(57)【要約】【課題】変換効率を向上可能な光電変換素子を提供する。【解決手段】光電変換素子１０は、結晶シリコン基板１と、光入射層３と、電極４，６と、パッシベーション膜５とを備える。結晶シリコン基板１は、凹凸構造が受光面１ａに形成されていない。また、結晶シリコン基板１は、結晶シリコン基板１と反対の導電型を有する拡散領域２を受光面１ａに接して含む。拡散領域２は、拡散領域２ａと、ドーパント濃度が拡散領域２ａよりも高い拡散領域２ｂとを含む。光入射層３は、結晶シリコン基板１の受光面１ａ上に配置され、太陽光の入射方向へ突出した凹部３ａを含む凹凸構造を有する。電極４は、光入射層３を貫通し、拡散領域２ｂに接して配置される。パッシベーション膜５は、結晶シリコン基板１の裏面に接して配置される。電極６は、結晶シリコン基板１の裏面およびパッシベーション膜５に接して配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる半導体基板と、
前記半導体基板の受光面上に形成され、光入射側の表面が太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造になっている光入射層と、
前記半導体基板の受光面側または前記受光面と反対側に配置された接合部とを備える光電変換素子。
【請求項２】
前記光入射層は、前記半導体基板の受光面に接して形成され、光入射側の表面が前記凹凸構造になっているパッシベーション膜からなる、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記光入射層は、
前記半導体基板の受光面に接して形成されたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜に接して形成された反射防止膜とを含み、
前記反射防止膜の光入射側の表面または前記パッシベーション膜および前記反射防止膜の光入射側の表面が前記凹凸構造になっている、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記光入射層は、前記半導体基板の受光面上に形成され、光入射側の表面が前記凹凸構造になっている反射防止膜からなる、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記接合部は、
前記半導体基板の受光面に接して前記半導体基板中に配置され、第１の導電型を有する拡散領域と、
前記拡散領域に接して前記半導体基板中に配置され、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有するバルク領域とを含む、請求項２または請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記接合部は、
前記半導体基板の受光面と前記光入射層との間に配置され、第１の導電型を有する非晶質膜と、
前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する前記半導体基板とを含む、請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記半導体基板は、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンからなる、請求項５または請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記半導体基板は、単結晶シリコンからなり、
前記接合部は、
前記半導体基板の受光面と反対側の表面に接して前記半導体基板中に配置され、第１の導電型を有する第１の拡散領域と、
前記半導体基板の受光面と反対側の表面に接して前記半導体基板中に配置されるとともに、前記半導体基板の面内方向において前記第１の拡散領域に隣接して配置され、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第２の拡散領域と、
前記第１および第２の拡散領域に接して前記半導体基板中に配置され、前記第２の導電型を有するバルク領域とを含む、請求項２または請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記半導体基板は、単結晶シリコンからなり、
前記接合部は、
前記半導体基板の受光面と反対側に配置され、第１の導電型を有する第１の非晶質膜と、
前記半導体基板の受光面と反対側に配置されるとともに、前記半導体基板の面内方向において前記第１の非晶質膜に隣接して配置され、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第２の非晶質膜と、
前記第２の導電型を有する前記半導体基板とを含む、請求項２または請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記第１の導電型は、ｐ型であり、
前記第２の導電型は、ｎ型である、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記第１の導電型は、ｎ型であり、
前記第２の導電型は、ｐ型である、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる半導体基板の受光面上に光入射層を形成する第１の工程と、
前記光入射層の光入射側の表面に太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造を形成する第２の工程と、
前記半導体基板の受光面側または前記受光面と反対側に接合部を形成する第３の工程とを備える光電変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の工程において、前記半導体基板の受光面に接してパッシベーション膜を形成する、請求項１２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の工程は、
前記半導体基板の受光面に接してパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に接して反射防止膜を形成する工程とを含み、
前記第２の工程において、前記反射防止膜の光入射側の表面または前記パッシベーション膜および前記反射防止膜の光入射側の表面を凹凸化する、請求項１２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の工程において、前記半導体基板の受光面上に反射防止膜を形成する、請求項１２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第３の工程において、前記半導体基板の受光面に接して、第１の導電型を有する拡散領域を前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する前記半導体基板中に形成し、
前記第１および第２の工程は、前記第３の工程の後に実行される、請求項１３または請求項１４に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第３の工程において、第１の導電型を有する前記半導体基板の受光面上に前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する非晶質膜を堆積し、
前記第１および第２の工程は、前記第３の工程の後に実行される、請求項１５に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１８】
前記半導体基板は、単結晶シリコンからなり、
前記第３の工程は、
第１の導電型を有する前記半導体基板の受光面と反対側の表面に接して、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第１の拡散領域を前記半導体基板中に形成する工程と、
前記半導体基板の受光面と反対側の表面に接し、かつ、前記半導体基板の面内方向において前記第１の拡散領域に隣接して、前記第１の導電型を有する第２の拡散領域を前記半導体基板中に形成する工程とを含む、請求項１３または請求項１４に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１９】
前記半導体基板は、単結晶シリコンからなり、
前記第３の工程は、
第１の導電型を有する前記半導体基板の受光面と反対側に、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第１の非晶質膜を堆積する工程と、
