(57)【要約】【課題】機械的強度および電気特性の良好な光電変換装置を提供する。【解決手段】短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、シリコン基板に形成されるｐ−ｎ接合領域と、キャリアを取り出すための一対の電極と、を有し、シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつシリコン基板の劈開面と交差するように形成された構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の面に形成された、前記シリコン基板とは逆の導電型を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上に形成された透光性薄膜と、
前記第１の半導体層と電気的に接続された第１の電極と、
前記シリコン基板の他方の面に形成された、前記シリコン基板と同じ導電型を有し、前記シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第２の半導体層と、
前記第２の半導体層と電気的に接続された第２の電極と、
を有し、
前記シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、前記シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつ前記シリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の半導体層は、前記シリコン基板の表層に前記シリコン基板とは逆の導電型を付与する不純物が添加された領域であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
請求項２において、前記透光性薄膜は透光性絶縁膜であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第１の半導体層は、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
請求項４において、前記透光性薄膜は透光性導電膜であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の面に形成された、ｉ型または前記シリコン基板とは逆の導電型を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上に形成された、前記シリコン基板とは逆の導電型を有し、前記第１の半導体層よりもキャリア濃度の高い第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上に形成された透光性導電膜と、
前記透光性導電膜上に形成された第１の電極と、
前記シリコン基板の他方の面に形成された、ｉ型または前記シリコン基板と同じ導電型を有する第３の半導体層と、
前記第３の半導体層上に形成された、前記シリコン基板と同じ導電型を有し、前記シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第４の半導体層と、
前記第４の半導体層上に形成された第２の電極と、
を有し、
前記シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、前記シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつ前記シリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項７】
請求項６において、前記第１の半導体層、前記第２の半導体層、前記第３の半導体層、および前記第４の半導体層は、シリコン半導体層であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項８】
請求項６において、前記第１の半導体層、前記第３の半導体層、および前記第４の半導体層は、シリコン半導体層で形成され、前記第２の半導体層は、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項９】
一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の一方の面上に形成された第１の絶縁層と、
前記シリコン基板の他方の面に形成された前記シリコン基板とは逆の導電型を有する第１の領域、および前記シリコン基板と同じ導電型を有し、前記シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第２の領域と、
前記シリコン基板の他方の面上に形成された第２の絶縁層と、
前記第１の領域と接する第１の電極と、
前記第２の領域と接する第２の電極と、
を有し、
前記シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、前記シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつ前記シリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表裏に凹凸構造を有する光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板を用いた太陽電池などの光電変換装置では、テクスチャ構造とも呼ばれる微細な凹凸を表面に設けた構造が多く用いられている。凹凸加工された面では入射光が多重反射し、光電変換領域内に光が斜めに進行することから光路長が増大する。また、光電変換領域内に進入した光の裏面側からの反射光が表面で全反射する、所謂光閉じ込め効果を起こさせることもでき、光電変換装置の電気特性を大きく向上させることができる。
【０００３】
このようなシリコン基板表面に凹凸を形成する方法としては、（１００）面を表面に有する単結晶シリコン基板を異方性エッチングすることによって｛１１１｝面を露出させ、ピラミッド状の凹凸を形成する方法が知られている。
【０００４】
また、同様な方法で｛１１１｝面を露出させてＶ字型の溝を単結晶シリコン基板の一方の面に形成し、単結晶シリコン基板の他方の面に当該溝と直行する向きに｛１１１｝面を露出させてＶ字型の溝を形成し、光閉じ込め効果を向上させる方法が非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐ．Ｃａｍｐｂｅｌｌ  ａｎｄ  Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｅｎ，”Ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｐｙｒａｍｉｄａｌｌｙ  ｔｅｘｔｕｒｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅｓ，”  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６２，．２４３−２４９（１９８７）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（１００）面を表面に有する単結晶シリコン基板では、｛１１０｝面が劈開面となりうる。異方性エッチングによって｛１１１｝面を露出させてＶ字型の溝を形成する場合、当該溝は｛１１０｝面と平行になるため、当該溝を起点として劈開が起こりやすくなる。すなわち、単結晶シリコン基板の機械的強度が極端に低下してしまう。
【０００７】
したがって、本発明の一態様では、機械的強度および電気特性の良好な光電変換装置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】
本明細書で開示する本発明の一態様は、シリコン基板の表裏に溝が設けられた光電変換装置に関する。
【０００９】
