(57)【要約】【課題】構造の自由度を確保して分極を抑制可能な光電変換素子を提供する。【解決手段】光電変換素子１００は、ｎ型単結晶シリコン基板１と、ｎ型非晶質膜２，２１〜２ｍと、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎと、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１とを備える。ｎ型単結晶シリコン基板１は、リン（Ｐ）が拡散された拡散領域１０を含む。ｎ型非晶質膜２は、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面に接して形成される。ｉ型非晶質膜１１〜１ｎは、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側と反対側の表面に接して形成される。ｎ型非晶質膜２１〜２ｍは、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１，１３，・・・，１ｎ−２，１ｎに接して形成される。ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、ｐ型ａ−Ｓｉからなり、それぞれ、ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１に接して形成される。【選択図】図１
2013115262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックコンタクト型の光電変換素子であって、
第１の導電型を有する単結晶シリコン基板と、
前記単結晶シリコン基板の光入射側の表面に接して設けられるとともに、前記第１の導電型と反対の第２の導電型または前記第１の導電型を有し、非晶質相からなる第１の非晶質膜とを備える光電変換素子。
【請求項２】
前記第１の非晶質膜に接して設けられた透明導電膜を更に備え、
前記第１の非晶質膜は、前記単結晶シリコン基板の面内方向において相互に分離された複数の非晶質部材からなり、
前記透明導電膜は、更に、隣接する非晶質部材間で前記単結晶シリコン基板に接する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第１の非晶質膜に接して設けられた透明導電膜を更に備え、
前記第１の非晶質膜は、第１の膜厚を有する第１の領域と、前記第２の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有する第２の領域とを有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記単結晶シリコン基板は、
前記第１の導電型のドーパント濃度が第１の濃度であるバルク領域と、
前記第１の非晶質膜に接し、かつ、前記第１の導電型のドーパント濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度である不純物領域とを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記単結晶シリコン基板の光入射側と反対側の表面に接して設けられ、ノンドープかつ非晶質相からなる第２の非晶質膜と、
前記第２の非晶質膜に接して配置されるとともに、前記第２の導電型を有し、非晶質相からなる第３の非晶質膜と、
前記第３の非晶質膜に隣接するとともに前記第２の非晶質膜に接して配置され、前記第１の導電型を有し、かつ、非晶質相からなる第４の非晶質膜とを更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第１の非晶質膜は、ｎ型アモルファスシリコンゲルマニウム、ｎ型アモルファスシリコン、ｎ型アモルファスシリコンナイトライド、ｎ型アモルファスシリコンカーバイド、ｎ型アモルファスシリコンカーボンナイトライド、ｐ型アモルファスシリコンゲルマニウム、ｐ型アモルファスシリコン、ｐ型アモルファスシリコンナイトライド、ｐ型アモルファスシリコンカーバイドおよびｐ型アモルファスシリコンカーボンナイトライドのいずれかからなる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記単結晶シリコン基板は、ｎ型単結晶シリコンからなり、
前記第２の非晶質膜は、ｉ型アモルファスシリコンからなり、
前記第３の非晶質膜は、ｐ型アモルファスシリコンからなり、
前記第４の非晶質膜は、ｎ型アモルファスシリコンからなる、請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記単結晶シリコン基板は、ｐ型単結晶シリコンからなり、
前記第２の非晶質膜は、ｉ型アモルファスシリコンからなり、
前記第３の非晶質膜は、ｎ型アモルファスシリコンからなり、
前記第４の非晶質膜は、ｐ型アモルファスシリコンからなる、請求項６に記載の光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バックコンタクト型の太陽電池は、従来、受光面側にあったｐｎ接合および電極を裏面側に形成することで、受光面側の電極による影を無くし、受光量を増やして変換効率を向上させるものである。
【０００３】
そして、バックコンタクト型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールは、長時間の光照射を受けた場合、太陽電池の受光面側を覆うガラス等に高い電圧が帯電し、太陽電池の受光面にも帯電が生じる。太陽電池の受光面に帯電が生じると、太陽電池の受光面側の単結晶シリコン基板の表面に形成されたＦＳＦ（Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）の効果が減少し、その結果、太陽電池の変換効率が低下する。
【０００４】
この問題を解決するために、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側のパッシベーション膜上に設けられた電極を太陽電池の裏面の電極に接続することによって分極を回避することが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された太陽電池においては、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側のパッシベーション膜上に設けられた電極と太陽電池の裏面の電極とを単結晶シリコン基板以外の物で電気的に接触させる必要がある。従って、太陽電池の構造または設計の自由度が制限されるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、構造の自由度を確保して分極を抑制可能な光電変換素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の実施の形態による光電変換素子は、バックコンタクト型の光電変換素子であって、単結晶シリコン基板と、第１の非晶質膜とを備える。単結晶シリコン基板は、第１の導電型を有する。第１の非晶質膜は、単結晶シリコン基板の光入射側の表面に接して設けられるとともに、第１の導電型と反対の第２の導電型または第１の導電型を有し、非晶質相からなる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の実施の形態による光電変換素子においては、単結晶シリコン基板の導電型と同じ導電型である第１の導電型または単結晶シリコン基板の導電型と反対の第２の導電型を有する第１の非晶質膜が単結晶シリコン基板の光入射側の表面に接して設けられる。その結果、光電変換素子を用いて太陽電池モジュールにおいて、光電変換素子の第１の非晶質膜側に配置したガラスが帯電しても、第１の非晶質膜が単結晶シリコン基板の光入射側の表面に電荷が誘起されるのを抑制する。また、単結晶シリコン基板の光入射側の表面に電荷が誘起されるのを抑制するために、光電変換素子の光入射側と、光電変換素子の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【００１０】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して分極を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図３】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図４】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【図５】実施の形態１による他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図８】図７に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図９】図７に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図１０】図７に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【図１１】実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２による光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態３による光電変換素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１３】
この明細書において、「非晶質相」とは、シリコン（Ｓｉ）原子等がランダムに配列された状態を言う。また、アモルファスシリコンを「ａ−Ｓｉ」と表記するが、この表記は、実際には、水素（Ｈ）原子が含まれていることを意味する。アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、アモルファスシリコンカーボンナイトライド（ａ−ＳｉＣＮ）、アモルファスシリコンスズ（ａ−ＳｉＳｎ）、アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）およびアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）についても、同様に、Ｈ原子が含まれていることを意味する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による光電変換素子の構成を示す断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による光電変換素子１００は、ｎ型単結晶シリコン基板１と、ｎ型非晶質膜２，２１〜２ｍ（ｍは２以上の整数）と、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ（ｎは３以上の整数）と、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１と、電極４１〜４ｎとを備える。
【００１５】
ｎ型単結晶シリコン基板１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１５Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｎ型単結晶シリコン基板１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。
【００１６】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板１は、拡散領域１０を含む。拡散領域１０は、例えば、１×１０２０ｃｍ−３のリン（Ｐ）を含み、厚みは、例えば、２００ｎｍである。
【００１７】
ｎ型非晶質膜２は、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面に接して設けられる。そして、ｎ型非晶質膜２は、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、１０ｎｍ〜数十ｎｍである。また、ｎ型非晶質膜２におけるＰ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００１８】
ｉ型非晶質膜１１〜１ｎの各々は、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側と反対側の表面に接して設けられる。そして、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎの各々は、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。
【００１９】