前記半導体基板の面内方向において前記第１の非晶質膜に隣接して前記半導体基板の受光面と反対側に、前記第１の導電型を有する第２の非晶質膜を堆積する工程とを含む、請求項１３または請求項１４に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板の受光面に凹凸構造を形成した太陽電池が知られている（特許文献１）。
【０００３】
この太陽電池は、シリコン基板と、ｎ型拡散層と、ｐ＋型拡散層と、パッシベーション膜と、絶縁膜と、第１および第２の電極とを備える。ｎ型拡散層は、シリコン基板の受光面に形成される。パッシベーション膜は、ｎ型拡散層を覆うように配置される。第１の電極は、パッシベーション膜を貫通してｎ型拡散層中のｎ＋＋型拡散層に接続される。
【０００４】
絶縁膜は、シリコン基板の受光面と反対側の裏面に接して形成される。ｐ＋型拡散層は、シリコン基板の受光面と反対側の裏面の一部に形成される。第２の電極は、絶縁膜を貫通してｐ＋型拡散層に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４２２１０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、従来の太陽電池においては、シリコン基板の受光面側に凹凸構造が形成されるため、太陽電池の製造プロセスにおいてシリコン基板の受光面の洗浄不足が発生するとともに、均一な拡散層の形成が困難であり、シリコン基板とパッシベーション膜との界面の面積増加に伴うキャリアの再結合が増加する。その結果、太陽電池の特性が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の実施の形態によれば、変換効率を向上可能な光電変換素子を提供する。
【０００８】
また、この発明の実施の形態によれば、変換効率を向上可能な光電変換素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の実施の形態によれば、光電変換素子は、半導体基板と、光入射層と、接合部とを備える。半導体基板は、受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる。光入射層は、半導体基板の受光面上に形成され、光入射側の表面が太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造になっている。接合部は、半導体基板の受光面側または受光面と反対側に配置される。
【００１０】
また、この発明の実施の形態によれば、光電変換素子の製造方法は、受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる半導体基板の受光面上に光入射層を形成する第１の工程と、光入射層の光入射側の表面に太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造を形成する第２の工程と、半導体基板の受光面側または受光面と反対側に接合部を形成する第３の工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の実施の形態による光電変換素子においては、光入射層が半導体基板の受光面上に形成されており、光入射層の光入射側の表面が、太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造になっている。そして、半導体基板の受光面には、凹凸構造が形成されていない。その結果、光電変換素子の製造プロセスにおいて、半導体基板の受光面が十分に洗浄される。また、光入射層と半導体基板との界面の面積が半導体基板の受光面を凹凸化した場合よりも小さくなり、光入射層と半導体基板の受光面との界面におけるキャリアの再結合が抑制される。更に、接合部が半導体基板の受光面側に配置される場合、接合部を形成するための拡散領域または半導体薄膜が均一に形成される。
【００１２】
従って、光電変換素子の変換効率を向上できる。
【００１３】
また、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、受光面に凹凸構造が形成されていない半導体基板の受光面上に光入射層を形成する工程と、光入射層の光入射側の表面に太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造を形成する工程と、半導体基板の受光面側または受光面と反対側に接合部を形成する工程とを備える。その結果、光電変換素子の製造プロセスにおいて、半導体基板の受光面が十分に洗浄される。また、光入射層と半導体基板との界面の面積が半導体基板の受光面を凹凸化した場合よりも小さくなり、光入射層と半導体基板の受光面との界面におけるキャリアの再結合が抑制される。更に、接合部が半導体基板の受光面側に配置される場合、接合部を形成するための拡散領域または半導体薄膜が均一に形成される。
【００１４】
従って、光電変換素子の変換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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に示す光入射層の具体例を示す断面図である。
【図３】図１に示す光入射層の平面図である。
【図４】実施例１における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図５】図４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６】図４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７】図４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８】実施例２における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図９】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１０】実施例３における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１１】図１０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１２】図１０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１３】図１０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１４】図１０に示す光電変換素子の製造方法を示す第４の工程図である。
【図１５】実施例４における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１６】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１７】実施例５における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１８】図１７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１９】図１７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２０】実施例６における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図２１】実施の形態４による光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図２２】実施例７における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図２３】図２２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２４】図２２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２５】図２２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２６】図２２に示す光電変換素子の製造方法を示す第４の工程図である。
【図２７】実施例８におけ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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。更に、「結晶シリコン」とは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを言う。
