(57)【要約】【課題】太陽電池の製造プロセスの簡素化と高性能化に寄与する太陽電池用途等で有効な高へイズな光閉じ込め構造を持つシリコンを提供する。【解決手段】４ａｔｏｍ％以上の水素を含有するアモルファスシリコンに対して、レーザーを照射して、前記アモルファスシリコンから凹凸形状の表面を備えた微結晶シリコンを形成することによって、微結晶シリコンを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４ａｔｏｍ％以上の水素を含有するアモルファスシリコンに対して、レーザーを照射することにより、前記アモルファスシリコンから凹凸形状の表面を備えた微結晶シリコンを形成する、
微結晶シリコンの製造方法。
【請求項２】
前記照射工程において、０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下の範囲のエネルギー密度を有する主として波長５１５ｎｍのレーザーを照射する、
請求項１に記載の微結晶シリコンの製造方法。
【請求項３】
シクロペンタシラン及びシクロヘキサシランから選択される少なくとも１種が、前記アモルファスシリコンの出発材料として用いられる、
請求項１または請求項２に記載の微結晶シリコンの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微結晶シリコンの製造方法によって製造される微結晶シリコンであって、
前記照射工程前における平均二乗平方根（ＲＭＳ）粗さに対する前記照射工程後における平均二乗平方根粗さの比率が、８以上１６０以下である、
微結晶シリコン。
【請求項５】
表面が複数の凸曲面状と複数のクレーター状凹形状とを有する、
微結晶シリコン。
【請求項６】
可視光に対するヘイズ比が７５％以上である、
請求項４または請求項５に記載の微結晶シリコン。
【請求項７】
波長５８９ｎｍの透過率が２０％以下である、
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の微結晶シリコン。
【請求項８】
照射強度１００ｎＷ／ｃｍ２の疑似太陽光のＡＭ１．５Ｇのスペクトルにおける光伝導度が、１×１０−４Ｓ／ｃｍ以上１×１０−１Ｓ／ｃｍ以下である、
請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の微結晶シリコン。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の微結晶シリコンを、ｐ型、ｉ型、及びｎ型から選択されるシリコン層の少なくとも１つに用いた、
太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光閉じ込め効果を有する微結晶シリコン及び微結晶シリコンの製造方法、並びにその微結晶シリコンを備えた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多結晶シリコンや微結晶シリコンに代表されるシリコン層を利用した太陽電池の開発が精力的に行なわれている。太陽電池においては、入射光を効率的に利用するために、いわゆる光閉じ込め構造が一般的に採用されている。従来から、シリコン層を用いた太陽電池においては、太陽電池に入射した光をより有効に利用するために、表面に凹凸構造が形成された透明導電膜又はシリコンが活用される。その一つの代表例は、凹凸構造を備えた透明導電膜である酸化錫（ＳｎＯ２）膜である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５４３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、常圧ＣＶＤ法を用いて、基板（例えば、ガラス基板）上に凹凸形状を備えた酸化錫膜が形成されていた。この常圧ＣＶＤ法を採用すると、一般的に５００℃以上の高温下における処理が行われるため、製造コストが高くなる。一方、これまで、微結晶シリコン層自身が光閉じ込め構造を備えることは困難とされていた。仮に、微結晶シリコン層に対して、直接的に光閉じ込め構造が形成することができるならば、従来行われていた透明導電膜に対する光閉じ込め構造の形成は不要となる。そうすれば、活用用途が広い、平坦な表面を有する透明導電膜を利用することが可能となるとともに、種々の材料の透明導電膜を選択することが可能となる。
【０００５】