ｎ型非晶質膜２１〜２ｍは、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１，１３，・・・，１ｎ−２，１ｎに接して設けられる。そして、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍの各々は、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。また、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍの各々におけるＰ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００２０】
ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、それぞれ、ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１に接して設けられる。そして、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１の各々は、例えば、ｐ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。また、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１の各々におけるボロン（Ｂ）濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００２１】
電極４１，４３，・・・，４ｎ−２，４ｎは、それぞれ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍに接して設けられる。電極４２，４４，・・・，４ｎ−１は、それぞれ、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１に接して設けられる。そして、電極４１〜４ｎの各々は、例えば、銀（Ａｇ）からなる。
【００２２】
ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、図１の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。また、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１，１３，・・・，１ｎ−２，１ｎの幅と同じ幅を有する。更に、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１の幅と同じ幅を有する。そして、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍの全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【００２３】
このように、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１の面積占有率をｎ型非晶質膜２１〜２ｍの面積占有率よりも大きくするのは、ｎ型単結晶シリコン基板１中で光励起された電子および正孔がｐｉｎ接合（ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１／ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１／ｎ型単結晶シリコン基板１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【００２４】
図２〜図４は、それぞれ、図１に示す光電変換素子１００の製造方法を示す第１〜第３の工程図である。
【００２５】
光電変換素子１００の製造方法について説明する。光電変換素子１００は、プラズマ装置を主に用いてプラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法によって製造される。
【００２６】
プラズマ装置は、仕込室と、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３と、取出室と、整合器と、ＲＦ電源とを備える。仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室は、直線的に配置されている。そして、仕込室と反応室ＣＢ１との間、反応室ＣＢ１と反応室ＣＢ２との間、反応室ＣＢ２と反応室ＣＢ３との間、および反応室ＣＢ３と取出室との間は、仕切バルブで仕切られている。また、仕込室から反応室ＣＢ１、反応室ＣＢ２、反応室ＣＢ３および取出室へ単結晶シリコン基板を順次搬送する搬送機構がプラズマ装置に備えられている。
【００２７】
仕込室は、加熱機構と排気機構とを備える。加熱機構は、単結晶シリコン基板を所定の温度に昇温する。排気機構は、仕込室内のガスを排気し、仕込室の到達圧力を、例えば、１×１０−５Ｐａ以下に設定する。
【００２８】
反応室ＣＢ１〜ＣＢ３の各々は、平行平板電極と、加熱機構と、排気機構とを備える。加熱機構は、単結晶シリコン基板を所定の温度に昇温する。排気機構は、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３内のガスを排気し、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３の到達圧力を、例えば、１×１０−５Ｐａ以下に設定する。平行平板電極は、整合器を介してＲＦ電源に接続される。なお、反応室ＣＢ１は、ｉ型ａ−Ｓｉを堆積するための反応室であり、反応室ＣＢ２は、ｎ型ａ−Ｓｉを堆積するための反応室であり、反応室ＣＢ３は、ｐ型ａ−Ｓｉを堆積するための反応室である。
【００２９】
取出室は、排気機構を備える。排気機構は、取出室内のガスを排気し、取出室の到達圧力を、例えば、１×１０−５Ｐａ以下に設定する。
【００３０】
仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室の各排気機構は、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプからなる。ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプは、ターボ分子ポンプが仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室に最も近くなるように、それぞれ、仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室に直列的に連結されている。そして、各排気機構は、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプによって、それぞれ、仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室内のガスを排気し、またはメカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプによって、それぞれ、仕込室、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３および取出室内のガスを排気する。
【００３１】
ＲＦ電源は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を整合器を介して反応室ＣＢ１〜ＣＢ３の平行平板電極に印加する。
【００３２】
光電変換素子１００の製造が開始されると、ｎ型単結晶シリコン基板１をエタノール等で超音波洗浄して脱脂し、その後、ｎ型単結晶シリコン基板１をフッ酸中に浸漬してｎ型単結晶シリコン基板１の表面に形成された自然酸化膜を除去するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面を水素で終端する（図２の工程（ａ）参照）。
【００３３】
ｎ型単結晶シリコン基板１の洗浄が終了すると、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面にＰの拡散源を塗布し、その後、ｎ型単結晶シリコン基板１を９５０℃で、５０分、熱処理する。そして、Ｐの拡散源を除去する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面側に拡散領域１０が形成される（図２の工程（ｂ）参照）。
【００３４】
その後、拡散領域１０が形成されたｎ型単結晶シリコン基板１をフッ酸中に浸漬してｎ型単結晶シリコン基板１の表面を水素で終端する。
【００３５】
ｎ型単結晶シリコン基板１の表面を水素で終端すると、ｎ型単結晶シリコン基板１をプラズマ装置の仕込室の基板ホルダー上に配置する。
【００３６】
そして、仕込室の排気機構は、１×１０−５Ｐａ以下に仕込室内のガスを排気し、仕込室の加熱機構は、ｎ型単結晶シリコン基板１の温度を２００℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。また、反応室ＣＢ１〜ＣＢ３の加熱機構も、ｎ型単結晶シリコン基板１の温度を２００℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。
【００３７】
ｎ型単結晶シリコン基板１の温度が２００℃に達すると、仕込室と反応室ＣＢ１との間の仕切バルブおよび反応室ＣＢ１と反応室ＣＢ２との間の仕切バルブが開けられ、ｎ型単結晶シリコン基板１は、仕込室から反応室ＣＢ２へ搬送される。
【００３８】
ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２，２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１を形成するときの材料ガスの流量を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2013115262.tif 000003
【００４０】
ｎ型単結晶シリコン基板１が反応室ＣＢ２へ搬送されると、２０ｓｃｃｍのシラン（ＳｉＨ４）ガスと、１５０ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）ガスと、水素希釈された１００ｓｃｃｍのホスフィン（ＰＨ３）ガスとを反応室ＣＢ２に流し、反応室ＣＢ２の圧力を１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲に設定する。そして、ＲＦ電源は、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲のＲＦパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室ＣＢ２内でプラズマが発生し、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型非晶質膜２がｎ型単結晶シリコン基板１の表面（＝拡散領域１０が形成された側の表面）に堆積される（図２の工程（ｃ）参照）。なお、水素希釈されたＰＨ３ガスの濃度は、０．２％である。
【００４１】
ｎ型非晶質膜２の膜厚が１０ｎｍ〜数十ｎｍになると、反応室ＣＢ２の平行平板電極へのＲＦパワーの印加を停止するとともに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスおよびＰＨ３ガスの反応室ＣＢ２への供給を停止し、排気機構によって１×１０−５Ｐａ以下に反応室ＣＢ２を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１を反応室ＣＢ２から取出室へ搬送し、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１を室温まで冷却した後、取り出す。
【００４２】
そして、取り出したｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１をフッ酸中に浸漬してｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に形成された自然酸化膜を除去するとともに、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１の表面を水素で終端する。
【００４３】
その後、ｎ型単結晶シリコン基板１のｎ型非晶質膜２側と反対側の表面にａ−Ｓｉが堆積されるように、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１をプラズマ装置の仕込室の基板ホルダー上に配置する。
【００４４】