本明細書で開示する本発明の一態様は、一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、シリコン基板の一方の面に形成された、シリコン基板とは逆の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層上に形成された透光性薄膜と、第１の半導体層と電気的に接続された第１の電極と、シリコン基板の他方の面に形成された、シリコン基板と同じ導電型を有し、シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第２の半導体層と、第２の半導体層と電気的に接続された第２の電極と、を有し、シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつシリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置である。
【００１０】
上記第１の半導体層は、シリコン基板の表層にシリコン基板とは逆の導電型を付与する不純物が添加された領域とすることができる。このとき、上記透光性薄膜には透光性絶縁膜を用いることができる。
【００１１】
また、上記第１の半導体層は、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成することができる。このとき、上記透光性薄膜には透光性導電膜を用いることができる。
【００１２】
また、本明細書に開示する本発明の他の一態様は、一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、シリコン基板の一方の面に形成された、ｉ型またはシリコン基板とは逆の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層上に形成された、シリコン基板とは逆の導電型を有し、第１の半導体層よりもキャリア濃度の高い第２の半導体層と、第２の半導体層上に形成された透光性導電膜と、透光性導電膜上に形成された第１の電極と、シリコン基板の他方の面に形成された、ｉ型またはシリコン基板と同じ導電型を有する第３の半導体層と、第３の半導体層上に形成された、シリコン基板と同じ導電型を有し、シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第４の半導体層と、第４の半導体層上に形成された第２の電極と、を有し、シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつシリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置である。
【００１３】
上記、第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層、および第４の半導体層は、シリコン半導体層で形成することができる。
【００１４】
また、上記、第１の半導体層、第３の半導体層、および第４の半導体層は、シリコン半導体層で形成し、第２の半導体層は、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成してもよい。
【００１５】
また、本明細書に開示する本発明の他の一態様は、一導電型を有し、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板と、シリコン基板の一方の面上に形成された第１の絶縁層と、シリコン基板の他方の面に形成されたシリコン基板とは逆の導電型を有する第１の領域、およびシリコン基板と同じ導電型で、シリコン基板よりもキャリア濃度の高い第２の領域と、シリコン基板の他方の面上に形成された第２の絶縁層と、第１の領域と接する第１の電極と、第２の領域と接する第２の電極と、を有し、シリコン基板の一方の面または他方の面から見て、シリコン基板が表裏に有する溝は、１５°乃至６０°の角度で交差しており、かつシリコン基板の劈開面と交差するように形成されていることを特徴とする光電変換装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様を用いることにより、機械的強度および電気特性の良好な光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一態様である光電変換装置の一部を説明する斜視図。
【図２】本発明の一態様である光電変換装置の一部を説明する斜視図。
【図３】シリコン基板の表裏に形成した溝が交わる角度を０°、４５°、９０°としたときのモデルを説明する図。
【図４】シリコン基板の表裏に形成した溝が交わる角度を変化させたときの反射率および透過率の計算結果を説明する図。
【図５】本発明の一態様である光電変換装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図６】本発明の一態様である光電変換装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図７】本発明の一態様である光電変換装置の一部を説明する斜視図。
【図８】本発明の一態様である光電変換装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図９】本発明の一態様である光電変換装置の一部を説明する斜視図。
【図１０】本発明の一態様である光電変換装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１１】酸化モリブデン膜と非晶質シリコン膜との光吸収係数の比較。
【図１２】酸化モリブデンの内殻準位Ｍｏ３ｄ付近のＸＰＳスペクトル。
【図１３】酸化モリブデンの価電子帯付近のＸＰＳスペクトル。
【図１４】酸化モリブデンの組成比とギャップ準位の相関図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様における光電変換装置、およびその作製方法について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一態様における光電変換装置の一部を示す斜視図である。該光電変換装置は、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板１００、該シリコン基板の一方の面に形成された第１の半導体層１１０、該第１の半導体層上に形成された透光性薄膜１３０、該第１の半導体層と電気的に接続する第１の電極１４０、シリコン基板１００の他方の面に形成された第２の半導体層１２０、該第２の半導体層と電気的に接続する第２の電極１５０を含んで構成される。なお、図の明瞭化のため、シリコン基板１００は透過するように図示してある。また、第１の電極１４０は、フィンガー電極１４０ａおよびバスバー電極１４０ｂからなるグリッド電極であり、第１の電極１４０が形成された側が受光面となる。
【００２１】
シリコン基板１００の表裏に形成された溝の間隔は任意であり、フィンガー電極１４０ａは図示されているような一つの溝の幅に収まる形状に限らず、複数の溝を跨いで形成されていてもよい。
【００２２】
シリコン基板１００は一導電型を有し、第１の半導体層１１０は、シリコン基板１００の導電型とは逆の導電型を有する半導体層である。したがって、シリコン基板１００と第１の半導体層１１０との間には、ｐ−ｎ接合が形成される。
【００２３】
第１の半導体層１１０には、シリコン基板１００の表層に該シリコン基板の導電型とは逆の導電型を付与する不純物が添加された領域を適用することができる。例えば、シリコン基板１００の導電型がｐ型であるならば、ｎ型の導電型を付与する不純物であるリン、ヒ素、アンチモンなどをシリコン基板１００の一方の面に拡散させた領域を第１の半導体層１１０とすればよい。
【００２４】
また、第１の半導体層１１０には、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成されたｐ型の透光性半導体膜を用いることもできる。該透光性半導体膜は、バンドギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、例えば酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどを用いることができる。なお、上記ｐ型の透光性半導体膜を用いる場合は、ｎ型のシリコン基板を用いてｐ−ｎ接合を形成する。