本発明は、上述の問題の少なくとも１つを解決することにより、凹凸構造を備えた微結晶シリコンを提供するとともに、代表的には、光閉じ込め構造を持つ微結晶シリコンを備えた太陽電池の実現、及びそのような太陽電池の製造プロセスの簡素化に大きく貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者らの研究と分析によれば、レーザー照射処理によってアモルファスシリコンから微結晶シリコンを製造する場合、アモルファスシリコン中に水素が約２％以上残っている状態でアモルファスシリコンに対してレーザーを照射すると、水素によるシリコンのアブレーションが発生することが知見されている。このアブレーションにより、例えば、アモルファスシリコン層又は微結晶シリコン層の表面が剥がれるという現象が生じるため、これまでは好ましくない条件として発明者らに捉えられてきた。従って、そのようなアブレーションを回避するために、これまでは、レーザー照射処理前に脱水素処理（ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）が行われていた。
【０００７】
しかしながら、さらに研究と分析を重ねた結果、発明者らは、アモルファスシリコン中の水素の量を適切に管理することにより、そのアブレーションによって形成される微結晶シリコンの表面の凹凸形状が制御可能であることを確認した。また、そのような凹凸形状の表面を持つ微結晶シリコンを、太陽電池に代表されるデバイスに活用できることを発明者らは知見した。本発明は上述の各視点に基づいて創出された。
【０００８】
本発明の１つ微結晶シリコンの製造方法は、アモルファスシリコンから微結晶シリコンを製造する方法である。具体的には、この微結晶シリコンの製造方法は、４ａｔｏｍ％以上の水素を含有するアモルファスシリコンに対して、レーザーを照射して、凹凸形状の表面を備えた微結晶シリコンを形成するものである。
【０００９】
本発明の１つ微結晶シリコンは、表面が複数の凸曲面状と複数のクレーター状凹形状とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の１つ微結晶シリコンの製造方法によれば、例えば、太陽電池における光閉じ込め構造にも適用し得る、特異な凹凸の表面形状を備えた微結晶シリコンを製造することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の１つ微結晶シリコンによれば、例えば、太陽電池における光閉じ込め構造にも適用し得る、特異な凹凸の表面形状を備えた微結晶シリコンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における微結晶シリコンの表面形状を示すＳＥＭ像である。
【図２】レーザー照射によって得られた微結晶シリコン層表面の凹凸形状を示すＳＥＭ像及びＡＦＭ像である。
【図３】波長５８９ｎｍにおける微結晶シリコン層の光透過率を示す図である。
【図４】疑似太陽光における微結晶シリコン層の光伝導度を示す図である。
【図５】各層厚における微結晶シリコン層のレーザー照射前後のＲＭＳ粗さの比を示す図である。
【図６】本実施形態における微結晶シリコンからなる層を微結晶シリコン太陽電池の一部の構成として採用した例を示す概略図である。
【図７】本実施形態における微結晶シリコンからなる層をアモルファスシリコン太陽電池の一部の構成として採用した例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態である微結晶シリコンを、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしも互いの縮尺を保って記載されるものではない。さらに、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【００１４】
１．本実施形態の微結晶シリコンの構成
図１は、本実施形態の微結晶シリコンの表面形状を示すＳＥＭ（走査型電子顕微鏡，Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像である。本実施形態の微結晶シリコンの表面は、図１に示すように、複数の凸曲面状と複数のクレーター状凹形状とを有する。ここで微結晶とは、結晶粒を含む構造をいい、結晶粒径が数ｎｍ以上数μｍ以下のものをいう。
【００１５】
２．本実施形態における微結晶シリコンの製造方法
次に、微結晶シリコンの製造方法を説明する。本実施形態においては、水素を含有するアモルファスシリコンに対して、後述するレーザーが照射される。このレーザーが照射されると、アモルファスシリコンに含有された又はアモルファスシリコンと結合する水素が離脱することによっていわゆるアブレーションが発生する。その結果、図１に示す特異な凹凸形状を表面に備えた微結晶シリコンが形成される。
【００１６】
ところで、本実施形態のアモルファスシリコンは、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シランガス等を出発材料として各種の製造方法により形成され得る。
【００１７】