【００１８】
［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１０は、結晶シリコン基板１と、光入射層３と、電極４，６と、パッシベーション膜５とを備える。
【００１９】
結晶シリコン基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板またはｐ型単結晶シリコン基板からなる。また、結晶シリコン基板１は、ｎ型多結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板からなる。
【００２０】
ｎ型単結晶シリコン基板およびｐ型単結晶シリコン基板の各々は、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、ｎ型単結晶シリコン基板およびｐ型単結晶シリコン基板の各々は、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。ｎ型多結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板についても、面方位を除いて同様である。
【００２１】
そして、結晶シリコン基板１は、受光面１ａに凹凸構造が形成されていない。また、結晶シリコン基板１は、受光面１ａに接して拡散領域２を含む。拡散領域２は、結晶シリコン基板１と反対の導電型を有し、深さは、例えば、２００ｎｍである。拡散領域２は、拡散領域２ａ，２ｂからなる。拡散領域２ｂのドーパント濃度は、拡散領域２ａのドーパント濃度よりも高い。例えば、拡散領域２ａは、１×１０１９ｃｍ−３のドーパント濃度を有し、拡散領域２ｂは、１×１０２０ｃｍ−３のドーパント濃度を有する。
【００２２】
光入射層３は、結晶シリコン基板１の受光面１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層３においては、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部３ａを含む凹凸構造が光入射側の表面に形成されている。この凹凸構造は、所謂、「ハニカムテクスチャ」と呼ばれるものである。そして、凹部３ａは、結晶シリコン基板１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。
【００２３】
電極４は、光入射層３を貫通し、結晶シリコン基板１の拡散領域２ｂに接して形成される。そして、電極４は、例えば、銀（Ａｇ）からなる。
【００２４】
パッシベーション膜５は、結晶シリコン基板１の他方の面（＝受光面１ａと反対側の表面）に接して形成される。パッシベーション膜５は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００２５】
電極６は、結晶シリコン基板１およびパッシベーション膜５に接して形成される。そして、電極６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる。
【００２６】
図２は、図１に示す光入射層３の具体例を示す断面図である。図２を参照して、光入射層３は、光入射層３１〜３３のいずれかからなる。
【００２７】
図２の（ａ）を参照して、光入射層３１は、パッシベーション膜３１１からなる。パッシベーション膜３１１は、例えば、ＳｉＯ２からなり、例えば、数μｍの膜厚を有する。そして、パッシベーション膜３１１は、凹部３ａと同じ形状および同じサイズを有する凹部３１１ａを光入射側の表面に有する。
【００２８】
図２の（ｂ）を参照して、光入射層３２は、反射防止膜３２１からなる。反射防止膜３２１は、例えば、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）またはＳｉＯ２からなり、例えば、数μｍの膜厚を有する。そして、反射防止膜３２１は、凹部３ａと同じ形状および同じサイズを有する凹部３２１ａを光入射側の表面に有する。
【００２９】
図２の（ｃ）を参照して、光入射層３３は、パッシベーション膜３３１と、反射防止膜３３２とからなる。パッシベーション膜３３１は、例えば、ＳｉＯ２からなり、例えば、１μｍ〜２μｍの膜厚を有する。反射防止膜３３２は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２からなり、例えば、１μｍ〜２μｍの膜厚を有する。この場合、パッシベーション膜３３１の膜厚は、反射防止膜３３２の膜厚と同じであっても異なっていてもよい。そして、反射防止膜３３２は、凹部３ａと同じ形状および同じサイズを有する凹部３３２ａを光入射側の表面に有する。そして、光入射層３３においては、パッシベーション膜３３１が結晶シリコン基板１の受光面１ａに接して形成される。
【００３０】
なお、光入射層３３においては、パッシベーション膜３３１まで到達するように凹部が形成されていてもよい。この場合、パッシベーション膜３３１および反射防止膜３３２の両方が凹凸化されることになる。
【００３１】
図３は、図１に示す光入射層３の平面図である。図３の（ａ）を参照して、凹部３ａは、線３ｂと線３ｂとの間に形成される。そして、線３ｂは、円または円弧の形状を有する。従って、凹部３ａは、同心円状に配置される。
【００３２】
図３の（ｂ）を参照して、凹部３ａは、線３ｃと線３ｃとの間に形成される。そして、線３ｃは、直線の形状を有し、光入射層３の平面形状である四角形の２辺に沿って配置される。従って、凹部３ａは、ストライプ状に配置される。
【００３３】
なお、図３の（ｂ）においては、線３ｃは、図３の紙面において縦方向に沿って配置されているが、実施の形態１においては、これに限らず、線３ｃは、図３の紙面において横方向に沿って配置されていてもよい。
【００３４】
また、線３ｃは、光入射層３の平面形状である四角形の２辺に平行に配置されているが、実施の形態１においては、これに限らず、線３ｃは、四角形の辺と任意の角度を成す方向に沿って配置されていてもよい。
【００３５】
図３の（ｃ）を参照して、凹部３ａは、２つの線３ｃと２つの線３ｄとによって囲まれた領域に形成される。そして、線３ｃ，３ｄの各々は、直線の形状を有し、線３ｃは、光入射層３の平面形状である四角形の２辺に沿って配置され、線３ｄは、光入射層３の平面形状である四角形の他の２辺に沿って配置される。従って、凹部３ａは、メッシュ状に配置される。
【００３６】
なお、線３ｃ，３ｄの各々は、光入射層３の平面形状である四角形の２辺に平行に配置されているが、実施の形態１においては、これに限らず、線３ｃ，３ｄの各々は、四角形の辺と任意の角度を成す方向に沿って配置されていてもよい。
【００３７】
このように、凹部３ａは、同心円状、ストライプ状およびメッシュ状のいずれかのパターンに配置される。
【００３８】
上述したように、結晶シリコン基板１の受光面１ａには、凹凸構造が形成されていないので、拡散領域２が均一に形成される。また、光入射層３がパッシベーション膜を含む場合、パッシベーション膜と結晶シリコン基板１との界面の面積は、結晶シリコン基板１の受光面１ａを凹凸化した場合よりも小さくなるため、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。更に、光電変換素子１０の製造プロセス中において、結晶シリコン基板１の受光面を十分に洗浄できる。
【００３９】
従って、光電変換素子１０の変換効率を向上できる。
【００４０】
以下、光電変換素子１０の実施例について説明する。
【００４１】
（実施例１）
図４は、実施例１における光電変換素子の構成を示す断面図である。図４を参照して、光電変換素子１０Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板１１と、光入射層１３と、電極１４，１６と、パッシベーション膜１５とを備える。
【００４２】
ｎ型単結晶シリコン基板１１は、（１００）の面方位および０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｎ型単結晶シリコン基板１１の厚みは、例えば、２００μｍである。
【００４３】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板１１は、受光面１１ａに凹凸構造が形成されていない。また、ｎ型単結晶シリコン基板１１は、受光面１１ａに接してｐ型拡散領域１２を含む。ｐ型拡散領域１２は、ｎ型単結晶シリコン基板１１と反対の導電型であるｐ型の導電型を有し、例えば、ボロン（Ｂ）をドーパントとして含む。そして、ｐ型拡散領域１２の深さは、例えば、２００ｎｍである。
