、電析法により形成することもできる。また透明導電膜２７は、第２導電型の半導体層２５上に上部電極として形成されるとともに、絶縁物質２４上にも形成されて、個々の結晶シリコン粒子１２によって形成された光電変換素子を並列に接続することができる。
【００４１】
その後、透明導電膜２７の直列抵抗値を低くするために、透明導電膜２７上に銀ペースト等をくし状に塗布形成してグリット電極とし、導電性基板１１を一方の電極とし、透明導電膜２７をもう一方の電極とすることにより、太陽電池としての光電変換装置が得られる。
【００４２】
上記の光電変換装置は低コストかつ高変換効率であることに加えて、表面が耐候性フィルムでラミネートされたモジュールとすればクラックが入るなどの破壊モードが回避できる。その結果、軽量かつ高耐候性の光電変換システムを作製できるだけでなく、設置架台やコンバーターなどを用いたトータルシステムにおいても効果を発揮し得る。
【００４３】
また、本発明の光発電装置は、上記本発明の光電変換装置を発電手段として用い、この発電手段の発電電力を、発光装置や照明装置、モーター等の各種の負荷へ供給するように成したものである。これにより、高変換効率で信頼性が高い本発明の光電変換装置によって発電能力が向上し、長期間にわたって高い発電効率が得られるとともに高い信頼性を確保することができる。
【実施例】
【００４４】
本発明の光電変換装置の実施例について以下に説明する。
【００４５】
結晶シリコン粒子を、シリコン融液の液滴を容器のノズルから噴出させ自由落下させて固化させることにより製造する、いわゆるジェット法によって、製造した。即ち、ＡｒまたはＨｅの不活性ガスの雰囲気中で、坩堝へシリコン原料を充填して昇温し溶解したシリコン融液を、坩堝下端に形成されたノズルより噴出させて自由落下させ、固化させることにより、球状の結晶シリコン粒子を作製した。
【００４６】
次に、この結晶シリコン粒子を石英ボート上に載置して熱処理することにより、結晶シリコン粒子の表面にリン不純物を熱拡散させて、結晶シリコン粒子表面におよそ１μｍの厚さのｎ型半導体層を形成した。
【００４７】
次に、多数の直径約３００μｍの結晶シリコン粒子を、５００μｍの厚みの高純度アルミニウムからなる導電性基板上に、最密六方状に配設した。
【００４８】
次に、窒素ガスあるいは窒素水素ガスの還元雰囲気の加熱炉に導入し、以下の工程を施した。まず、加熱炉の昇温部Ａでランプヒーター１３によって導電性基板を急速昇温し、次に加圧加熱部Ｂで加圧ブロック温度を共晶点以上の６２０℃に設定し加圧することによって、導電性基板と結晶シリコン粒子との接合部に共晶部を形成して接合した。これにより、充分な接着強度を有するとともに電気的にオーミックな接合部が形成できた。
【００４９】
次に、導電性基板を加熱炉から取り出して再度加熱炉に導入し、昇温部Ａで、抵抗加熱ヒーター１４によって導電性基板の温度を共晶点（５７７℃）より２０℃低い５５７℃に設定し、加熱加圧部Ｂで、加圧ロッド１６に取り付けられた５６５℃の加圧ブロック１５によって、１５分間、１ｋｇ／ｃｍ２の圧力で結晶シリコン粒子を導電性基板に押し付けて、それらの接合部に加圧拡散層の形成を行った。
【００５０】
また、加圧ブロック１５の加圧時間を適切に制御することによって、再現良く加圧拡散層を形成することができた。具体的には、加圧時間を１５分間±１分間程度の範囲内で制御を行った。これにより、加圧し接触した部分にのみ圧力および熱が加わり、接合されることにより、接合部周囲への共晶の拡散が抑制されていた。
【００５１】
次に、結晶シリコン粒子が配設された導電性基板上の結晶シリコン粒子同士の間に、ポリイミドからなる絶縁物質を約１００μｍの厚みになるように充填塗布し、窒素ガス雰囲気中２００℃で３０分乾燥させた後、３５０℃で１時間焼成し、絶縁物質を形成し、さらに加熱し乾燥させた。このとき、ポリイミドの粘度を適切に制御することにより、結晶シリコン粒子同士の間の隙間を、毛管現象ですきま無く充填し塗布することができた。具体的には、ポリイミドの粘度を２０〜６０ｍＰａ・ｓ程度の範囲に制御した。
【００５２】
次に、多数の結晶シリコン粒子上の全面に、上部電極膜としての透明導電膜（ＩＴＯ膜）を、スパッタリング法により、８５ｎｍの厚みで形成した。
【００５３】
最後に、透明導電膜上に銀ペーストをディスペンサーでグリッド状にパターン形成して、フィンガー電極およびバスバー電極となる銀ペーストパターンを形成し、大気中で５００℃で焼成を行ってフィンガー電極およびバスバー電極を形成し、最後にハンダディップした。これにより光電変換装置を製造した。
【００５４】
この光電変換装置について、電気特性をＡＭ１．５のソーラーシミュレーターで評価した結果、１３．５％の変換効率を得ることができた。
【００５５】
なお、本発明は以上の実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。たとえば、多数の結晶シリコン粒子が接合された導電性基板を複数枚用いて、導電性基板間に６００℃以下で共晶を生じない材料からなる板部材を挟んで、複数枚の導電性基板を重ねて一挙に圧力を加え拡散接合を行っても良い。この場合、重ねた複数枚の光電変換装置を分離して使用する。そのため、導電性基板同士が接着しないようにグラファイトなどの板部材を挟み込んで製造する。そしてこの場合、複数の光電変換装置を一括的に製造できるため、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の光電変換装置を製造するための加熱炉について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】結晶シリコン粒子と導電性基板との接合部を示し、（ａ）は比較例の光電変換装置の接合部に形成される拡散層及びその周囲を示す部分断面図、（ｂ）は本発明の光電変換装置の接合部に形成される加圧拡散層及びその周囲を示す部分断面図である。
【図３】本発明の光電変換装置について実施の形態の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１・・・導電性基板
１２・・・結晶シリコン粒子
１７・・・拡散層
１７ａ・・・加圧拡散層
２３・・・接合層（共晶部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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