例えば、シクロペンタシラン又はシクロヘキサシランを出発材料とする場合は、まず、基板（例えば、無アルカリガラス又は溶融石英等）上に層状に形成されたシクロペンタシラン及び／又はシクロヘキサシランを溶質とする溶液層（前駆体層）に対して紫外線を照射することにより、光重合を利用してポリシラン（高次シラン）を作製する。なお、前述の溶液の溶媒には、好適には、シクロオクタン、シクロペンタシラン、又はシクロヘキサシラン等が用いられる。また、基板上の層の形成に際しては、公知のスピンコート法又はインクジェット法が用いられる。その後、ポリシランの層を焼成することによって、アモルファスシリコン層が得られる。なお、最初にポリシランを作製した後に、前述の基板上に層状に該ポリシランの層を形成することも採用し得る他の一態様である。
【００１８】
一方、シランガスを出発材料とする場合、アモルファスシリコンは、公知の各種ＣＶＤ法によって作製される。これらの中で主流のプラズマＣＶＤ法では、プラズマにより原料ガスとなるシランガスを分解し、アモルファスシリコン層を基板上に成長させる。
【００１９】
ここで、本実施形態の表面形状を備える微結晶シリコンを製造するためには、レーザー照射前のアモルファスシリコンが、水素を４ａｔｏｍ％以上含有することが好ましい。これは、アモルファスシリコン中の水素含有量が４ａｔｏｍ％未満の場合は、形成される微結晶シリコンの表面が凹凸を備えることが極めて困難となるからである。また、アモルファスシリコン中の水素含有量が８ａｔｏｍ％以上となることは、より好適な態様である。
【００２０】
なお、シクロペンタシラン及び／又はシクロヘキサシランを出発材料とするアモルファスシリコンの水素含有量は、アモルファスシリコンの製造過程におけるポリシランの層の焼成温度によって制御することが可能であることが発明者らによって確認されている。シクロペンタシラン及び／又はシクロヘキサシランを出発材料とする場合、その焼成温度が３６０℃以上６００℃以下の範囲内であれば、形成されるアモルファスシリコンの水素含有量を、４ａｔｏｍ％以上１５ａｔｏｍ％以下の範囲とすることが可能となる。
【００２１】
本実施形態のレーザーには、エキシマレーザー、グリーンレーザー等を用いることができる。エキシマレーザー及びグリーンレーザーは、瞬間的にアモルファスシリコンが高温になるものの、高温となる時間が極めて短時間であるため、該アモルファスシリコンが形成された基板への熱ダメージを極力低減することが可能となる。さらに、エキシマレーザーの影響が及ぶ範囲が表面から数ｎｍであるのに対して、グリーンレーザーの影響が及ぶ範囲は表面から数百ｎｍの深さにまで及ぶため、グリーンレーザーを採用すれば、厚さが数十ｎｍから数百ｎｍまでのいわゆる厚層に対する処理が可能となる。なお、グリーンレーザーを使用する場合は、主として波長５１５ｎｍにおいて、エネルギ―密度０．５Ｊ／ｃｍ２以上１．０Ｊ／ｃｍ２以下の範囲でレーザーを照射することが好ましい。
【００２２】
＜実施例＞
以下、上述の実施形態をより詳細に説明するために、実施例をあげて説明するが、上述の実施形態はこれらの例によって限定されるものではない。本実施例においては、上述の実施形態の製造方法に基づき、微結晶シリコンの層（以下、微結晶シリコン層と称する。）を作製した。
【００２３】
１．アモルファスシリコン層の作成
まず、シクロオクタンを溶媒とする溶液中のシクロペンタシラン濃度２０重量％に対して、波長３６５ｎｍの紫外線を照射することにより、光重合を利用してポリジヒドロシランを作製した。次に、得られたポリジヒドロシランの層を、石英基板の表面上に、公知のスピンコート法によって形成した。その後、ポリジヒドロシランの層を窒素雰囲気中で、約１５分間、４００℃で焼成した。その結果、層厚が１００ｎｍ、水素含有率１０ａｔｏｍ％のアモルファスシリコン層が得られた。
【００２４】
２．凹凸形状を備える微結晶シリコン層の形成
特異な凹凸形状の表面を備える微結晶シリコンの形成は、上述のアモルファスシリコン層に対してＹＡＧレーザー（グリーンレーザー）を照射することによって実現できた。本実施形態では、Ｉｎｎｏｖａｖｅｎｔ社製のレーザー照射装置（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌａｚｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＬＡＶＡ  １００）を用いてグリーンレーザーの照射が行われた。なお、本実施形態では、主として波長５１５ｎｍで、そのエネルギー密度が、０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下のグリーンレーザーを照射した。より具体的には、走査方向に少しずつずらしながら、オーバーラップ比８０％で間欠照射（パルスショット）することにより、レーザー照射が行われた。
【００２５】
３．実施例の評価
次に、上述の実施例において得られた微結晶シリコン層の物性を、以下の方法によって測定した。
【００２６】
（１）ＳＥＭ像及びＡＦＭ像による凹凸構造解析