【００４４】
ｐ型拡散領域１２は、ｐ型拡散領域１２ａ，１２ｂからなる。ｐ型拡散領域１２ｂのＢ濃度は、ｐ型拡散領域１２ａのＢ濃度よりも高い。例えば、ｐ型拡散領域１２ａは、１×１０１９ｃｍ−３のＢ濃度を有し、ｐ型拡散領域１２ｂは、１×１０２０ｃｍ−３のＢ濃度を有する。
【００４５】
光入射層１３は、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層１３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部１３ａを含む凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部１３ａは、ｎ型単結晶シリコン基板１１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。更に、光入射層１３は、上述した光入射層３１〜３３（図２参照）のいずれかからなる。
【００４６】
電極１４は、光入射層１３を貫通し、ｎ型単結晶シリコン基板１１のｐ型拡散領域１２ｂに接して形成される。そして、電極１４は、例えば、Ａｇからなる。
【００４７】
パッシベーション膜１５は、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面（＝受光面１１ａと反対側の表面）に接して形成される。パッシベーション膜１５は、ＳｉＯ２からなり、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００４８】
電極１６は、ｎ型単結晶シリコン基板１１およびパッシベーション膜１５に接して形成される。そして、電極１６は、例えば、Ａｌからなる。
【００４９】
図５から図７は、それぞれ、図４に示す光電変換素子１０Ａの製造方法を示す第１から第３の工程図である。
【００５０】
光電変換素子１０Ａの製造が開始されると、シリコンインゴットをスライスしてｎ型単結晶シリコン基板を作製し、その作製したｎ型単結晶シリコン基板をフッ酸と硝酸との混合液によってエッチングし、スライスによるダメージ層を除去する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１１が準備される（図５の工程（ａ）参照）。
【００５１】
そして、ＡＰＣＶＤ（Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition）法によって、ＳｉＯ２からなるパッシベーション膜２１をｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面（受光面１１ａと反対側の表面）に形成する（図５の工程（ｂ）参照）。
【００５２】
その後、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａにポリボロンフィルム（ＰＢＦ）を塗布し、石英炉内で加熱し、Ｂをｎ型単結晶シリコン基板１１中へ拡散させる。この場合、拡散温度は、例えば、９１０℃であり、拡散時間は、例えば、３０分である。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａ側にｐ型拡散領域２２が形成される（図５の工程（ｃ）参照）。
【００５３】
引き続いて、ＡＰＣＶＤ法によってシリコン酸化膜２３をｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａに形成する（図５の工程（ｄ）参照）。
【００５４】
そして、エッチングペーストを用いてシリコン酸化膜２３の一部を除去し、シリコン酸化膜２４を形成する（図５の工程（ｅ）参照）。
【００５５】
その後、シリコン酸化膜２４の開口部にポリボロンフィルム（ＰＢＦ）を塗布し、石英炉内で加熱し、Ｂをｎ型単結晶シリコン基板１１のｐ型拡散領域２２中へ拡散させる。この場合、拡散温度は、例えば、９１０℃であり、拡散時間は、例えば、３０分である。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａ側にｐ型拡散領域１２が形成される（図５の工程（ｆ）参照）。
【００５６】
そして、フッ酸を用いてシリコン酸化膜２４を除去する（図６の工程（ｇ）参照）。引き続いて、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなるパッシベーション膜２５をｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａ上に形成する（図６の工程（ｈ）参照）。その後、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる反射防止膜２６をパッシベーション膜２５上に堆積する（図６の工程（ｉ）参照）。この場合、反射防止膜２６の膜厚は、例えば、５μｍである。
【００５７】
このように、工程（ｈ）においてパッシベーション膜２５を形成する前に工程（ｇ）においてフッ酸でシリコン酸化膜２４を除去することによって、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａが水素原子（Ｈ）によって終端され、工程（ｈ）においてＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなるパッシベーション膜２５を形成することによって、パッシベーション膜２５（＝ＳｉＯ２）とｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａとの界面準位密度が１０１０ｃｍ−２台まで低下し、パッシベーション膜２５（＝ＳｉＯ２）とｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａとの界面におけるキャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。
【００５８】
引き続いて、レーザ光を反射防止膜２６に照射し、反射防止膜２６の表面を荒らし、表面に凹部２７ａを有する反射防止膜２７を形成する（図６の工程（ｊ）参照）。この場合、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＮｄ：ＹＶＯレーザのレーザ光を用いる。このレーザ光は、５３２ｎｍの波長、５ｋＨｚの発振周波数および０．１〜０．５Ｗのパワーを有する。そして、レーザ光を走査して図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかのパターンからなる凹部２７ａを形成する。なお、図３の（ｃ）に示すメッシュ状のパターンからなる凹部２７ａを形成する場合、上下左右５μｍ間隔でレーザ光を照射し、または一定の間隔（５μｍピッチ）でレーザ光を格子状に走査する。
【００５９】
工程（ｊ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板１１をフッ酸に浸漬し、残渣の除去と反射防止膜２７のエッチングとを行う。これによって、反射防止膜２８が形成される。そして、パッシベーション膜２５および反射防止膜２８は、上述した光入射層１３を構成し、光入射層１３は、サイズが３〜５μｍである凹部１３ａを光入射側の表面に有する（図６の工程（ｋ）参照）。
【００６０】
そして、フォトリソグラフィおよびエッチングによって光入射層１３およびパッシベーション膜１６にそれぞれスルーホール２９，３０を形成する（図７の工程（ｌ）参照）。
【００６１】
その後、Ａｇペーストをスルーホール２９に印刷して焼結し、電極１４を形成する。また、ｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面にＡｌを蒸着して電極１６を形成する。これによって、光電変換素子１０Ａが完成する（図７の工程（ｍ）参照）。
【００６２】
なお、光入射層１３がパッシベーション膜のみ、または反射防止膜のみからなる場合、工程（ｈ）において、膜厚が５μｍ程度のパッシベーション膜または反射防止膜がｎ型単結晶シリコン基板１１のｐ型拡散領域１２上に堆積され、工程（ｉ）において、反射防止膜２６が形成されない。そして、工程（ｊ），（ｋ）において、パッシベーション膜または反射防止膜が上述した方法によってエッチングされ、凹部１３ａを有する光入射膜１３が形成される。
【００６３】