そして、仕込室の排気機構は、１×１０−５Ｐａ以下に仕込室内のガスを排気し、仕込室の加熱機構は、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１の温度を２００℃に設定するように基板ホルダーを加熱する。
【００４５】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１の温度が２００℃に達すると、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１を仕込室から反応室ＣＢ１へ搬送する。
【００４６】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１が反応室ＣＢ１へ搬送されると、１０ｓｃｃｍのＳｉＨ４ガスと、１００ｓｃｃｍのＨ２ガスとを反応室ＣＢ１に流し（表１参照）、反応室ＣＢ１の圧力を１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲に設定する。そして、ＲＦ電源は、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲のＲＦパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室ＣＢ１内でプラズマが発生し、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型非晶質膜２０がｎ型単結晶シリコン基板１の表面に堆積される。
【００４７】
ｉ型非晶質膜２０の膜厚が１０ｎｍになると、反応室ＣＢ１の平行平板電極へのＲＦパワーの印加を停止するとともに、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの反応室ＣＢ１への供給を停止し、排気機構によって１×１０−５Ｐａ以下に反応室ＣＢ１を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０を反応室ＣＢ１から反応室ＣＢ２へ搬送する。
【００４８】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０が反応室ＣＢ１から反応室ＣＢ２へ搬送されると、２０ｓｃｃｍのＳｉＨ４ガスと、１５０ｓｃｃｍのＨ２ガスと、水素希釈された５０ｓｃｃｍのＰＨ３ガスとを反応室ＣＢ２に流し（表１参照）、反応室ＣＢ２の圧力を１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲に設定する。そして、ＲＦ電源は、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲のＲＦパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室ＣＢ２内でプラズマが発生し、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型非晶質膜３０がｉ型非晶質膜２０上に堆積される（図２の工程（ｄ）参照）。
【００４９】
ｎ型非晶質膜３０の膜厚が１０ｎｍになると、反応室ＣＢ２の平行平板電極へのＲＦパワーの印加を停止するとともに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスおよびＰＨ３ガスの反応室ＣＢ２への供給を停止し、排気機構によって１×１０−５Ｐａ以下に反応室ＣＢ２を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０を反応室ＣＢ２から取出室へ搬送し、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０を冷却する。
【００５０】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０が室温まで冷却されると、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０を取出室から取出す。
【００５１】
そして、スピンコートによってレジストをｎ型非晶質膜３０の表面に塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン４０を形成する（図２の工程（ｅ）参照）。
【００５２】
そして、レジストパターン４０をマスクとしてドライエッチングによってｎ型非晶質膜３０の一部をエッチングする。これによって、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍが形成される（図３の工程（ｆ）参照）。なお、レジストパターン４０をマスクとしてウェットエッチングによってｎ型非晶質膜３０の一部をエッチングしてもよい。
【００５３】
その後、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０をプラズマ装置の仕込室に入れ、仕込室を１×１０−５Ｐａ以下に排気するとともに、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０を２００℃に加熱する。
【００５４】
そして、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０が仕込室から反応室ＣＢ３へ搬送される。
【００５５】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０が反応室ＣＢ３へ搬送されると、２ｓｃｃｍのＳｉＨ４ガスと、４２ｓｃｃｍのＨ２ガスと、水素希釈された１２ｓｃｃｍのジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスとを反応室ＣＢ３に流し（表１参照）、反応室ＣＢ３の圧力を１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲に設定する。そして、ＲＦ電源は、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲のＲＦパワーを整合器を介して平行平板電極に印加する。これによって、反応室ＣＢ３内でプラズマが発生し、ｐ型ａ−Ｓｉからなるｐ型非晶質膜５０がｉ型非晶質膜２０上に堆積されるとともに、ｐ型ａ−Ｓｉからなるｐ型非晶質膜６０がレジストパターン４０上に堆積される（図３の工程（ｇ）参照）。なお、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスの濃度は、０．１％である。
【００５６】
ｐ型非晶質膜５０，６０の膜厚が１０ｎｍになると、反応室ＣＢ３の平行平板電極へのＲＦパワーの印加を停止するとともに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスおよびＢ２Ｈ６ガスの反応室ＣＢ３への供給を停止し、排気機構によって１×１０−５Ｐａ以下に反応室ＣＢ３を真空引きする。そして、仕切バルブを開け、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０／ｐ型非晶質膜５０，６０を反応室ＣＢ３から取出室へ搬送し、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０／ｐ型非晶質膜５０，６０を冷却する。
【００５７】
ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０／ｐ型非晶質膜５０，６０が室温まで冷却されると、ｎ型非晶質膜２／ｎ型単結晶シリコン基板１／ｉ型非晶質膜２０／ｎ型非晶質膜３０／レジストパターン４０／ｐ型非晶質膜５０，６０を取出室から取出す。
【００５８】
そして、レジストパターン４０を除去する。そうすると、ｐ型非晶質膜６０もリフトオフによって除去される（図３の工程（ｈ）参照）。
【００５９】
その後、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜５０の全面にレジストをスピンコートによって塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングし、レジストパターン７０を形成する（図３の工程（ｉ）参照）。
【００６０】
そうすると、レジストパターン７０をマスクとしてｐ型非晶質膜５０よびｉ型非晶質膜２０をドライエッチングによってエッチングし、レジストパターン７０を除去する。これによって、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１が形成される（図４の工程（ｊ）参照）。なお、レジストパターン７０をマスクとしてウェットエッチングによってｐ型非晶質膜５０およびｉ型非晶質膜２０をエッチングしてもよい。
【００６１】
引き続いて、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１の全面にレジストをスピンコートによって塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングし、レジストパターン８０を形成する（図４の工程（ｋ）参照）。
【００６２】
そして、レジストパターン８０をマスクとしてＡｇを蒸着またはスパッタリングによってｎ型非晶質膜２１〜ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１上に形成し、レジストパターン８０を除去する。これによって、電極４１，４３，・・・，４ｎ−２，４ｎがそれぞれｎ型非晶質膜２１〜２ｍ上に形成され、電極４２，４４，・・・，４ｎ−１がそれぞれｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１上に形成され、光電変換素子１００が完成する（図４の工程（ｌ）参照）。
【００６３】
光電変換素子１００を用いて太陽電池モジュールが作製される場合、ｎ型非晶質膜２側がガラスによって覆われる。
【００６４】
そして、太陽光がｎ型非晶質膜２側から光電変換素子１００に照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板１中で電子および正孔が光励起される。
【００６５】
光励起された電子および正孔は、ｎ型非晶質膜２側へ拡散しても、ｎ型非晶質膜２によるｎ型単結晶シリコン基板１のパッシベーション効果によって再結合し難く、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１側へ拡散する。このように、ｎ型非晶質膜２は、光励起された電子および正孔がｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面で再結合するのを抑制する。
【００６６】
そして、光励起された電子および正孔は、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１側へ拡散し、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１／ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１／ｎ型単結晶シリコン基板１（＝ｐｉｎ接合）による内部電界によって分離され、正孔は、ｉ型非晶質膜１２，１４，・・・，１ｎ−１およびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１を介して電極４２，４４，・・・，４ｎ−１へ到達し、電子は、ｉ型非晶質膜１１，１３，・・・，１ｎ−２，１ｎおよびｎ型非晶質膜２１〜２ｍを介して電極４１，４３，・・・，４ｎへ到達する。
【００６７】
電極４１，４３，・・・，４ｎへ到達した電子は、電極４１，４３，・・・，４ｎと電極４２，４４，・・・，４ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極４２，４４，・・・，４ｎ−１へ到達し、正孔と再結合する。
【００６８】
このように、光電変換素子１００は、ｎ型単結晶シリコン基板１中で光励起された電子および正孔をｎ型単結晶シリコン基板１の裏面（＝ｎ型非晶質膜２が形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の表面と反対側の面）から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。
【００６９】
そして、光電変換素子１００は、太陽電池モジュールにおいてガラスが配置される側に、Ｐがドープされたｎ型非晶質膜２を備えるので、ガラスが帯電してもｎ型非晶質膜２側のｎ型単結晶シリコン基板１の表面に電荷が誘起され難くなる。また、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側とｎ型単結晶シリコン基板１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【００７０】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して分極を抑制できる。