【００２５】
第１の半導体層１１０上には透光性薄膜１３０および第１の電極１４０を形成する。透光性薄膜１３０は保護膜および反射防止膜として作用する。第１の半導体層１１０の抵抗が十分に低い場合、例えば第１の半導体層１１０を上述したシリコン基板１００の表層に不純物を拡散させた領域とした場合には、透光性薄膜１３０に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの透光性絶縁膜を用いることができる。また、第１の半導体層１１０に上述した透光性半導体膜を用いる場合には、抵抗損失を抑えるために、インジウム錫酸化物などの透光性導電膜を用いることが好ましい。ただし、十分に抵抗の低い透光性半導体層を用いる場合や、作製する光電変換装置が抵抗損失を無視できる低電流用途で用いられる場合には、透光性薄膜１３０に透光性絶縁膜を用いてもよい。なお、透光性薄膜１３０に透光性導電膜を用いる場合は、図２に示すように、第１の半導体層１１０と第１の電極１４０が透光性薄膜１３０を介して電気的に接続される構造であってもよい。
【００２６】
第２の半導体層１２０は、シリコン基板１００と同じ導電型を有し、該シリコン基板よりもキャリア濃度の高い領域とする。第２の半導体層１２０は、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層として作用する。第２の半導体層１２０を設けることにより、ｎ−ｎ＋接合またはｐ−ｐ＋接合が形成され、その電界により少数キャリアがｐ−ｎ接合側にはね返されることから、第２の電極１５０近傍でのキャリアの再結合を防止することができる。
【００２７】
例えば、シリコン基板１００がｐ型であるならば、ｐ型の導電型を付与する不純物であるホウ素、アルミニウム、ガリウムなどをシリコン基板１００の他方の面に拡散させた領域を第２の半導体層１２０とすればよい。
【００２８】
なお、本明細書では、同じ導電型でキャリア濃度の異なる材料を区別する必要がある場合には、ｎ型またはｐ型シリコン基板に対して、相対的にキャリア濃度の高い材料の導電型をｎ＋型またはｐ＋型と呼称するのに対し、相対的にキャリア濃度の低い材料の導電型をｎ−型またはｐ−型と呼称する。
【００２９】
ここで、本発明の一態様における光電変換装置では、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板を用いる。溝を構成する斜面が結合する角度は、４０°乃至７０°、好ましくは４５°乃至６５°とする。このような斜面を有する溝を平行方向に連ねた構造とすることで、セルに入射された光の裏面での全反射する確率を高めることができる。
【００３０】
また、本発明の一態様における光電変換装置では、シリコン基板１００の一方の面に形成した溝と、該シリコン基板の他方の面に形成した溝が、シリコン基板１００の一方の面または他方の面から見て、１５°乃至６０°の角度で交差していることが好ましい。
【００３１】
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、シリコン基板の表裏に形成した溝が交わる角度を０°、４５°、９０°としたときのモデルである。このようなモデルを用いて、シリコン基板の表裏に形成した溝が交わる角度を０°乃至９０°とし、シリコン基板の一方の面に一様に平行光束を入射させたときの反射率および透過率を照明解析ソフト「ＴｒａｃｅＰｒｏ」（ラムダリサーチ社製）で算出した。計算に用いたパラメータは、溝を構成する面が交わる角度を７０°、溝の間隔を１０μｍ、光の波長を１．１μｍ、シリコンの屈折率を３．６６、光吸収係数を０．５２３８／ｍｍ、シリコン基板の板厚を１００μｍ、３００μｍ、４５０μｍとした。
【００３２】
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、その計算結果である。透過率および反射率の合計が小さいほど基板に吸収される光の量が多いと解釈することができるため、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）より、適切な角度は１５°乃至６０°、および８５°近傍であることが読み取れる。なお、８５°近傍では、低角度側に僅かにでも振れると光の吸収量が低下するため、製造工程でのばらつきを考慮すると、１５°乃至６０°がより好ましいといえる。
【００３３】
また、シリコン基板１００の表裏に形成する溝は、シリコン基板の劈開面と平行にならないように形成する。例えば、（１００）面を表面に有する単結晶シリコン基板を用いる場合は、表面から見て、｛１１０｝面と平行にならない角度で、すなわち｛１１０｝面と交差するように溝を形成する。このようにすることで、溝を起因とした不本意な劈開を防止することができ、シリコン基板１００の強度低下を抑えることができる。
【００３４】
次に、図１に示した光電変換装置の作製方法について、図５および図６を用いて説明する。なお、図５、図６は、図１に示す線分Ａ１−Ａ２の下方における断面に相当する。
【００３５】
本発明の一態様に用いることのできるシリコン基板１００には、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。なお、シリコン基板１００の導電型、および製法は限定されず、実施者が適宜選択すれば良い。本実施の形態では、ｐ型のシリコン基板を用いる例を説明する。
【００３６】
まず、シリコン基板１００の一方の面上にマスク１８０を形成する（図５（Ａ）参照）。マスク１８０は、後に行うドライエッチング工程において、シリコン基板１００よりもエッチングレートの遅い材料を用いる。例えば、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などを用いることができ、シリコン基板上に上面が帯状となるように等間隔で形成する。窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などはプラズマＣＶＤ法で形成することができ、帯状への加工はフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いればよい。
【００３７】
ここで、シリコン基板１００に単結晶シリコン基板を用いる場合は、シリコン基板１００の一方の面から見たときに、帯状のマスク１８０の長辺は、単結晶シリコン基板の劈開面と交差するように形成する。
【００３８】
次に、ドライエッチング法を用いてシリコン基板１００の一方の面をエッチングする。エッチングの初期においては、シリコン基板１００の露出されている領域が優先的にエッチングされるが、徐々にマスク１８０もやせ細るようにエッチングされる。そのため、エッチングの進行とともにシリコン基板１００の露出する領域が拡大され、略Ｖ字型の溝が形成される（図５（Ｂ）参照）。なお、マスクの形状や材質、およびエッチングの条件を変更することで溝を構成する面が交わる角度を調整することができる。また、溝を構成する斜面の結合部は、角を形成するように図示してあるが、マスクの形状やエッチング条件によっては、曲面となる場合もある。したがって、本発明の一態様における溝の形状は略Ｖ字型と称する。
【００３９】
なお、ドライエッチング法としては、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング法、平行平板型（容量結合型）エッチング法、マグネトロンプラズマエッチング法、２周波プラズマエッチング法またはヘリコン波プラズマエッチング法等を用いることができる。エッチングガスとしては、例えば、塩素、塩化硼素、或いは塩化珪素（四塩化珪素含む）等の塩素系ガス、トリフルオロメタン、フッ化炭素、フッ化窒素、或いはフッ化硫黄等のフッ素系ガス、臭化水素等の臭素系ガスなどが挙げられる。また、それらのガスにヘリウム、アルゴン、キセノン、水素などを添加してもよい。
【００４０】