光電変換素子１０Ａにおいては、太陽光は、光入射層１３側から光電変換素子１０Ａに照射される。そして、太陽光は、ハニカムテクスチャによって反射が抑制され、光入射層１３を介してｎ型単結晶シリコン基板１１へ入射する。
【００６４】
そうすると、ｎ型単結晶シリコン基板１１中で正孔および電子が光励起される。そして、光励起された正孔は、ｐ型拡散領域１２ａ，１２ｂとｎ型単結晶シリコン基板１１のバルク領域（＝ｎ型単結晶シリコン基板１１のｐ型拡散領域１２ａ，１２ｂ以外の領域）とによって形成されるｐ／ｎ接合の方向へ拡散によって移動し、ｐ／ｎ接合による内部電界によってｐ型拡散領域１２ａ，１２ｂへ到達する。ｐ型拡散領域１２ａに到達した正孔は、ｐ型拡散領域１２ａと光入射層１３との界面で再結合が抑制され、拡散によってｐ型拡散領域１２ｂへ到達する。このように、光入射層１３は、ｎ型単結晶シリコン基板１１の表面に対してパッシベーション膜として機能する。そして、正孔は、ｐ型拡散領域１２ｂから電極１４に到達する。
【００６５】
一方、光励起された電子は、拡散によってｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面側へ移動する。そして、ｎ型単結晶シリコン基板１１とパッシベーション膜１５との界面へ到達した電子は、再結合が抑制され、拡散によって電極１６に到達する。電極１６に到達した電子は、電極１６から負荷を介して電極１４に到達し、正孔と再結合する。
【００６６】
上述したように、光電変換素子１０Ａは、凹凸構造が表面に形成されていないｎ型単結晶シリコン基板１１を用いて製造される。その結果、ｐ型拡散領域１２が均一に形成される。また、光電変換素子１０Ａの製造プロセスにおいて、ｎ型単結晶シリコン基板１１の受光面１１ａが十分に洗浄される。更に、光入射層１３のパッシベーション膜２５とｎ型単結晶シリコン基板１１との界面の面積が小さくなり、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。
【００６７】
従って、光電変換素子１０Ａの変換効率を向上できる。
【００６８】
なお、光電変換素子１０Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板１１に代えてｎ型多結晶シリコン基板を備えていてもよい。ｎ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有し、例えば、２００μｍの厚みを有する。
【００６９】
また、光電変換素子１０Ａにおいては、電極１６に接するように、ＢＳＦ（Back Surface Filed）用のＰを高濃度（１×１０２０ｃｍ−３程度）に含む高濃度拡散領域をｎ型単結晶シリコン基板１１の一部に形成してもよい。
【００７０】
（実施例２）
図８は、実施例２における光電変換素子の構成を示す断面図である。図８を参照して、光電変換素子１０Ｂは、ｐ型単結晶シリコン基板５１と、光入射層５３と、電極５４，５６と、パッシベーション膜５５とを備える。
【００７１】
ｐ型単結晶シリコン基板５１は、（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５１の厚みは、例えば、２００μｍである。また、ｐ型単結晶シリコン基板５１は、受光面５１ａに接してｎ型拡散領域５２を有する。ｎ型拡散領域５２は、ｐ型単結晶シリコン基板５１と反対の導電型であるｎ型の導電型を有し、例えば、リン（Ｐ）をドーパントとして含む。そして、ｎ型拡散領域５２の深さは、例えば、２００ｎｍである。
【００７２】
ｎ型拡散領域５２は、ｎ型拡散領域５２ａ，５２ｂからなる。ｎ型拡散領域５２ｂのＰ濃度は、ｎ型拡散領域５２ａのＰ濃度よりも高い。そして、例えば、ｎ型拡散領域５２ａは、１×１０１９ｃｍ−３のＰ濃度を有し、ｎ型拡散領域５２ｂは、１×１０２０ｃｍ−３のＰ濃度を有する。
【００７３】
光入射層５３は、ｐ型単結晶シリコン基板５１の受光面５１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層５３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部５３ａを含む凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部５３ａは、ｐ型単結晶シリコン基板５１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。更に、光入射層５３は、上述した光入射層３１〜３３（図２参照）のいずれかからなる。
【００７４】
電極５４は、光入射層５３を貫通し、ｐ型単結晶シリコン基板５１のｎ型拡散領域５２ｂに接して形成される。そして、電極５４は、例えば、Ａｇからなる。
【００７５】
パッシベーション膜５５は、ｐ型単結晶シリコン基板５１の裏面（＝受光面５１ａと反対側の表面）に接して形成される。そして、パッシベーション膜５５は、ＳｉＯ２からなり、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００７６】
電極５６は、ｐ型単結晶シリコン基板５１およびパッシベーション膜５５に接して形成される。そして、電極５６は、例えば、Ａｌからなる。
【００７７】
光電変換素子１０Ｂは、図５から図７に示す工程（ａ）〜工程（ｍ）に従って製造される。この場合、工程（ｃ）〜（ｆ）において、ｎ型拡散領域５２ａ，５２ｂが形成される。そして、Ｐの拡散源として、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）が用いられ、ｐ型単結晶シリコン基板５１をＰＯＣｌ３の雰囲気の石英炉に入れて加熱し、ｐ型単結晶シリコン基板５１中へＰを拡散し、ｎ型拡散領域５２を形成する。このとき、拡散温度は、例えば、８９０℃であり、拡散時間は、例えば、２０分である。
【００７８】
また、工程（ｈ）〜（ｋ）において、パッシベーション膜、反射防止膜、およびパッシベーション膜／反射防止膜のいずれかからなる光入射層が形成される。
【００７９】
光電変換素子１０Ｂにおいては、太陽光は、光入射層５３側から光電変換素子１０Ｂに照射される。そして、太陽光は、ハニカムテクスチャによって反射が抑制され、光入射層５３を介してｐ型単結晶シリコン基板５１へ入射する。
【００８０】
そうすると、ｐ型単結晶シリコン基板５１中で正孔および電子が光励起される。そして、光励起された電子は、ｎ型拡散領域５２ａ，５２ｂとｐ型単結晶シリコン基板５１のバルク領域（＝ｐ型単結晶シリコン基板５１のｎ型拡散領域５２ａ，５２ｂ以外の領域）とによって形成されるｐ／ｎ接合の方向へ拡散によって移動し、ｐ／ｎ接合による内部電界によってｎ型拡散領域５２ａ，５２ｂへ到達する。ｎ型拡散領域５２ａに到達した電子は、ｎ型拡散領域５２ａと光入射層５３との界面で再結合が抑制され、拡散によってｎ型拡散領域５２ｂへ到達する。このように、光入射層５３は、ｐ型単結晶シリコン基板５１の表面に対してパッシベーション膜として機能する。そして、電子は、ｎ型拡散領域５２ｂから電極５４に到達する。
【００８１】
一方、光励起された正孔は、拡散によってｐ型単結晶シリコン基板５１の裏面側へ移動する。ｐ型単結晶シリコン基板５１とパッシベーション膜５５との界面へ到達した正孔は、再結合が抑制され、拡散によって電極５６に到達する。そして、電子は、電極５４から負荷を介して電極５６に到達し、正孔と再結合する。
【００８２】
このように、光電変換素子１０Ｂは、凹凸構造が表面に形成されていないｐ型単結晶シリコン基板５１を用いて製造される。その結果、ｎ型拡散領域５２が均一に形成される。また、光電変換素子１０Ｂの製造プロセスにおいて、ｐ型単結晶シリコン基板５１の受光面５１ａが十分に洗浄される。更に、光入射層５３のパッシベーション膜とｐ型単結晶シリコン基板５１との界面の面積が小さくなり、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。
【００８３】
従って、光電変換素子１０Ｂの変換効率を向上できる。
【００８４】
なお、光電変換素子１０Ｂは、ｐ型単結晶シリコン基板５１に代えてｐ型多結晶シリコン基板を備えていてもよい。ｐ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有し、例えば、２００μｍの厚みを有する。
【００８５】
また、光電変換素子１０Ｂにおいては、電極５６に接するように、ＢＳＦ用のＢを高濃度（１×１０２０ｃｍ−３程度）に含む高濃度拡散領域をｐ型単結晶シリコン基板５１の一部に形成してもよい。
【００８６】