【００７１】
そして、光電変換素子１００においては、ｎ型単結晶シリコン基板１は、拡散領域１０を含むので、ｎ型非晶質膜２によってｎ型単結晶シリコン基板１の表面における分極が抑制されることと相俟って、拡散領域１０が本来のＦＳＦの効果を発揮する。その結果、光入射側へ拡散した正孔（少数キャリア）は、拡散領域１０によるＦＳＦの効果によってｎ型単結晶シリコン基板１の裏面側へ拡散され易くなる。その結果、短絡光電流が増加する。従って、光電変換素子１００の変換効率を向上できる。
【００７２】
図５は、実施の形態１による他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態１による光電変換素子は、図５に示す光電変換素子１００Ａであってもよい。
【００７３】
図５を参照して、光電変換素子１００Ａは、図１に示す光電変換素子１００にｉ型非晶質膜３を追加したものであり、その他は、光電変換素子１００と同じである。
【００７４】
ｉ型非晶質膜３は、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜数十ｎｍである。そして、ｉ型非晶質膜３は、ｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０とｎ型非晶質膜２とに接し、拡散領域１０とｎ型非晶質膜２との間に配置される。
【００７５】
光電変換素子１００Ａは、図２から図４に示す工程（ａ）〜工程（ｌ）によって製造される。この場合、図２の工程（ｃ）において、ｉ型非晶質膜３およびｎ型非晶質膜２がこの順でｎ型単結晶シリコン基板１上にプラズマＣＶＤ法によって順次堆積される。そして、ｉ型非晶質膜３を堆積するときのガス流量は、表１に示すｉ型非晶質膜１１〜１ｎのガス流量と同じである。
【００７６】
ｉ型非晶質膜３を設けることによって、ｎ型単結晶シリコン基板１に対するパッシベーション効果を更に向上させることができ、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面におけるキャリア（電子および正孔）の再結合を更に抑制できる。その結果、光電変換素子１００Ａの変換効率を向上できる。
【００７７】
図６は、実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態１による光電変換素子は、図６に示す光電変換素子２００であってもよい。
【００７８】
図６を参照して、光電変換素子２００は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１と、ｐ型非晶質膜１０２，１２１〜１２ｍと、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎと、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１と、電極１４１〜１４ｎとを備える。
【００７９】
ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。
【００８０】
そして、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、拡散領域１１０を含む。拡散領域１１０は、例えば、１×１０２０ｃｍ−３のＢを含み、厚みは、例えば、２００ｎｍである。
【００８１】
ｐ型非晶質膜１０２は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の光入射側の表面に接して設けられる。そして、ｐ型非晶質膜１０２は、例えば、ｐ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、１０ｎｍ〜数十ｎｍである。また、ｐ型非晶質膜１０２におけるＢ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００８２】
ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎの各々は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の光入射側と反対側の表面に接して設けられる。そして、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎの各々は、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。
【００８３】
ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍは、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１１，１１３，・・・，１１ｎ−２，１１ｎに接して設けられる。そして、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍの各々は、例えば、ｐ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。また、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍの各々におけるＢ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００８４】
ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１は、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１２，１１４，・・・，１１ｎ−１に接して設けられる。そして、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１の各々は、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。また、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１の各々におけるＰ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００８５】
電極１４１，１４３，・・・，１４ｎ−２，１４ｎは、それぞれ、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍに接して設けられる。電極１４２，１４４，・・・，１４ｎ−１は、それぞれ、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１に接して設けられる。そして、電極１４１〜１４ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。
【００８６】
ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎ、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍおよびｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１は、図５の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。また、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍは、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１１，１１３，・・・，１１ｎ−２，１１ｎの幅と同じ幅を有する。更に、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１１２，１１４，・・・，１１ｎ−１の幅と同じ幅を有する。そして、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１の全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板１０１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍの全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板１０１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【００８７】
このように、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１の面積占有率をｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍの面積占有率よりも大きくするのは、ｐ型単結晶シリコン基板１０１中で光励起された電子および正孔がｐｉｎ接合（ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１／ｉ型非晶質膜１１２，１１４，・・・，１１ｎ−１／ｐ型単結晶シリコン基板１０１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【００８８】
なお、光電変換素子２００は、図２から図４に示す工程（ａ）〜工程（ｌ）に従って製造される。
【００８９】
この場合、工程（ｂ）において、Ｂ原子がｐ型単結晶シリコン基板１０１へ熱拡散されて拡散領域１１０が形成される。
【００９０】
また、工程（ｄ）において、ｉ型非晶質膜およびｐ型非晶質膜がｐ型単結晶シリコン基板１０１上に堆積される。そして、工程（ｅ），工程（ｆ）において、ｐ型非晶質膜がパターンニングされ、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍが形成される。
【００９１】
更に、工程（ｇ）において、ｎ型非晶質膜がｉ型非晶質膜上に堆積される。そして、工程（ｈ）〜（ｊ）において、ｉ型非晶質膜およびｎ型非晶質膜がパターンニングされ、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎおよびｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１が形成される。
【００９２】
更に、工程（ｋ），（ｌ）において電極１４１，１４３，・・・，１４ｎ−２，１４ｎがそれぞれｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍ上に形成され、電極１４２，１４４，・・・，１４ｎ−１がそれぞれｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１上に形成される。
【００９３】
光電変換素子２００においては、太陽光は、ｐ型非晶質膜１０２側から入射される。そして、光電変換素子２００における発電機構は、上述した光電変換素子１００の発電機構と同じである。従って、光電変換素子２００は、バックコンタクト型の光電変換素子である。
【００９４】
また、光電変換素子２００は、太陽電池モジュールにおいてガラスが配置される側に、Ｂがドープされたｐ型非晶質膜１０２を備えるので、ガラスが帯電してもｐ型非晶質膜１０２側のｐ型単結晶シリコン基板１０１の表面に電荷が誘起され難くなる。また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｐ型単結晶シリコン基板１０１の光入射側とｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【００９５】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して分極を抑制できる。
【００９６】
その他、光電変換素子１００と同様に、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の拡散領域１１０が本来のＦＳＦの効果を発揮することによって、光電変換素子２００の変換効率を向上できる。
【００９７】
なお、光電変換素子２００においては、上述した光電変換素子１００から光電変換素子１００Ａへの変更と同様にｐ型単結晶シリコン基板１０１の拡散領域１１０とｐ型非晶質膜１０２との間にｉ型非晶質膜３を挿入してもよい。これによって、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の光入射側の表面におけるキャリア（電子および正孔）の再結合を更に抑制し、光電変換素子２００の変換効率を更に向上できる。