次に、シリコン基板１００の他方の面上にマスク１９０を形成する（図５（Ｃ）参照）。マスク１９０は上面形状が帯状であり、マスク１８０と同様の材料および方法で形成することができる。ここで、シリコン基板１００の表裏に形成する溝が交差するようにするため、マスク１９０はシリコン基板１００の一方の面に形成した溝と交差するように形成する。ここでは、シリコン基板１００の一方の面に形成した溝に対して、４５°の角度で交差するようにマスク１９０を形成する。なお、シリコン基板１００に単結晶シリコン基板を用いる場合は、シリコン基板１００の強度低下を抑えるため、シリコン基板１００の他方の面から見たときに、帯状のマスク１９０は、その長辺がシリコン基板１００の劈開面と公差するように形成する。
【００４１】
次に、シリコン基板の一方の面と同様にドライエッチング法を用いてシリコン基板１００の他方の面をエッチングし、略Ｖ字型の溝を形成する（図５（Ｄ）参照）。
【００４２】
次に、シリコン基板１００の一方の面に第１の半導体層１１０を形成する（図６（Ａ）参照）。ここでは、シリコン基板１００の導電型がｐ型であるため、ｎ型を付与する不純物をシリコン基板１００の表層に拡散させ、第１の半導体層１１０を形成する。ｎ型を付与する不純物としては、リン、ヒ素、アンチモンなどがあり、例えば、シリコン基板をオキシ塩化リン雰囲気中で８００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することにより、リンをシリコン基板の表面から０．５μｍ程度の深さに拡散させることができる。なお、シリコン基板１００の一方の面に第１の半導体層１１０を形成するには、他方の面にマスクを形成するか、両面に拡散層を形成した後、他方の面の拡散層をエッチングすれば良い。
【００４３】
次に、第１の半導体層１１０上に透光性薄膜１３０を形成する。透光性薄膜としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で成膜される５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚の酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができる。本実施の形態では、５０ｎｍの窒化シリコン膜を透光性薄膜１３０として用いる。
【００４４】
次に、スクリーン印刷法を用いて、透光性薄膜１３０上に第１の電極１４０となる導電性樹脂を供給する（図６（Ｂ）参照）。ここで、導電性樹脂には、銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペースト、モリブデンペーストなどを用いることができる。また、第１の電極１４０は、銀ペーストと銅ペーストを積層するなど、異なる材料の積層であっても良い。また、導電性樹脂は、ディスペンス法やインクジェット法などを用いて供給してもよい。このとき、フィンガー電極１４０ａが溝と平行になるように導電性樹脂を供給することが好ましい。溝と平行になるように導電性樹脂を供給することで導電性樹脂の広がりを防止することができ、膜厚方向にアスペクト比の大きいフィンガー電極を形成することができる。
【００４５】
次に、導電性樹脂の焼成を行うことで、第１の半導体層１１０と第１の電極１４０との電気的な接続を行う（図６（Ｃ）参照）。上述した導電性樹脂を供給した段階では、透光性薄膜１３０が介在しているため、導電性樹脂と第１の半導体層１１０は接触していない状態であるが、焼成をすることによって導電性樹脂の導体成分は、透光性薄膜１３０を貫通して第１の半導体層１１０に接触することができる。
【００４６】
次に、第２の半導体層１２０および第２の電極１５０を形成する（図６（Ｄ）参照）。本実施の形態では、シリコン基板１００の導電型がｐ型であるため、ｐ型を付与する不純物を含む導電層をシリコン基板１００の他方の面に形成し、該不純物を拡散させてキャリア濃度の高い層を作り、ｐ−ｐ＋接合を形成する。例えば、アルミニウムペーストをシリコン基板１００の他方の面に塗布し、焼成することによってアルミニウムをシリコン基板１００の他方の面の表層に熱拡散させ、第２の半導体層１２０と第２の電極１５０を形成することができる。
【００４７】
以上により、本発明の一態様である機械的強度および電気特性の優れた光電変換装置を形成することができる。
【００４８】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わすことができる。
【００４９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した光電変換装置とは異なる構成の光電変換装置、およびその作製方法を説明する。
【００５０】
図７は、本発明の一態様における光電変換装置の一部を示す斜視図である。該光電変換装置は、短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を表裏に有するシリコン基板２００を有し、該シリコン基板の一方の面上に第１の半導体層２１０、第２の半導体層２２０、透光性導電膜２６０、第１の電極２７０が順に積層され、シリコン基板２００の他方の面上に第３の半導体層２３０、第４の半導体層２４０、第２の電極２５０が順に積層された構成を有している。なお、図の明瞭化のため、シリコン基板２００は透過するように図示してある。また、第１の電極２７０は、フィンガー電極２７０ａおよびバスバー電極２７０ｂからなるグリッド電極であり、第１の電極２７０が形成された側が受光面となる。
【００５１】
また、第２の電極２５０もグリッド電極とし、両面を受光面とする構成としても良い。その場合は、第４の半導体層２４０と第２の電極２５０との間に、透光性導電膜を設けることが好ましい。
【００５２】
シリコン基板２００の表裏に形成された溝の間隔は任意であり、フィンガー電極２７０ａは図示されているような一つの溝の幅に収まる形状に限らず、複数の溝を跨いで形成されていてもよい。
【００５３】
第１の半導体層２１０および第３の半導体層２３０には、水素を含む欠陥の少ないシリコン半導体層を用いることができ、シリコン基板２００の表面の欠陥を終端することができる。例えば、第１の半導体層２１０および第３の半導体層２３０には、プラズマＣＶＤ法で形成される非晶質シリコンを用いることができる。
【００５４】
シリコン基板２００の導電型がｎ型であるならば、第１の半導体層２１０には、シリコン基板１００よりもキャリア濃度の低いｉ型またはｎ型のシリコン層、第３の半導体層２３０には、ｉ型またはｐ型のシリコン層を用いることができる。
【００５５】
なお、本明細書において、ｉ型の半導体とは、フェルミ準位がバンドギャップの中央に位置する所謂真性半導体の他、半導体に含まれるｐ型を付与する不純物およびｎ型を付与する不純物が共に１×１０１８ｃｍ−３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が高い半導体を指す。
【００５６】
第１の半導体層１１０にｎ型のシリコン層を用いる場合には、ｎ−型のシリコン層を用いることが好ましい。このとき、ｎ−型のシリコン層の暗伝導度は、１×１０−９Ｓ／ｃｍ〜１×１０−４Ｓ／ｃｍ、好ましくは１×１０−８Ｓ／ｃｍ〜１×１０−５Ｓ／ｃｍ、さらに好ましくは１×１０−８Ｓ／ｃｍ〜１×１０−６Ｓ／ｃｍとする。
【００５７】
第３の半導体層２３０にｐ型のシリコン層を用いる場合には、ｐ−型のシリコン層を用いることが好ましい。このとき、ｐ−型のシリコン層の暗伝導度は、１×１０−１０Ｓ／ｃｍ〜１×１０−５Ｓ／ｃｍ、好ましくは１×１０−９Ｓ／ｃｍ〜１×１０−６Ｓ／ｃｍ、さらに好ましくは１×１０−９Ｓ／ｃｍ〜１×１０−７Ｓ／ｃｍとする。
【００５８】
第２の半導体層２２０は、シリコン基板２００の導電型とは逆の導電型を有し、第１の半導体層２１０よりもキャリア濃度の高い層である。シリコン基板２００がｎ型の場合には、第２の半導体層２２０はｐ型（ｐ＋型）であり、シリコン基板２００と第２の半導体層２２０との間には、第１の半導体層２１０を介してｐ−ｎ接合が形成される。例えば、第２の半導体層２２０には、ｐ型となる不純物が添加された非晶質シリコンまたは微結晶シリコンを用いることができる。