上述のアモリファスシリコン層に対して、グリーンレーザーを、０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下の範囲のエネルギー密度で照射して、微結晶シリコンの表面の凹凸形状を観察した。なお、得られた微結晶シリコンの表面の凹凸形状は、ＳＥＭ装置（日立ハイテクフィールディング製Ｓ−４０００）及びＡＦＭ装置（原子間力顕微鏡  Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，セイコーインストルメンツ製ＳＰＭ−３８００）により観察した。
【００２７】
図２は、上述の各エネルギー密度のグリーンレーザーを上述のアモルファスシリコン層に照射して得られたアモルファスシリコン層、もしくは微結晶シリコン層の表面の凹凸形状を示すＳＥＭ像及びＡＦＭ像である。図２の（ａ）〜（ｈ）の各上段の像は、ＳＥＭ像を示し、各下段の像は、ＡＦＭ像を示す。また、図２（ａ）は、エネルギー密度が０Ｊ／ｃｍ２（照射前）のときの結果であり、図２（ｂ）は、エネルギー密度が０．３Ｊ／ｃｍ２のときの結果である。また、図２（ｃ）は、エネルギー密度が０．４Ｊ／ｃｍ２のときの結果であり、図２（ｄ）は、エネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ２のときの結果である。また、図２（ｅ）は、エネルギー密度が０．６Ｊ／ｃｍ２のときの結果であり、図２（ｆ）は、エネルギー密度が１．０Ｊ／ｃｍ２のときの結果である。さらに、図２（ｇ）は、エネルギー密度が１．５Ｊ／ｃｍ２のときの結果であり、図２（ｈ）は、エネルギー密度が２．０Ｊ／ｃｍ２のときの結果である。発明者らによる分析の結果、照射されたレーザーのエネルギー密度が０．２５Ｊ／ｃｍ２未満では、アモルファスシリコン層に変化はなく、アモルファス状態のままと考えられる状態であることが確認された。また、そのエネルギー密度が０．２５Ｊ／ｃｍ２以上になると、アモルファスシリコンの結晶化が始まるが、そのエネルギー密度が０．３Ｊ／ｃｍ２未満の場合、その結晶化が不完全な状態であることも判明した。加えて、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、照射されたレーザーのエネルギー密度が０．３Ｊ／ｃｍ２以上になると、アブレーションが発生した結果、微結晶シリコン層の表面上に複数のクレーター状の穴（凹形状）が観察された。さらに、図２（ｄ）〜（ｈ）に示すように、そのエネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ２以上になると、結晶化が進むとともに徐々に微結晶シリコン層の表面の形状は変化して、複数の凸曲面状と複数のクレーター状凹形状とからなる凹凸形状が形成されることが確認された。さらに、そのエネルギー密度が０．６Ｊ／ｃｍ２を超えると、はっきりと、いわば島状の凹凸形状が形成され始め、そのエネルギー密度が２．０Ｊ／ｃｍ２になると、球状ともいえる突起物が表面上に現れるようになることが分かった。上述のとおり、照射するレーザーのエネルギー密度を高くするにつれて、微結晶シリコン層の表面の穴や突起の大きさと数が増えることが確認された。これは、そのエネルギー密度の上昇に伴い、微結晶シリコン層の表面の空洞化が進んだものと考えられる。
【００２８】
（２）ヘイズ比
照射するレーザーのエネルギー密度が０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下のグリーンレーザーを照射して得られたアモルファスシリコン層、もしくは微結晶シリコン層のヘイズ比を測定した。本実施例では、ヘイズ比は、日立分光光度計Ｕ−４１００を用いて可視光（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）及び疑似太陽光（波長３００ｎｍ〜２５００ｎｍ）におけるヘイズ比が測定された。ヘイズ比の測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、照射するレーザーのエネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下であるときに得られた微結晶シリコン層においては、可視光の場合に８９％、疑似太陽光の場合に７８％のヘイズ比が得られた。加えて、０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射して得られた微結晶シリコン層は、目視においても曇り度が大きく、大半の光が散乱していることが確認された。しかしながら、レーザーのエネルギー密度を１．８Ｊ／ｃｍ２まで大きくすると、ヘイズ比は大きく低下した。従って、０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射すると、少なくとも、可視光に対するヘイズ比が７５％以上という極めて良好なヘイズ比が得られることが判明した。
【００３１】
（３）光透過率