【００９８】
図７は、実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態１による光電変換素子は、図７に示す光電変換素子３００であってもよい。
【００９９】
図７を参照して、光電変換素子３００は、図１に示す光電変換素子１００のｎ型単結晶シリコン基板１をｎ型単結晶シリコン基板３０１に代え、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１を酸化膜３１０に代え、電極４１〜４ｎを電極３２１〜３２ｎに代えたものであり、その他は、光電変換素子１００と同じである。
【０１００】
ｎ型単結晶シリコン基板３０１は、ｎ型単結晶シリコン基板１にｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１を追加したものであり、その他は、ｎ型単結晶シリコン基板１と同じである。
【０１０１】
ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１は、ｎ型単結晶シリコン基板３０１のｎ型非晶質膜２側の表面と反対側の表面側において、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の面内方向へ交互に配置される。
【０１０２】
ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎの各々におけるＰ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であり、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１の各々におけるＢ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３である。
【０１０３】
また、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１の深さは、例えば、２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【０１０４】
酸化膜３１０は、ｎ型単結晶シリコン基板３０１のｎ型非晶質膜２側の表面と反対側の表面に接して設けられる。そして、酸化膜３１０は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、その膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１０５】
電極３２１〜３２ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。そして、電極３２１，３２３，・・・，３２ｎ−２，３２ｎは、酸化膜３１０を介してそれぞれｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎに接するように形成される。また、電極３２２，３２４，・・・，３２ｎ−１は、酸化膜３１０を介してそれぞれｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１に接するように形成される。
【０１０６】
ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１は、図７の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板３０１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎの全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板３０１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０１０７】
このように、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１の面積占有率をｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎの面積占有率よりも大きくするのは、ｎ型単結晶シリコン基板３０１中で光励起された電子および正孔がｐｎ接合（ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１／ｎ型単結晶シリコン基板３０１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【０１０８】
図８から図１０は、それぞれ、図７に示す光電変換素子３００の製造方法を示す第１から第３の工程図である。
【０１０９】
光電変換素子３００の製造が開始されると、図２に示す工程（ａ）と同じ方法によって、ｎ型単結晶シリコン基板３０１を脱脂するとともにｎ型単結晶シリコン基板３０１の表面を水素で終端する（図８の工程（ａ）参照）。
【０１１０】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の一方の表面にＰＳＧ（Phosphorus Silicate Glass）膜３２０をＡＰＣＶＤ（Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition）法によって形成する（図８の工程（ｂ）参照）。この場合、ＰＳＧ膜３２０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【０１１１】
その後、スピンコートによってレジストをＰＳＧ膜３２０の全面に塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン９０を形成する（図８の工程（ｃ）参照）。
【０１１２】
そして、レジストパターン９０をマスクとしてＰＳＧ膜３２０をエッチングし、レジストパターン９０を除去する。これによって、ＰＳＧ膜３３０を形成する（図８の工程（ｄ）参照）。この場合、ＰＳＧ膜３２０をドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれでエッチングしてもよい。
【０１１３】
その後、ｎ型単結晶シリコン基板３０１／ＰＳＧ膜３３０を窒素雰囲気中で８００℃の温度で、１時間、熱処理し、ＰＳＧ膜３３０を除去する。これによって、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎが形成される（図８の工程（ｅ）参照）。
【０１１４】
引き続いて、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素および酸素の混合ガス雰囲気で７２５℃の温度で、３０分、ｎ型単結晶シリコン基板３０１を熱処理することにより拡散領域１０を形成する（図９の工程（ｆ）参照）。
【０１１５】
そして、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎ側のｎ型単結晶シリコン基板３０１の表面にＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜３４０をＡＰＣＶＤ法によって堆積する（図９の工程（ｇ）参照）。この場合、ＢＳＧ膜３４０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【０１１６】
その後、スピンコートによってレジストをＢＳＧ膜３４０の全面に塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン９１を形成する（図９の工程（ｈ）参照）。
【０１１７】
そして、レジストパターン９１をマスクとしてＢＳＧ膜３４０をエッチングし、ＢＳＧ膜３５０を形成する（図９の工程（ｉ）参照）。この場合、ＢＳＧ膜３４０をドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれでエッチングしてもよい。
【０１１８】
そうすると、ｎ型単結晶シリコン基板３０１／ＢＳＧ膜３５０を窒素雰囲気中で８００℃の温度で、１時間、熱処理し、ＢＳＧ膜３５０を除去する。これによって、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１が形成される（図９の工程（ｊ）参照）。
【０１１９】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板３０１を酸素ガス雰囲気中で９７５℃の温度で、１０分、熱処理し、酸化膜３６０（＝ＳｉＯ２）を形成する。そして、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の拡散領域１０側の表面に形成された酸化膜（＝ＳｉＯ２）をフッ酸によって除去する（図１０の工程（ｋ）参照）。
【０１２０】
その後、上述した条件を用いてｎ型非晶質膜２をプラズマＣＶＤ法によって形成する（図１０の工程（ｌ）参照）。
【０１２１】
引き続いて、スピンコートによってレジストを酸化膜３６０の全面に塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン９２を形成する（図１０の工程（ｍ）参照）。
【０１２２】
そして、レジストパターン９２をマスクとして酸化膜３６０をエッチングし、酸化膜３１０を形成する（図１０の工程（ｎ）参照）。この場合、酸化膜３６０をドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれでエッチングしてもよい。
【０１２３】
その後、蒸着によってＡｇを酸化膜３１０の全面に形成し、その形成したＡｇをフォトリソグラフィおよびエッチングによってパターンニングし、電極３２１〜３２ｎを形成する。これによって、光電変換素子３００が完成する（図１０の工程（ｏ）参照）。なお、Ａｇをドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれでエッチングしてもよい。
【０１２４】
光電変換素子３００を用いて太陽電池モジュールが作製される場合、ｎ型非晶質膜２側がガラスによって覆われる。
【０１２５】
そして、太陽光がｎ型非晶質膜２側から光電変換素子３００に照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板３０１中で電子および正孔が光励起される。
【０１２６】
光励起された電子および正孔は、ｎ型非晶質膜２側へ拡散しても、ｎ型非晶質膜２によるｎ型単結晶シリコン基板３０１のパッシベーション効果によって再結合し難く、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１側へ拡散する。このように、ｎ型非晶質膜２は、光励起された電子および正孔がｎ型単結晶シリコン基板３０１の光入射側の表面で再結合するのを抑制する。
【０１２７】
そして、光励起された電子および正孔は、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎおよびｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１側へ拡散し、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１／ｎ型単結晶シリコン基板３０１からなるｐｎ接合による内部電界によって分離され、正孔は、ｐ型拡散領域３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１を介して電極３２２，３２４，・・・，３２ｎ−１へ到達し、電子は、ｎ型拡散領域３１１，３１３，・・・，３１ｎ−２，３１ｎを介して電極３２１，３２３，・・・，３２ｎ−２，３２ｎへ到達する。
【０１２８】
電極３２１，３２３，・・・，３２ｎ−２，３２ｎへ到達した電子は、電極３２１，３２３，・・・，３２ｎ−２，３２ｎと電極３２２，３２４，・・・，３２ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極３２２，３２４，・・・，３２ｎ−１へ到達し、正孔と再結合する。
【０１２９】
このように、光電変換素子３００は、ｎ型単結晶シリコン基板３０１中で光励起された電子および正孔をｎ型単結晶シリコン基板３０１の裏面（＝ｎ型非晶質膜２が形成された表面と反対側の面）から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。
【０１３０】