【００５９】
第４の半導体層２４０は、シリコン基板２００と同じ導電型を有し、該シリコン基板よりもキャリア濃度の高い層である。例えば、第４の半導体層２４０には、ｎ型となる不純物が添加された非晶質シリコンまたは微結晶シリコンを用いることができる。
【００６０】
本発明の一態様において、シリコン基板２００がｎ型である場合には、シリコン基板２００と第４の半導体層２４０との間には、第３の半導体層２３０を介してｎ−ｎ＋接合が形成される。つまり、第４の半導体層２４０は、ＢＳＦ層として作用する。ＢＳＦ層を形成することにより、少数キャリアがｐ−ｎ接合側にはね返されることから、第２の電極２５０近傍でのキャリアの再結合を防止することができる。
【００６１】
また、第２の半導体層２２０には、第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を主成分とする無機化合物で形成されたｐ型の透光性半導体膜を用いることもできる。該透光性半導体膜は、バンドギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、例えば酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどを用いることができる。なお、上記ｐ型の透光性半導体膜を用いる場合は、ｎ型のシリコン基板を用いてｐ−ｎ接合を形成する。
【００６２】
次に、図７に示した光電変換装置の作製方法について図８を用いて説明する。なお、図８は、図７に示す線分Ｂ１−Ｂ２の下方における断面に相当する。
【００６３】
本発明の一態様に用いることのできるシリコン基板２００には、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。なお、シリコン基板２００の導電型、および製法は限定されず、実施者が適宜選択すれば良い。本実施の形態では、ｎ型のシリコン基板を用いる例を説明する。
【００６４】
まず、実施の形態１で説明した方法に従って、シリコン基板２００の表裏に短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を形成する。
【００６５】
次に、シリコン基板２００の一方の面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて第３の半導体層２３０を形成する。第３の半導体層２３０の厚さは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態において、第３の半導体層２３０は、ｉ型の非晶質シリコン層であり、膜厚は５ｎｍとする。
【００６６】
第３の半導体層２３０は、例えば、反応室に原料ガス（例えばモノシラン）を導入し、反応室内の圧力を１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下、電極間隔を１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、カソード電極の面積を基準とする電力密度を８ｍＷ／ｃｍ２以上１２０ｍＷ／ｃｍ２以下、基板温度を１５０℃以上３００℃以下とする条件で形成することができる。また、原料ガスに水素などを加えてもよい。また、第３の半導体層２３０をｎ−型のシリコン層とするには、上記原料ガスにホスフィンなどのｎ型のドーパントを含むガスを添加すればよい。
【００６７】
次に、第３の半導体層２３０上に第４の半導体層２４０を形成する（図８（Ａ）参照）。第４の半導体層２４０の厚さは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態において、第４の半導体層２４０はｎ型（ｎ＋型）の非晶質シリコンであり、膜厚は１０ｎｍとする。
【００６８】
第４の半導体層２４０は、例えば、反応室にモノシランおよび水素ベースのホスフィン（０．５％）を１：（１〜５０）の流量比率で導入し、反応室内の圧力を１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、電極間隔を１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下とし、カソード電極の面積を基準とする電力密度を８ｍＷ／ｃｍ２以上１２０ｍＷ／ｃｍ２以下、基板温度を１５０℃以上３００℃以下とする条件で形成することができる。
【００６９】
次に、シリコン基板２００の他方の面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて第１の半導体層２１０を形成する。第１の半導体層２１０の厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態において、第１の半導体層２１０は、アルゴンが添加されたｉ型の非晶質シリコン層であり、膜厚は５ｎｍとする。
【００７０】
第１の半導体層２１０は、第３の半導体層２３０と同様の条件にて形成することができる。なお、第１の半導体層２１０をｐ−型のシリコン層とするには、上記原料ガスにジボランなどのｐ型のドーパントを含むガスを添加すればよい。
【００７１】
次に、第１の半導体層２１０上に第２の半導体層２２０を形成する（図８（Ｂ）参照）。第２の半導体層２２０の厚さは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態において、第２の半導体層２２０はｐ型（ｐ＋型）の非晶質シリコンであり、膜厚は１０ｎｍとする。
【００７２】
第２の半導体層２２０は、例えば、反応室にモノシランおよび水素ベースのジボラン（０．１％）を１：（２〜５０）の流量比率で導入し、反応室内の圧力を１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、電極間隔を８ｍｍ以上４０ｍｍ以下とし、カソード電極の面積を基準とする電力密度を８ｍＷ／ｃｍ２以上５０ｍＷ／ｃｍ２以下、基板温度を１５０℃以上３００℃以下とする条件で形成することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態において、上記シリコンの層の形成に用いる電源には、原料ガスの分解効率の良い周波数６０ＭＨｚのＲＦ電源を用いることが好ましい。原料ガスの分解効率を上げることで、シリコン表面の未結合手を終端しやすくなる。ただし、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、または１００ＭＨｚのＲＦ電源を用いても良い。また、連続放電だけでなく、パルス放電にて形成を行っても良い。ＯＮ／ＯＦＦ制御、またはＨｉｇｈ／Ｌｏｗ制御のパルス放電を行うことで、膜質の向上や気相中で発生するパーティクルを低減することができる。
【００７４】
次に、第４の半導体層２４０上に第２の電極２５０を形成する（図８（Ｃ）参照）。第２の電極２５０には、銀、アルミニウム、銅などの低抵抗金属を用いることができ、スパッタ法や真空蒸着法などで形成することができる。または、スクリーン印刷法を用いて、銀ペーストや、銅ペーストなどの導電性樹脂で形成しても良い。
【００７５】
次に、第２の半導体層２２０上に透光性導電膜２６０をスパッタ法で形成する。透光性導電膜２６０には、例えば、インジウム錫酸化物、シリコンを含むインジウム錫酸化物、亜鉛を含む酸化インジウム、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、アルミニウムを含む酸化亜鉛、酸化錫、フッ素を含む酸化錫、アンチモンを含む酸化錫、またはグラフェン等を用いることができる。また、透光性導電膜２６０は単層に限らず、異なる膜の積層でも良い。例えば、インジウム錫酸化物とアルミニウムを含む酸化亜鉛の積層や、インジウム錫酸化物とフッ素を含む酸化錫の積層などを用いることができる。膜厚は総厚で１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とする。
【００７６】