光電変換素子１０Ｂにおけるその他の説明は、光電変換素子１０Ａの説明と同じである。
【００８７】
上述したように、実施の形態１によれば、ｐ／ｎ接合が光入射側に存在する光電変換素子１０は、結晶シリコン基板１の受光面１ａに凹凸構造を有さず、光入射側の表面に凹部１ａを含む凹凸構造を有する光入射層３を備える。そして、ｐ／ｎ接合は、ホモ接合である。その結果、上述したように、拡散領域２が均一に形成され、光電変換素子１０の製造プロセスにおいて、結晶シリコン基板１の受光面１ａが十分に洗浄され、更に、光入射層３がパッシベーション膜を含む場合、パッシベーション膜と結晶シリコン基板１との界面の面積が小さくなり、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。
【００８８】
従って、光電変換素子１０の変換効率を向上できる。
【００８９】
なお、上記においては、レーザ光と、薬品とを用いて凹１２ａ，５２ａを形成すると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、レーザ光のみを用いて凹１２ａ，５２ａを形成してもよい。
【００９０】
［実施の形態２］
図９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９を参照して、実施の形態２による光電変換素子１００は、単結晶シリコン基板６１と、光入射層６３と、酸化膜６４と、電極６５１〜６５ｎとを備える。
【００９１】
単結晶シリコン基板６１は、ｎ型単結晶シリコン基板またはｐ型単結晶シリコン基板からなる。そして、単結晶シリコン基板６１は、受光面６１ａに凹凸構造が形成されていない。
【００９２】
ｎ型単結晶シリコン基板およびｐ型単結晶シリコン基板の各々は、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、ｎ型単結晶シリコン基板およびｐ型単結晶シリコン基板の各々は、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。
【００９３】
また、単結晶シリコン基板６１は、受光面６１ａと反対側に拡散領域６１１〜６１ｎを含む。拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎは、単結晶シリコン基板６１がｎ型の導電型を有する場合、ｎ型の導電型を有し、単結晶シリコン基板６１がｐ型の導電型を有する場合、ｐ型の導電型を有する。拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１は、単結晶シリコン基板６１がｎ型の導電型を有する場合、ｐ型の導電型を有し、単結晶シリコン基板６１がｐ型の導電型を有する場合、ｎ型の導電型を有する。
【００９４】
このように、拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎは、単結晶シリコン基板６１の導電型と同じ導電型を有し、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１は、単結晶シリコン基板６１の導電型と反対の導電型を有する。
【００９５】
拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎおよび拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１は、単結晶シリコン基板６１の面内方向において交互に配置される。
【００９６】
拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎの各々におけるドーパント濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であり、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１の各々におけるドーパント濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３である。
【００９７】
また、拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎおよび拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１の深さは、例えば、２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００９８】
光入射層６３は、単結晶シリコン基板６１の受光面６１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層６３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部６３ａを含む凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部６３ａは、単結晶シリコン基板６１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。また、凹部６３ａは、図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかに示す平面パターンを有する。更に、光入射層６３は、上述した光入射層３１〜３３（図２参照）のいずれかからなる。
【００９９】
酸化膜６４は、単結晶シリコン基板６１の裏面（受光面６１ａと反対側の表面）に接して設けられる。そして、酸化膜６４は、例えば、ＳｉＯ２からなり、その膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１００】
電極６５１〜６５ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。そして、電極６５１，６５３，・・・，６５ｎ−２，６５ｎは、酸化膜６４を介してそれぞれ拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎに接するように形成される。また、電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１は、酸化膜６４を介してそれぞれ拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１に接するように形成される。
【０１０１】
拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎおよび拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１は、図９の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。そして、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１の全体の面積が単結晶シリコン基板６１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎの全体の面積が単結晶シリコン基板６１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０１０２】
このように、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１の面積占有率を拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎの面積占有率よりも大きくするのは、単結晶シリコン基板６１中で光励起された電子および正孔をｐ／ｎ接合によって分離し易くし、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。
【０１０３】
このように、光電変換素子１００は、ホモ接合からなるｐ／ｎ接合を単結晶シリコン基板６１の裏面側に配置した構造からなる。
【０１０４】
光電変換素子１００において、太陽光が光入射層６３側から光電変換素子１００に照射されると、単結晶シリコン基板６１中で電子および正孔が光励起される。
【０１０５】
光励起された電子および正孔は、光入射層６３側へ拡散しても、光入射層６３による単結晶シリコン基板６１のパッシベーション効果によって再結合し難く、拡散領域６１１〜６１ｎ側へ拡散する。
【０１０６】