次に、照射するレーザーのエネルギー密度が０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下のグリーンレーザーを照射して得られたアモルファスシリコン層、もしくは微結晶シリコン層の光透過率を測定した。本実施例では、光透過率は、ヤーマン製Ｆｉｌｍ  Ｔｅｋ−３０００を用いて波長５８９ｎｍ（ナトリウムＤ線）に対する光透過率が測定された。
【００３２】
図３は、波長５８９ｎｍにおける微結晶シリコン層の光透過率を示す図である。図３に示すように、結晶化が開始された状態が観察される、エネルギー密度が０．２５Ｊ／ｃｍ２以上から光透過率が減少し、０．５Ｊ／ｃｍ２以上１．０Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射して得られた微結晶シリコン層の光透過率が２０％以下となることが判明した。特に、エネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ２照射したときの微結晶シリコン層の光透過率は１８％であり、エネルギー密度が０．６Ｊ／ｃｍ２で照射したときの微結晶シリコン層の光透過率は、５％であった。従って、０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射した場合は、その光透過率は、２０％以下を実現できることが確認された。一方、照射したレーザーのエネルギー密度をさらに上げていくと、光透過率が再び大きく上昇した。これは、上述のとおり、そのエネルギー密度の上昇に伴い、微結晶シリコン層の表面の空洞化が進んだために生じた現象と考えられる。
【００３３】
（４）光伝導度
また、照射するレーザーのエネルギー密度が０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下のグリーンレーザーを照射して得られたアモルファスシリコン、もしくは微結晶シリコン層の光伝導度を測定した。本実施例では、光伝導度の測定は、ワコム電創製ＷＸＳ−５０Ｓを用い、ＡＭ（エアマス）１．５Ｇの疑似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ２の強度で照射することにより測定された。
【００３４】
図４は、疑似太陽光における微結晶シリコン層の光伝導度を示す図である。図４に示すように、結晶化が開始し、光伝導度の変化が観察される、エネルギー密度が０．２５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下の範囲においては、光伝導度が上昇した。エネルギー密度が０．５Ｊ／ｃｍ２で照射したときの微結晶シリコン層の光伝導度は、４．０×１０−４Ｓ／ｃｍであり、特に、エネルギー密度が０．６Ｊ／ｃｍ２で照射したときの微結晶シリコン層の光伝導度は、５．１×１０−２Ｓ／ｃｍと非常に高い値となった。一方、そのエネルギー密度が０．６Ｊ／ｃｍ２を超えると、光伝導度は減少していった。これらの結果から、０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．７Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射して得られた微結晶シリコン層が、高い光伝導度を有することが示された。従って、本実施形態によれば、少なくとも、上述の疑似太陽光における光伝導度が１×１０−４Ｓ／ｃｍ以上１×１０−１Ｓ／ｃｍ以下であることが確認された一般的な微結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池で使用されている微結晶シリコンの光電導度は、１．３×１０−５Ｓ／ｃｍ前後であることから、少なくとも０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度でレーザーを照射して得られた本実施例の微結晶シリコン層は、必要十分な光伝導度を有していることが分かった。従って、上述の範囲のエネルギー密度でレーザーを照射して得られた本実施例の微結晶シリコン層は、例えば、太陽電池における発電層や電極層として有効に利用できることが判明した。
【００３５】
（５）レーザー照射前後の平均二乗平方根（ＲＭＳ）粗さの変化率
さらに、照射するレーザーのエネルギー密度が０Ｊ／ｃｍ２以上２．０Ｊ／ｃｍ２以下のグリーンレーザーを照射して得られたアモルファスシリコン、もしくは微結晶シリコン層のレーザー照射前後の平均二乗平方根（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）粗さの変化率を測定した。本実施例では、ＲＭＳ粗さは、層厚が２５ｎｍ、５５ｎｍ、１００ｎｍ、及び１４５ｎｍのアモルファスシリコン、もしくは微結晶シリコン層表面の１０μｍｍ×１０μｍの領域におけるＡＦＭ画像から測定した。
【００３６】