次に、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜２６０上に導電性樹脂を供給し、焼成して第１の電極２７０を形成する（図８（Ｄ）参照）。ここで用いる導電性樹脂には、銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペースト、モリブデンペーストなどを用いることができる。また、第１の電極２７０は、銀ペーストと銅ペーストを積層するなど、異なる材料の積層であっても良い。また、導電性樹脂の供給は、ディスペンス法やインクジェット法を用いてもよい。このとき、フィンガー電極２７０ａが溝と平行になるように導電性樹脂を供給することが好ましい。溝と平行になるように導電性樹脂を供給することで導電性樹脂の広がりを防止することができ、膜厚方向にアスペクト比の大きいフィンガー電極を形成することができる。
【００７７】
なお、シリコン基板２００の表裏に設ける膜の形成順序は、上記の方法に限らず、図８（Ｄ）に示した構造が形成できればよい。例えば、第１の半導体層２１０を形成し、その次に第３の半導体層２３０を形成しても良い。
【００７８】
以上により、本発明の一態様である機械的強度および電気特性の優れた光電変換装置を形成することができる。
【００７９】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００８０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および２で説明した光電変換装置とは異なる構成の光電変換装置、並びにその作製方法を説明する。
【００８１】
図９は、本発明の一態様における光電変換装置の一部を示す斜視図である。該光電変換装置は、表裏に短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造が形成されたシリコン基板３００、該シリコン基板の一方の面に形成された第１の絶縁層３３０、該シリコン基板の他方の面に形成された第１の領域３１０および第２の領域３２０、該シリコン基板の他方の面上に形成された第２の絶縁層３６０、第１の領域３１０と接する第１の電極３４０、第２の領域３２０と接する第２の電極３５０を含んで構成される。なお、図の明瞭化のため、シリコン基板３００は透過するように図示してある。また、第１の絶縁層３３０が形成された面側が受光面となる。
【００８２】
シリコン基板３００の表裏に形成された溝の間隔は任意であり、第１の電極３４０および第２の電極３５０が収まる溝の数は限定されない。
【００８３】
シリコン基板３００は一導電型を有し、第１の領域３１０は、シリコン基板３００の導電型とは逆の導電型を有する領域である。したがって、シリコン基板３００と第１の領域３１０の界面にｐ−ｎ接合が形成される。
【００８４】
第２の領域３２０は、ＢＳＦ層であり、シリコン基板３００と同じ導電型を有し、かつキャリア濃度がシリコン基板３００よりも高い領域である。ＢＳＦ層を設けることにより、ｎ−ｎ＋接合またはｐ−ｐ＋接合が形成され、その電界により少数キャリアがｐ−ｎ接合側にはね返されることから、第２の電極３５０近傍でのキャリアの再結合を防止することができる。
【００８５】
また、シリコン基板３００の一方の面には、透光性を有する第１の絶縁層３３０を設けることが好ましい。該絶縁層を設けることで、保護、反射防止、およびシリコン基板３００の表面欠陥を低減させる効果を付与することができる。透光性を有する第１の絶縁層３３０としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で成膜される酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができる。また、シリコン基板３００の表面欠陥は、シリコン基板３００の他方の面に第２の絶縁層３６０を設けることによって、更に低減させることができる。
【００８６】
図９に示す光電変換装置の構成は、バックコンタクト型とも呼ばれ、基板の一方の面側に電極が形成された構造である。受光面側にはグリッド電極などが形成されないため、シャドウロスが無く、高い変換効率を得ることができる。なお、図９においては、ｐ−ｎ接合側の第１の領域３１０が第２の領域３２０よりも大きい構成を図示しているが、第１の領域３１０と第２の領域３２０は同等の大きさであっても良い。また、第１の領域３１０と第２の領域３２０の数は限られない。また、それらの数は同数でなくても良い。
【００８７】
次に、図９に示した光電変換装置の作製方法について図１０を用いて説明する。なお、図１０は、図９に示す線分Ｃ１−Ｃ２の下方における断面に相当する。
【００８８】
本発明の一態様に用いることのできるシリコン基板３００には、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。なお、シリコン基板３００の導電型、および製法は限定されず、実施者が適宜選択すれば良い。本実施の形態では、ｐ型のシリコン基板を用いる例を説明する。
【００８９】
まず、実施の形態１で説明した方法に従って、シリコン基板３００の表裏に短軸方向の断面が略Ｖ字型となる溝が複数隣接する構造を形成する。
【００９０】
次に、シリコン基板３００の一方の面上に透光性を有する第１の絶縁層３３０を形成する。第１の絶縁層３３０としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で成膜される５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚の酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができる。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により成膜した５０ｎｍの窒化シリコン膜を第１の絶縁層３３０として用いる。
【００９１】
次に、シリコン基板３００の他方の面上に第２の絶縁層３６０を形成する（図１０（Ａ）参照）。第２の絶縁層３６０としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で成膜される５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚の酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができる。これらの膜を用いる場合は、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて第２の絶縁層３６０に開口部を設けておく。また、第２の絶縁層３６０は、スクリーン印刷法を用いて形成した耐熱性の絶縁樹脂であってもよい。
【００９２】
次に、第１の領域３１０を形成する（図１０（Ｂ）参照）。ここでは、シリコン基板３００の導電型がｐ型であるため、第１の領域３１０はｎ型の導電型を有する領域とする。第１の領域３１０は、ｎ型を付与する不純物をシリコン基板３００の他方の面に形成した第２の絶縁層３６０の開口部から拡散させて形成する。ｎ型を付与する不純物としては、リン、ヒ素、アンチモンなどがあり、例えば、シリコン基板をオキシ塩化リン雰囲気中で８００℃以上９００℃以下の温度で熱処理することにより、リンをシリコン基板の表面から０．５μｍ程度の深さに拡散させることができる。なお、この段階では、第２の領域３２０を形成する領域にもｎ型の不純物が拡散される。
【００９３】
次に、第２の領域３２０となる領域に通じる第２の絶縁層３６０の開口部を覆うようにｐ型を付与する不純物を含む材料（第２の電極３５０となる材料）をシリコン基板３００の他方の面に形成し、該不純物を拡散させてキャリア濃度の高い層を作り、ｎ型の領域をｐ＋型の第２の領域３２０とする（図１０（Ｃ）参照）。この工程により、ｐ−ｐ＋接合が形成される。例えば、スクリーン印刷を用いてアルミニウムペーストを第２の領域３２０となる領域に通じる開口部を覆うように形成し、焼成することによってアルミニウムを前工程でｎ型領域となった領域に熱拡散させることで、ｐ＋型の第２の領域３２０および第２の電極３５０を形成することができる。