そして、拡散領域６１１〜６１ｎ側へ拡散した電子および正孔は、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１／単結晶シリコン基板６１（＝ｐ／ｎ接合）による内部電界によって分離され、正孔は、拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１または拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎを介して電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１または電極６５１，６５３，・・・，６５ｎへ到達し、電子は、拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎまたは拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１を介して電極６５１，６５３，・・・，６５ｎまたは電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１へ到達する。
【０１０７】
電極６５１，６５３，・・・，６５ｎまたは電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１へ到達した電子は、電極６５１，６５３，・・・，６５ｎと電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極６５２，６５４，・・・，６５ｎ−１または電極６５１，６５３，・・・，６５ｎへ到達し、正孔と再結合する。
【０１０８】
このように、光電変換素子１００は、単結晶シリコン基板６１中で光励起された電子および正孔を単結晶シリコン基板６１の裏面（＝受光面６１ａと反対側の表面）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。
【０１０９】
上述したように、単結晶シリコン基板６１の受光面６１ａには、凹凸構造が形成されていないので、光入射層６３と単結晶シリコン基板６１との界面の面積は、単結晶シリコン基板６１の受光面６１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。また、光電変換素子１００の製造プロセス中において、単結晶シリコン基板６１の受光面を十分に洗浄できる。
【０１１０】
従って、光電変換素子１００の変換効率を向上できる。
【０１１１】
以下、光電変換素子１００の実施例について説明する。
【０１１２】
（実施例３）
図１０は、実施例３における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１０を参照して、光電変換素子１００Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板７１と、光入射層７３と、酸化膜７４と、電極７５１〜７５ｎとを備える。
【０１１３】
ｎ型単結晶シリコン基板７１は、（１００）の面方位および０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１の厚みは、例えば、２００μｍである。
【０１１４】
また、ｎ型単結晶シリコン基板７１は、受光面７１ａに凹凸構造が形成されていない。そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１は、受光面７１ａ側にｎ型拡散領域７１０を有する。ｎ型拡散領域７１０は、Ｐをドーパントとして含み、表面電界層（ＦＳＦ）として機能する。
【０１１５】
更に、ｎ型単結晶シリコン基板７１は、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１−２，７１ｎと、ｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１とを受光面７１ａと反対の裏面側に含む。ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１は、ｎ型単結晶シリコン基板７１の面内方向において交互に配置される。
【０１１６】
ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１−２，７１ｎの各々におけるＰ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。また、ｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１の各々におけるＢ濃度は、例えば、８×１０１９ｃｍ−３である。
【０１１７】
ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１−２，７ｎの深さは、例えば、２００ｎｍであり、ｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１の深さは、例えば、２００ｎｍである。
【０１１８】
光入射層７３は、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層７３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部７３ａを含む凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部７３ａは、ｎ型単結晶シリコン基板７１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。また、凹部７３ａは、図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかに示す平面パターンを有する。更に、光入射層７３は、上述した光入射層３１〜３３（図２参照）のいずれかからなる。
【０１１９】
電極７５１〜７５ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。そして、電極７５１，７５３，・・・，７５ｎ−２，７５ｎは、酸化膜７４を介してそれぞれｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎに接するように形成される。また、電極７５２，７５４，・・・，７５ｎ−１は、酸化膜７４を介してそれぞれｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１に接するように形成される。
【０１２０】
ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１は、図１０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７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板７１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７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎの全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板７１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０１２１】
ｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１およびｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎの面積占有率がこのような値に設定される理由は、光電変換素子１００において拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１および拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎの面積占有率がそれぞれ６０〜９３％および５〜２０％に設定される理由と同じである。
【０１２２】
図１１から図１４は、それぞれ、図１０に示す光電変換素子１００Ａの製造方法を示す第１から第４の工程図である。
【０１２３】
光電変換素子１００Ａの製造が開始されると、シリコンインゴットをスライスしてｎ型単結晶シリコン基板を作製し、その作製したｎ型単結晶シリコン基板をフッ酸と硝酸との混合液によってエッチングし、スライスによるダメージ層を除去する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板７１が準備される（図１１の工程（ａ）参照）。