図５は、各層厚における微結晶シリコン層のレーザー照射前後のＲＭＳ粗さの比を示す図である。上述の各測定結果から導き出される、最適な特性が得られる０．５Ｊ／ｃｍ２以上０．６Ｊ／ｃｍ２以下のエネルギー密度のレーザー照射による、各層厚の微結晶シリコン薄層のレーザー照射前後のＲＭＳ粗さの比は、８以上２００以下の範囲であった。なお、０．５Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度のレーザー照射前後における具体的なＲＭＳ粗さの比については、層厚が２５ｎｍのときに１０.５であり、層厚が５５ｎｍのときに３７．７であり、層厚が１００ｎｍのときに１２９．４であり、層厚が１４５ｎｍのときに３１．２である。また、０．６Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度のレーザー照射前後における具体的なＲＭＳの比については、層厚が２５ｎｍのときに８.６であり、層厚が５５ｎｍのときに４３.６であり、層厚が１００ｎｍのときに１５４．７であり、層厚が１４５ｎｍのときに４５.７である。従って、より好適なＲＭＳ粗さの比の範囲は、８以上１６０以下であることが分かる。
【００３７】
なお、上述の実施例においては、水素含有量が１０ａｔｏｍ％のアモルファスシリコンに対するレーザー照射の例が説明されたが、水素含有量が４ａｔｏｍ％以上であれば、上述の実施例の少なくとも一部の効果が奏され得る。特に、アモルファスシリコン中の水素含有量が８ａｔｏｍ％以上１５ａｔｏｍ％以下であれば、上述の実施例とほぼ同様の効果が奏され得る。
【００３８】
＜本発明の応用例＞
本実施形態の微結晶シリコンは、代表的には１０ｎｍ以上３μｍ以下の範囲の厚みの層として、例えば、ｐ型、ｉ型、及びｎ型から選択されるシリコン層の少なくとも１つに用いることが可能である。
【００３９】
図６は、本実施形態における微結晶シリコンからなる層を微結晶シリコン太陽電池１００の一部の構成として採用した例を示す概略図である。微結晶シリコン太陽電池１００は、ガラス基板１０上に、ＩＴＯ又はＳｎＯ２膜等からなる透明導電膜２０、ｐ型又はｎ型微結晶型シリコンからなるｐ層又はｎ層３０、本実施形態における微結晶シリコンからなるｉ層４０、ｎ型又はｐ型微結晶型シリコンからなるｎ層又はｐ層５０および裏面電極６０が、この順で形成されている。このように、本実施形態における微結晶シリコンからなるｉ層を用いた微結晶シリコン太陽電池は、平らな透明導電膜を使用しながら、光閉じ込め効果の高い構造となる。
【００４０】
また、図７は、本実施形態における微結晶シリコンからなる層をアモルファスシリコン太陽電池２００の一部の構成として採用した例を示す概略図である。アモルファスシリコン太陽電池２００は、ガラス基板１０上に、透明導電膜２０、本実施形態におけるｐ型又はｎ型微結晶シリコンからなるｐ層又はｎ層２３０、ｉ型アモルファスシリコンからなるｉ層２４０、ｎ型又はｐ型アモルファスシリコンからなるｎ層又はｐ層５０、及び裏面電極６０が、この順で形成されている。本実施形態における微結晶シリコンからなるｐ層又はｎ層を使用したアモルファスシリコン太陽電池も、平らな透明導電膜を使用しながら、光閉じ込め効果の高い構造となる。従って、本実施形態における微結晶シリコンからなる層は、アモルファスシリコン太陽電池用途であれば、ｎ型もしくはｐ型シリコン層（図７における、ｎ層又はｐ層５０）にも適用可能である。
【００４１】
上述のとおり、本実施形態によれば、例えば太陽電池に適用可能な、光の散乱が大きく、光閉じ込め効果の高い構造を持つ微結晶シリコンを得ることが可能となる。従って、本実施形態における微結晶シリコンからなる層を太陽電池の一部の層として用いることによって、透明導電膜に対して光閉じ込め構造を形成する必要がなくなる。その結果、製造が容易な平坦な表面を備える透明導電膜を利用できるとともに、種々の材料の透明導電膜の選択が可能となる。従って、本実施形態における微結晶シリコンは、工業性に優れた太陽電池及びその他の半導体装置の提供に大きく貢献するものである。
【００４２】
以上述べたとおり、上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０        ガラス基板
２０        透明導電膜
３０，２３０      ｐ層又はｎ層
４０，２４０      ｉ層
５０        ｎ層又はｐ層
６０        裏面電極
１００        微結晶シリコン太陽電池
２００        アモルファスシリコン太陽電池
【図３】
2013187261.tif 000004
【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１】
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【図２】
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