【００９４】
次に、スクリーン印刷法を用いて、第１の領域３１０となる領域に通じる第２の絶縁層３６０の開口部を覆うように導電性樹脂を供給し、焼成して第１の電極３４０を形成する（図１０（Ｄ）参照）。導電性樹脂には、アルミニウムペースト、銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペースト、モリブデンペーストなどを用いることができる。また、第１の電極３４０は、銀ペーストと銅ペーストを積層するなど、異なる材料の積層であっても良い。なお、導電性樹脂は、ディスペンス法やインクジェット法などを用いて供給してもよい。
【００９５】
以上により、本発明の一態様である機械的強度および電気特性の優れた光電変換装置を形成することができる。
【００９６】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００９７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１および２で説明した光電変換装置に適用可能なｐ型の透光性半導体層について説明する。
【００９８】
本発明の一態様における透光性半導体層としては、酸化物半導体材料である酸化モリブデンを用いることができる。酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。また、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなど元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることもできる。
【００９９】
上記酸化物半導体材料の酸化モリブデンとしては、三酸化モリブデン（以下、ＭｏＯ３）と、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデンの中間組成を有する酸化モリブデン（以下、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３））とが混合された材料（以下、ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３））を用いることが好ましい。
【０１００】
ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）は、導電型をｐ型にすることができる。高濃度のキャリアを有するｐ型の半導体材料とするには、ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の組成におけるＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の混合比率を４％以上とすることが好ましい。
【０１０１】
なお、本実施の形態におけるｐ型の導電型を有する材料とは、フェルミ準位が伝導帯より価電子帯に近い材料、あるいはｐ型の導電型のキャリアであるホールを伝導することができることを指す材料以外に、ｎ型の導電型を有する材料と接続した際に生じる仕事関数の差によるバンドベンディングによって、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性が整流性を示す材料を含むこととする。
【０１０２】
上記のＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）には、例えば、Ｍｏ２Ｏ５、Ｍｏ３Ｏ８、Ｍｏ８Ｏ２３、Ｍｏ９Ｏ２６、Ｍｏ４Ｏ１１、Ｍｏ１７Ｏ４７、Ｍｏ５Ｏ１４などや、ＭｏＯ３中の一部の酸素原子が欠損してＭｏＯ２とＭｏＯ３の中間的な組成となったものを用いることができる。
【０１０３】
ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜は、蒸着法、スパッタ法、またはイオンプレーティング法などの気相法により成膜することができる。蒸着法では、酸化モリブデン材料単体の蒸着、または酸化モリブデン材料と導電型を付与する不純物を共蒸着する方法を用いればよい。共蒸着とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。また、スパッタ法では、酸化モリブデン、モリブデン、またはそれらに導電型を付与する不純物を含む材料をターゲットとし、酸素、または酸素とアルゴンなどの希ガスとの混合ガスをスパッタガスとする方法を用いればよい。また、イオンプレーティング法では、上記スパッタ法と同様の材料を用いて、酸素を含むプラズマ中で膜を形成すればよい。
【０１０４】
本実施の形態では、ｐ型の導電型を有するＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜を形成するために、酸化モリブデン材料単体を蒸着する方法を用いる。蒸着源としては、酸化モリブデン粉末を用いることができる。該酸化モリブデン粉末の純度は、９９．９９％（４Ｎ）〜９９．９９９９％（６Ｎ）であることが好ましい。成膜は高真空下で行うことが好ましく、真空度が５×１０−３Ｐａ以下、より好ましくは１×１０−４Ｐａ以下で行う。
【０１０５】
例えば、高純度化学研究所社製三酸化モリブデン粉末（４Ｎ  ＭＯＯ０３ＰＢ）をフルウチ化学社製タングステンボート（ＢＢ−３）に入れ、１×１０−４Ｐａ以下の真空下で、０．２ｎｍ／秒の成膜速度でシリコン基板上に抵抗加熱蒸着を行うと、ＭｏＯ３が約９０％、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）が約１０％含まれる混合組成のｐ型の導電型を有するＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜を得ることができる。該膜は、電気伝導度１×１０−６〜３．８×１０−３Ｓ／ｃｍ（暗伝導度）、屈折率１．６〜２．２（波長５５０ｎｍ）、消衰係数６×１０−４〜３×１０−３（波長５５０ｎｍ）、Ｔａｕｃプロットから求めた光学バンドギャップが２．８〜３ｅＶである。
【０１０６】
また、ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜はパッシベーション効果が高く、シリコン表面の欠陥を低減させることができ、キャリアのライフタイムを向上させることができる。
【０１０７】
例えば、ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜を抵抗率約９Ω・ｃｍのｎ型の単結晶シリコン基板の両面に成膜し、パッシベーション膜としたときのμＰＣＤ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｄｅｔｅｃｔｅｄ  ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｄｅｃａｙ）法測定による実効ライフタイムは、約４００μｓｅｃであることが確かめられている。また、単結晶シリコン基板のバルクライフタイムを指すヨウ素アルコール溶液によるケミカルパッシベーションを行った際のｎ型の単結晶シリコン基板のライフタイムも約４００μｓｅｃである。なお、パッシベーション膜を形成しない場合のｎ型単結晶シリコン基板の実効ライフタイムは、約４０μｓｅｃである。
【０１０８】
また、図１１は、上記蒸着法でガラス基板上に形成したＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜および比較例であるプラズマＣＶＤ法で形成した非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜の光吸収係数の比較である。ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）膜は、広い波長範囲で光吸収係数が小さくなるため、透光性が高いことがわかる。
【０１０９】