そして、光電変換素子３００は、太陽電池モジュールにおいてガラスが配置される側に、Ｐがドープされたｎ型非晶質膜２を備えるので、ガラスが帯電してもｎ型非晶質膜２側のｎ型単結晶シリコン基板３０１の表面に電荷が誘起され難くなる。また、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｎ型単結晶シリコン基板３０１の光入射側とｎ型単結晶シリコン基板３０１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【０１３１】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して分極を抑制できる。
【０１３２】
その他、光電変換素子１００と同様に、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の拡散領域１０が本来のＦＳＦの効果を発揮することによって、光電変換素子３００の変換効率を向上できる。
【０１３３】
なお、光電変換素子３００においては、上述した光電変換素子１００から光電変換素子１００Ａへの変更と同様にｎ型単結晶シリコン基板３０１の拡散領域１０とｎ型非晶質膜２との間にｉ型非晶質膜３を挿入してもよい。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板３０１の光入射側の表面におけるキャリア（電子および正孔）の再結合を更に抑制し、光電変換素子３００の変換効率を更に向上できる。
【０１３４】
図１１は、実施の形態１による更に他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態１による光電変換素子は、図１１に示す光電変換素子４００であってもよい。
【０１３５】
図１１を参照して、光電変換素子４００は、図６に示す光電変換素子２００のｐ型単結晶シリコン基板１０１をｐ型単結晶シリコン基板４０１に代え、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎ、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍおよびｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１を酸化膜４１０に代え、電極１４１〜１４ｎを電極４２１〜４２ｎに代えたものであり、その他は、光電変換素子２００と同じである。
【０１３６】
ｐ型単結晶シリコン基板４０１は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１にｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎおよびｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１を追加したものであり、その他は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１と同じである。
【０１３７】
ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎおよびｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１は、ｐ型単結晶シリコン基板４０１のｐ型非晶質膜１０２側の表面と反対側の表面側において、ｐ型単結晶シリコン基板４０１の面内方向へ交互に配置される。
【０１３８】
ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎの各々におけるＢ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であり、ｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１の各々におけるＰ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３である。
【０１３９】
また、ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎおよびｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１の深さは、例えば、２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【０１４０】
酸化膜４１０は、ｐ型単結晶シリコン基板４０１のｐ型非晶質膜１０２側の表面と反対側の表面に接して設けられる。そして、酸化膜４１０は、例えば、ＳｉＯ２からなり、その膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１４１】
電極４２１〜４２ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。そして、電極４２１，４２３，・・・，４２ｎ−２，４２ｎは、酸化膜４１０を介してそれぞれｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎに接するように形成される。また、電極４２２，４２４，・・・，４２ｎ−１は、酸化膜４１０を介してそれぞれｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１に接するように形成される。
【０１４２】
ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎおよびｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１は、図１１の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、ｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１の全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板４０１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎの全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板４０１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０１４３】
このように、ｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１の面積占有率をｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎの面積占有率よりも大きくするのは、ｐ型単結晶シリコン基板４０１中で光励起された電子および正孔がｐｎ接合（ｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１／ｐ型単結晶シリコン基板４０１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【０１４４】
なお、光電変換素子４００は、図８から図１０に示す工程（ａ）〜工程（ｏ）に従って製造される。
【０１４５】
この場合、図８の工程（ｂ）において、ＢＳＧ膜がｐ型単結晶シリコン基板４０１の一方の表面にＡＰＣＶＤ法によって堆積される。そして、図８に示す工程（ｃ）〜（ｅ）によって、ｐ型拡散領域４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎが形成される。
【０１４６】
また、図９に示す工程（ｆ）において、拡散領域１１０が形成される。
【０１４７】
更に、図９に示す工程（ｇ）において、ＰＳＧ膜がｐ型単結晶シリコン基板４０１の他方の表面にＡＰＣＶＤ法によって堆積される。そして、図９に示す工程（ｈ）〜（ｊ）によって、ｎ型拡散領域４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１が形成される。
【０１４８】
更に、図１０の工程（ｌ）において、プラズマＣＶＤ法を用いて上述した条件でｐ型非晶質膜１０２がｐ型単結晶シリコン基板４０１の表面に形成される。
【０１４９】
更に、図１０に示す工程（ｋ）〜（ｎ）によって、酸化膜４１０が形成され、図１０に示す工程（ｏ）において電極３２１〜３２ｎが形成される。
【０１５０】
光電変換素子４００においては、太陽光は、ｐ型非晶質膜１０２側から入射される。そして、光電変換素子４００における発電機構は、上述した光電変換素子２００の発電機構と同じである。従って、光電変換素子４００は、バックコンタクト型の光電変換素子である。
【０１５１】
また、光電変換素子４００は、太陽電池モジュールにおいてガラスが配置される側に、Ｂがドープされたｐ型非晶質膜１０２を備えるので、ガラスが帯電してもｐ型非晶質膜１０２側のｐ型単結晶シリコン基板４０１の表面に電荷が誘起され難くなる。また、ｐ型単結晶シリコン基板４０１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｐ型単結晶シリコン基板４０１の光入射側とｐ型単結晶シリコン基板４０１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【０１５２】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して分極を抑制できる。
【０１５３】
その他、光電変換素子１００と同様に、ｐ型単結晶シリコン基板４０１の拡散領域１１０が本来のＦＳＦの効果を発揮することによって、光電変換素子４００の変換効率を向上できる。
【０１５４】
なお、光電変換素子４００においては、上述した光電変換素子１００から光電変換素子１００Ａへの変更と同様にｐ型単結晶シリコン基板４０１の拡散領域１１０とｐ型非晶質膜１０２との間にｉ型非晶質膜３を挿入してもよい。これによって、ｐ型単結晶シリコン基板４０１の光入射側の表面におけるキャリア（電子および正孔）の再結合を更に抑制し、光電変換素子４００の変換効率を更に向上できる。
【０１５５】
上述したように、光電変換素子１００，１００Ａ，２００は、バックコンタクトをｉ型非晶質膜、ｎ型非晶質膜およびｐ型非晶質膜を用いてヘテロ接合によって作製した光電変換素子であり、光電変換素子３００，４００は、バックコンタクトをｎ型拡散領域およびｐ型拡散領域を用いてホモ接合によって作製した光電変換素子である。
【０１５６】
従って、実施の形態１による光電変換素子は、バックコンタクトを構成する接合の種類に拘わらず、単結晶シリコン基板の光入射側にｎ型非晶質膜またはｐ型非晶質膜を形成することによって、光電変換素子の分極を抑制するものである。
【０１５７】
このような観点から、光電変換素子１００，３００におけるｎ型非晶質膜２のＰ濃度は、５×１０１９ｃｍ−３に限らず、１×１０１７ｃｍ−３以上であればよく、光電変換素子２００，４００におけるｐ型非晶質膜１０２のＢ濃度は、５×１０１９ｃｍ−３に限らず、１×１０１７ｃｍ−３以上であればよい。
【０１５８】
なお、光電変換素子１００においては、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面（＝ｎ型非晶質膜２が形成された表面）がテクスチャ構造になっていてもよい。この場合、図２の工程（ａ）において、ｎ型単結晶シリコン基板１をエタノール等で超音波洗浄した後、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面をアルカリを用いて化学的に異方性エッチングし、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面をテクスチャ化する。その後、上述したようにフッ酸を用いて自然酸化膜を除去するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面を水素で終端する。
【０１５９】
光電変換素子２００において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の光入射側の表面（＝ｐ型非晶質膜１０２が形成された表面）がテクスチャ構造になっている場合も同様である。
【０１６０】
更に、光電変換素子３００においてｎ型単結晶シリコン基板３０１の光入射側の表面（＝ｎ型非晶質膜２が形成された表面）がテクスチャ構造になっている場合、および光電変換素子４００においてｐ型単結晶シリコン基板４０１の光入射側の表面（＝ｐ型非晶質膜１０２が形成された表面）がテクスチャ構造になっている場合も同様である。
【０１６１】
また、光電変換素子１００，１００Ａにおいては、ｉ型非晶質膜３，１１〜１ｎは、ｉ型ａ−Ｓｉからなると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、ｉ型非晶質膜３，１１〜１ｎは、ｉ型アモルファスシリコンカーバイド（ｉ型ａ−ＳｉＣ）、ｉ型アモルファスシリコンオキサイド（ｉ型ａ−ＳｉＯ）、ｉ型アモルファスシリコンアナイトライド（ｉ型ａ−ＳｉＮ）、ｉ型アモルファスシリコンスズ（ｉ型ａ−ＳｉＳｎ）およびｉ型アモルファスシリコンゲルマニウム（ｉ型ａ−ＳｉＧｅ）のいずれかからなっていてもよい。