ＭｏＯ３＋ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）に含まれるＭｏＯ３と、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）との割合は、例えば、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて、内殻準位Ｍｏ３ｄを調べることで判明する。ここで割合とは、ＭｏＯ３の結合を有するＭｏ元素と、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の結合を有するＭｏ元素との比率を意味する。
【０１１０】
図１２は、成膜条件が異なる酸化モリブデン膜を個々にシリコン基板上に成膜したサンプルＡ乃至サンプルＤについて、入射エネルギー１４８６．６ｅＶ（Ｘ線源  単色化Ａｌ）、取出角４５°で測定した内殻準位Ｍｏ３ｄ付近のＸＰＳスペクトルである。
【０１１１】
モリブデンの内殻準位Ｍｏ３ｄ５／２の束縛エネルギーのピーク位置が約２２７．９ｅＶ、二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）のＭｏ３ｄ５／２が約２２９．６ｅＶ、三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）のＭｏ３ｄ５／２が約２３２．８ｅＶであることが知られている。したがって、ＸＰＳのＭｏ３ｄ５／２のピーク位置（ケミカルシフト）により酸化モリブデン膜の組成を特定することができる。
【０１１２】
図１２に示した全てのサンプルのＸＰＳスペクトルにおいて、Ｍｏ３ｄ５／２のピーク位置は２３２．８ｅＶほどのところにあり、該サンプル全ての主成分は三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）であることがわかる。
【０１１３】
また、各サンプルの酸化モリブデン膜には、ＸＰＳピーク形状から三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）以外の成分が含まれていることがわかる。各サンプルのスペクトルのピーク分離により、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデンの中間組成を有する酸化モリブデン（ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３））の成分が含まれていることが判明している。なお、二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）の成分はほとんど含まれず、約１％以下である。
【０１１４】
ＸＰＳのピーク強度は、組成の割合、元素密度に比例する。したがって、酸化モリブデン膜に含まれるＭｏＯ３と、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）との割合は、ＭｏＯ３成分を示すピークとＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）成分を示すピークの積算強度の割合を調べることによって特定することができる。サンプルＡのＸＰＳスペクトルから読み取れるＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の割合は約２６％、サンプルＢでは約１０％、サンプルＣでは約４％、サンプルＤでは約３％以下である。
【０１１５】
酸化モリブデン膜のｐ型化には、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデンの中間組成を有する酸化モリブデン（ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３））が含まれることが寄与する。図１３にＸＰＳにて測定した、サンプルＡ乃至サンプルＤの価電子帯の状態を表すスペクトルを示す。図１３のＸＰＳスペクトルは、入射エネルギー１４８６．６ｅＶ（Ｘ線源  単色化Ａｌ）、取出角４５°で測定した価電子帯付近のスペクトルであり、束縛エネルギーはフェルミ準位（ＥＦ）を基準としたエネルギーである。
【０１１６】
価電子帯のＸＰＳスペクトルは、価電子帯の状態密度に比例したピーク強度を有する。図１３に示した束縛エネルギー１．７ｅＶ付近のピーク１１２は、ギャップ準位のピークである。また、束縛エネルギー３．５ｅＶ以上にみられるピーク１１３は、ＭｏＯ３を主とするバルクからのピークである。
【０１１７】
図１３に示したように、酸化モリブデン膜中に含まれるＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の割合が増加するほど、ギャップ準位のピーク強度が高くなることがわかる。また、ＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の割合が高いほど、ギャップ準位で構成されるエネルギーバンドとフェルミ準位（ＥＦ）間のエネルギーが近づき、よりｐ型の導電型を有しやすくなることがわかる。
【０１１８】
ギャップ準位は、ＸＰＳで観測されることから電子で満たされているといえる。図１３中に示されていない伝導帯は、電子が詰まっていないためＸＰＳでは観測されない。しかし、フェルミ準位（ＥＦ）は、伝導帯と電子の詰まったギャップ準位間に存在している。伝導帯とギャップ準位間で、熱的に、または光照射下の平衡状態において同数のキャリアが励起されていれば、ギャップ準位よりバルクの準位である伝導帯の状態密度が高いことから、フェルミ準位（ＥＦ）は、ギャップ準位側に近づいていることになるといえる。また、ギャップ準位は、ＸＰＳで観測されるほど状態密度が高く、これがホールを伝導する価電子帯のエネルギーバンドの一つとして振る舞うことで、ｐ型の導電型を有することができる。したがって、ギャップ準位の状態密度を増やすことに寄与するＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）を含有する酸化モリブデン膜はｐ型の導電型を示すことができる。
【０１１９】
図１２に示した酸化モリブデン膜中に含まれるＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）の成分割合と、図１３に示した価電子帯中の束縛エネルギー１．７ｅＶ付近のギャップ準位のＸＰＳピーク強度の積分値は、図１４のような相関関係を有している。また、ＭｏＯ３およびＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）を含む酸化モリブデン膜がｐ型の導電型を有するには、素子の整流性確認実験よりＭｏＯｙ（２＜ｙ＜３）を含有する割合を４％以上とすることが好ましいことがわかっている。
【符号の説明】
【０１２０】
１００    シリコン基板
１１０    第１の半導体層
１１２    ピーク
１１３    ピーク
１２０    第２の半導体層
１３０    透光性薄膜
１４０    第１の電極
１４０ａ    フィンガー電極
１４０ｂ    バスバー電極
１５０    第２の電極
１８０    マスク
１９０    マスク
２００    シリコン基板
２１０    第１の半導体層
２２０    第２の半導体層
２３０    第３の半導体層
２４０    第４の半導体層
２５０    第２の電極
２６０    透光性導電膜
２７０    第１の電極
２７０ａ    フィンガー電極
２７０ｂ    バスバー電極
３００    シリコン基板
３１０    第１の領域
３２０    第２の領域
３３０    第１の絶縁層
３４０    第１の電極
３５０    第２の電極
３６０    第２の絶縁層
【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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【図１４】
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