【０１６２】
更に、光電変換素子１００，１００Ａにおいては、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍは、ｎ型ａ−Ｓｉからなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍは、ｎ型ａ−ＳｉＣ、ｎ型ａ−ＳｉＯ、ｎ型ａ−ＳｉＮ、ｎ型ａ−ＳｉＳｎ、ｎ型ａ−ＳｉＧｅおよびｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１６３】
更に、光電変換素子１００，１００Ａにおいては、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、ｐ型ａ−Ｓｉからなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、ｐ型ａ−ＳｉＣ、ｐ型ａ−ＳｉＯ、ｐ型ａ−ＳｉＮ、ｐ型ａ−ＳｉＳｎ、ｐ型ａ−ＳｉＧｅおよびｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１６４】
即ち、光電変換素子１００，１００Ａにおいては、ｉ型非晶質膜３，１１〜１ｎ、ｎ型非晶質膜２１〜２ｍおよびｐ型非晶質膜３１〜３ｍ−１は、それぞれ、表２に示す材料のいずれかからなっていてもよい。
【０１６５】
【表２】
2013115262.tif 000004
【０１６６】
この場合、ｉ型ａ−ＳｉＣは、ＳｉＨ４ガス、メタン（ＣＨ４）ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＯは、ＳｉＨ４ガス、酸素（Ｏ２）ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＮは、ＳｉＨ４ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＳｎは、ＳｉＨ４ガス、四塩化スズ（ＳｎＣｌ４）ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＧｅは、ＳｉＨ４ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０１６７】
なお、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎとしては、ｉ型ａ−Ｇｅも想定されるが、ｉ型ａ−Ｇｅは、ｎ型単結晶シリコン基板１よりも光学バンドギャップが小さいので、ｉ型ａ−Ｇｅをｉ型非晶質膜１１〜１ｎとして用いた場合、開放電圧Ｖｏｃの向上が困難である。光電変換素子１００においては、ｉ型非晶質膜１１〜１ｎの光学バンドギャップが開放電圧Ｖｏｃを支配的に決定するからである。
【０１６８】
そこで、実施の形態１においては、ｎ型単結晶シリコン基板１の光学バンドギャップよりも大きいｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＳｎ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅをｉ型非晶質膜１１〜１ｎとして用いることにした。
【０１６９】
また、ｎ型ａ−ＳｉＣは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−ＳｉＯは、ＳｉＨ４ガス、Ｏ２ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−ＳｉＮは、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−ＳｉＳｎは、ＳｉＨ４ガス、ＳｎＣｌ４ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−ＳｉＧｅは、ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−Ｇｅは、ＧｅＨ４ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０１７０】
更に、ｐ型ａ−ＳｉＣは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＯは、ＳｉＨ４ガス、Ｏ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＮは、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＳｎは、ＳｉＨ４ガス、ＳｎＣｌ４ガス、Ｂ２Ｈ６およびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＧｅは、ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−Ｇｅは、ＧｅＨ４ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、上述したプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０１７１】
更に、光電変換素子２００においては、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎは、ｉ型ａ−Ｓｉ以外に、ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−ＳｉＳｎ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅのいずれかからなっていてもよく、ｐ型非晶質膜１２１〜１２ｍは、ｐ型ａ−Ｓｉ以外に、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−ＳｉＳｎ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよく、ｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１は、ｎ型ａ−Ｓｉ以外に、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−ＳｉＳｎ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１７２】
即ち、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎ、ｎ型非晶質膜１２１〜１２ｍおよびｎ型非晶質膜１３１〜１３ｍ−１は、それぞれ、表３に示す材料のいずれかからなっていればよい。
【０１７３】
【表３】
2013115262.tif 000005
【０１７４】
そして、ｐ型ａ−ＳｉＣ等を形成するときの材料ガスは、上述したとおりである。また、ｉ型非晶質膜１１１〜１１ｎとしてのｉ型ａ−Ｇｅが除外されている理由も、上述したとおりである。
【０１７５】
更に、光電変換素子１００，３００においては、ｎ型非晶質膜２は、一般的には、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＳｎ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１７６】
更に、光電変換素子１００，３００は、ｎ型非晶質膜２に代えてｐ型非晶質膜を備えていてもよく、このｐ型非晶質膜は、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−Ｓｉ，ｐ型ａ−ＳｉＳｎ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１７７】
更に、光電変換素子２００，４００においては、ｐ型非晶質膜１０２は、一般的には、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−Ｓｉ，ｐ型ａ−ＳｉＳｎ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１７８】
更に、光電変換素子２００，４００は、ｐ型非晶質膜１０２に代えてｎ型非晶質膜を備えていてもよく、このｎ型非晶質膜は、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＳｎ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０１７９】
更に、光電変換素子１００，１００Ａ，３００においては、拡散領域１０は、無くてもよく、光電変換素子２００，４００においては、拡散領域１１０は、無くてもよい。拡散領域１０，１１０が無くても、ｎ型非晶質膜２またはｐ型非晶質膜１０２が光入射側に存在するので、ガラスの帯電による光電変換素子１００，２００，３００，４００の光入射側における分極を抑制できるからである。
【０１８０】
拡散領域１０が設けられない場合、光電変換素子１００，１００Ａ，３００は、ｎ型非晶質膜２をｎ型単結晶シリコン基板１，３０１の光入射側の表面に備えることが好ましい。ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１は、上述したように、０．１〜１５Ω・ｃｍの比抵抗を有するので、活性化エネルギーは、０．１４〜０．３ｅＶ程度であり、光学バンドギャップは、約１．１ｅＶである。また、ｎ型非晶質膜２としてのｎ型ａ−Ｓｉは、約１．８ｅＶの光学バンドギャップと、０．２ｅＶの活性化エネルギーとを有する。その結果、ｎ型非晶質膜２の価電子帯端は、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１の価電子帯端よりも０．６４〜０．８０ｅＶだけエネルギー的に高い。従って、拡散領域１０が設けられない場合、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１とｎ型非晶質膜２（ｎ型ａ−Ｓｉ）との界面には、少数キャリアである正孔に対して、高さが０．６４〜０．８０ｅＶである障壁が存在するので、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１とｎ型非晶質膜２（ｎ型ａ−Ｓｉ）との界面で正孔が再結合するのを抑制できる。このような理由から、拡散領域１０が設けられない場合、光電変換素子１００，３００は、ｎ型非晶質膜２をｎ型単結晶シリコン基板１，３０１の光入射側の表面に備えることが好ましい。そして、ｎ型非晶質膜２をｎ型単結晶シリコン基板１，３０１の光入射側の表面に設けることによって、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１に対するパッシベーション効果を得ることができる。また、拡散領域１０を設けないことによって、熱処理プロセスを省略することができ、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１におけるキャリアのライフタイムを向上できる。
【０１８１】
同様の理由によって、拡散領域１１０が設けられない場合、光電変換素子２００，４００は、ｐ型非晶質膜１０２をｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１の光入射側の表面に備えることが好ましい。この場合も、ｐ型非晶質膜１０２によるｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１に対するパッシベーション効果を得ることができる。また、拡散領域１１０を設けないことによって、熱処理プロセスを省略することができ、ｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１におけるキャリアのライフタイムを向上できる。
【０１８２】
更に、光電変換素子１００，１００Ａ，３００においては、ｎ型非晶質膜２上に反射防止膜を設けてもよく、光電変換素子２００，４００においては、ｐ型非晶質膜１０２上に反射防止膜を設けてもよい。この場合、反射防止膜は、例えば、シリコン窒化膜からなる。
【０１８３】
［実施の形態２］
図１２は、実施の形態２による光電変換素子の構成を示す断面図である。図１２を参照して、実施の形態２による光電変換素子５００は、図１に示す光電変換素子１００のｎ型非晶質膜２をｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋ（ｋは２以上の整数）に代え、透明導電膜５２０を追加したものであり、その他は、光電変換素子１００と同じである。
【０１８４】
ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、図１２の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。また、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において、同じ幅を有する。更に、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、同じ膜厚を有する。この場合、幅は、例えば、１００μｍ〜３００μｍであり、膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜数十ｎｍである。
【０１８５】
そして、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、ｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０側の表面に接してｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において所定の間隔で配置される。この場合、所定の間隔は、例えば、１０μｍ〜数十μｍである。
【０１８６】
このように、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面に接してストライプ状に形成される。
【０１８７】
透明導電膜５２０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ２およびＺｎＯのいずれかからなる。そして、透明導電膜５２０は、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋおよびｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０に接して配置される。
【０１８８】
なお、光電変換素子５００は、図２の工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、レジストおよびフォトリソグラフィを用いてｎ型非晶質膜２をパターンニングしてｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋを形成する工程と、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋを覆うように透明導電膜５２０をスパッタリングによって形成する工程とを挿入した工程図に従って製造される。
【０１８９】
光電変換素子５００は、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋおよび透明導電膜５２０がｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０に接する構造からなるので、透明導電膜５２０側に配置されたガラスが帯電しても、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋ側のｎ型単結晶シリコン基板１の表面における電荷の誘起が更に抑制される。
【０１９０】
また、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側とｎ型単結晶シリコン基板１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【０１９１】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して、光電変換素子１００に比べ分極を更に抑制できる。
【０１９２】
なお、光電変換素子５００においては、ｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋは、ストライプ状に限らず、ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側の表面に接するように格子状またはドット状に形成されてもよい。
【０１９３】
実施の形態２においては、光電変換素子１００から光電変換素子２００，３００，４００のいずれかへの変更と同じ変更が光電変換素子５００に対して施されてもよい。即ち、実施の形態２による光電変換素子は、光電変換素子２００，４００のｐ型非晶質膜１０２をパターンニングし、そのパターンニングしたｐ型非晶質膜およびｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１の拡散領域１１０に接するように透明導電膜を形成した構造からなる光電変換素子であってもよく、光電変換素子３００のｎ型非晶質膜２をｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋおよび透明導電膜５２０に代えた構造からなる光電変換素子であってもよい。
【０１９４】
また、実施の形態２においては、光電変換素子１００から光電変換素子１００Ａへの変更と同じ変更が光電変換素子５００に対して施されてもよい。
【０１９５】
実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【０１９６】
［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３による光電変換素子の構成を示す断面図である。図１３を参照して、実施の形態３による光電変換素子６００は、図１２に示す光電変換素子５００のｎ型非晶質膜５１１〜５１ｋをｎ型非晶質膜５１０に代え、透明導電膜５２０を透明導電膜５３０に代えたものであり、その他は、光電変換素子５００と同じである。
【０１９７】
ｎ型非晶質膜５１０は、ｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０側の表面に接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜５１０は、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において、膜厚が１０ｎｍ〜数十ｎｍである領域５０１と、膜厚が数ｎｍである領域５０２とが交互に配置された断面構造を有する。そして、領域５０１，５０２は、図１３の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。また、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向における領域５０１の幅は、１００μｍ〜３００μｍであり、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向における領域５０２の幅は、１０μｍ〜数十μｍである。
【０１９８】
透明導電膜５３０は、例えば、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，ＺｎＯのいずれかからなり、ｎ型非晶質膜５１０に接して配置される。
【０１９９】
なお、光電変換素子６００は、図２の工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、レジストおよびフォトリソグラフィを用いてｎ型非晶質膜２をパターンニングしてｎ型非晶質膜５１０を形成する工程と、ｎ型非晶質膜５１０を覆うように透明導電膜５３０をスパッタリングによって形成する工程とを挿入した工程図に従って製造される。
【０２００】
光電変換素子６００は、ｎ型非晶質膜５１０がｎ型単結晶シリコン基板１の拡散領域１０に接し、透明導電膜５３０がｎ型非晶質膜５１０に接する構造からなるので、透明導電膜５３０側に配置されたガラスが帯電しても、ｎ型非晶質膜５１０側のｎ型単結晶シリコン基板１の表面における電荷の誘起が抑制される。この場合、ｎ型非晶質膜５１０は、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において連続した構造からなるので、ガラスの面内方向における任意の場所が帯電しても、ｎ型非晶質膜５１０における電荷の誘起が抑制される。同様に、ガラスの面内方向における任意の場所が帯電しても、透明導電膜５３０における電荷の誘起が抑制される。
【０２０１】
また、ｎ型単結晶シリコン基板１の表面に電荷が誘起されるのを抑制するためにｎ型単結晶シリコン基板１の光入射側とｎ型単結晶シリコン基板１の裏面とを電気的に接続する部材も不要である。
【０２０２】
従って、光電変換素子の構造の自由度を確保して、光電変換素子５００に比べ更に分極を抑制できる。
【０２０３】
実施の形態３においては、光電変換素子１００から光電変換素子２００，３００，４００のいずれかへの変更と同じ変更が光電変換素子６００に対して施されてもよい。即ち、実施の形態３による光電変換素子は、光電変換素子２００，４００のｐ型非晶質膜１０２をパターンニングしてｎ型非晶質膜５１０と同じような断面形状を有するｐ型非晶質膜を形成し、その形成したｐ型非晶質膜がｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１の拡散領域１１０に接し、その形成したｐ型非晶質膜に接するように透明導電膜を形成した構造からなる光電変換素子であってもよく、光電変換素子３００のｎ型非晶質膜２をｎ型非晶質膜５１０および透明導電膜５３０に代えた構造からなる光電変換素子であってもよい。
【０２０４】
また、実施の形態３においては、光電変換素子１００から光電変換素子１００Ａへの変更と同じ変更が光電変換素子６００に対して施されてもよい。
【０２０５】
実施の形態３におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【０２０６】
上述した光電変換素子１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００においては、ｎ型単結晶シリコン基板１，３０１またはｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１の光入射側にｎ型非晶質膜２，５１０，５１１〜５１ｋおよびｐ型非晶質膜１０２のいずれかが存在し、ｎ型非晶質膜２，５１０，５１１〜５１ｋおよびｐ型非晶質膜１０２は、ガラスの帯電によってｎ型単結晶シリコン基板１，３０１またはｐ型単結晶シリコン基板１０１，４０１の表面が帯電するのを抑制する。
【０２０７】
従って、この発明の実施の形態による光電変換素子は、第１の導電型（ｎ型またはｐ型の導電型）を有する単結晶シリコン基板と、単結晶シリコン基板の光入射側の表面に接して設けられるとともに、第１の導電型と反対の第２の導電型または第１の導電型を有し、非晶質相からなる第１の非晶質膜とを備えていればよい。
【０２０８】
単結晶シリコン基板の光入射側の表面に、単結晶シリコン基板の導電型と同じ第１の導電型または単結晶シリコン基板の導電型と反対の第２の導電型を有する非晶質膜を備えていれば、ガラスが帯電しても単結晶シリコン基板の表面が帯電し難くなり、単結晶シリコン基板の表面における分極を抑制できるからである。
【０２０９】
なお、光電変換素子１００，１００Ａ，３００においては、ｎ型が第１の導電型であり、ｐ型が第１の導電型と反対の第２の導電型である。また、光電変換素子２００，４００においては、ｐ型が第１の導電型であり、ｎ型が第１の導電型と反対の第２の導電型である。
【０２１０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
この発明は、光電変換素子に適用される。
【符号の説明】
【０２１２】
１，３０１  ｎ型単結晶シリコン基板、２，２１〜２ｍ，１３１〜１３ｍ−１，５１０，５１１〜５１ｋ  ｎ型非晶質膜、１０，１１０  拡散領域、３，１１〜１ｎ，１１１〜１１ｎ  ｉ型非晶質膜、３１〜３ｍ−１，１２１〜１２ｍ，１０２  ｐ型非晶質膜、４１〜４ｎ，１４１〜１４ｎ，３２１〜３２ｎ  電極、１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００  光電変換素子、１０１，４０１  ｐ型単結晶シリコン基板、３１２，３１４，・・・，３１ｎ−１，４１１，４１３，・・・，４１ｎ−２，４１ｎ  ｐ型拡散領域、３１１，３１３，・・・，３１ｎ，４１２，４１４，・・・，４１ｎ−１  ｎ型拡散領域、５２０，５３０  透明導電膜。
【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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【図１２】
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【図１３】
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