【０１２４】
そして、酸素または水蒸気の雰囲気中でｎ型単結晶シリコン基板７１を熱酸化し、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａおよび裏面にそれぞれシリコン酸化膜８１，８２を形成する（図１１の工程（ｂ）参照）。この場合、熱酸化の温度は、例えば、９５０℃であり、酸化時間は、例えば、１０分である。
【０１２５】
その後、エッチングペーストを用いてシリコン酸化膜８２の一部を除去し、シリコン酸化膜８３をｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面に形成する（図１１の工程（ｃ）参照）。これによって、Ｐを拡散するための開口部が形成される。
【０１２６】
引き続いて、ｎ型単結晶シリコン基板７１をオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の雰囲気の石英炉に入れて加熱し、シリコン酸化膜８３の開口部からｎ型単結晶シリコン基板７１中へＰを拡散し、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎを形成する（図１１の工程（ｄ）参照）。この場合、拡散温度は、例えば、８９０℃であり、拡散時間は、例えば、２０分である。
【０１２７】
そして、フッ酸でシリコン酸化膜８１，８３を除去する（図１１の工程（ｅ）参照）。
【０１２８】
その後、酸素または水蒸気の雰囲気中でｎ型単結晶シリコン基板７１を熱酸化し、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａおよび裏面にそれぞれシリコン酸化膜８４，８５を形成する（図１２の工程（ｆ）参照）。この場合、熱酸化の温度は、例えば、９５０℃であり、酸化時間は、例えば、１０分である。また、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎ上のシリコン酸化膜８５の膜厚は、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎ以外の領域上よりも厚くなる。
【０１２９】
そして、フッ酸を用いてエッチバックを行う。このとき、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎのみ、シリコン酸化膜を残し、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎ以外の領域におけるシリコン酸化膜と、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａにおけるシリコン酸化膜８４とを除去する。これによって、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎに接してシリコン酸化膜８６が形成される（図１２の工程（ｇ）参照）。
【０１３０】
引き続いて、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａにＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる保護膜８７を形成する（図１２の工程（ｈ）参照）。
【０１３１】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面にポリボロンフィルム（ＰＢＦ）を塗布し、石英炉内で加熱し、ボロンをｎ型単結晶シリコン基板７１中へ拡散させる。この場合、拡散温度は、例えば、９１０℃であり、拡散時間は、例えば、３０分である。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面側にｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１が形成される（図１２の工程（ｉ）参照）。
【０１３２】
その後、フッ酸でシリコン酸化膜８６，８７を除去する（図１２の工程（ｊ）参照）。
【０１３３】
引き続いて、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる保護膜８８をｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面に形成する（図１３の工程（ｋ）参照）。
【０１３４】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１をオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）の雰囲気の石英炉に入れて加熱し、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａからｎ型単結晶シリコン基板７１中へＰを拡散し、拡散領域７１０を形成する（図１３の工程（ｌ）参照）。この場合、加熱温度は、例えば、７２５℃であり、加熱時間は、例えば、３０分である。また、拡散領域７１０の上にＰＳＧ(Phosphorus Silicate Glass)膜８９が形成される。
【０１３５】
その後、フッ酸でＰＳＧ膜８９および保護膜８８（＝ＳｉＯ２）を除去する（図１３の工程（ｍ）参照）。
【０１３６】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面にＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなるパッシベーション膜９０を形成し、ドライ酸化によってｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａにＳｉＯ２からなるパッシベーション膜９１を形成する（図１３の工程（ｎ）参照）。この場合、ドライ酸化の温度は、例えば、８５０℃であり、酸化時間は、例えば、２４０分である。
【０１３７】
その後、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる反射防止膜９２をパッシベーション膜９１上に形成する（図１３の工程（ｏ）参照）。この場合、反射防止膜９２の膜厚は、例えば、５μｍである。
【０１３８】
引き続いて、レーザ光を反射防止膜９２に照射し、反射防止膜９２の表面を荒らし、表面に凹部９３ａを有する反射防止膜９３を形成する（図１４の工程（ｐ）参照）。この場合、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＮｄ：ＹＶＯレーザのレーザ光を用いる。このレーザ光は、５３２ｎｍの波長、５ｋＨｚの発振周波数および０．１〜０．５Ｗのパワーを有する。そして、レーザ光を走査して図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの平面パターンからなる凹部９３ａを形成する。なお、図３の（ｃ）に示すメッシュ状の平面パターンからなる凹部９３ａを形成する場合、レーザ光を上下左右５μｍ間隔でレーザ光を照射し、または一定の間隔（５μｍピッチ）でレーザ光を格子状に走査する。
【０１３９】
工程（ｐ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板７１をフッ酸に浸漬し、残渣の除去と反射防止膜９３のエッチングとを行う。これによって、反射防止膜９４が形成される。そして、パッシベーション膜９１および反射防止膜９４は、上述した光入射層７３を構成し、光入射層７３は、サイズが３〜５μｍである凹部７３ａを光入射側の表面に有する（図１４の工程（ｑ）参照）。
【０１４０】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面に形成されたｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１に対応するパッシベーション膜９０（＝ＳｉＯ２）の一部をエッチングペーストで除去し、開口部を形成する（図１４の工程（ｒ）参照）。
【０１４１】
その後、金属ペーストをｎ型単結晶シリコン基板７１の裏面に印刷し、焼成する。その結果、開口部を介してｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１に接続された電極７５１〜７５ｎが形成される。これによって、光電変換素子１００Ａが完成する（図１４の工程（ｓ）参照）。
【０１４２】
なお、光入射層７３がパッシベーション膜のみ、または反射防止膜のみからなる場合、工程（ｎ）において、膜厚が５μｍ程度のパッシベーション膜または反射防止膜がｎ型単結晶シリコン基板７１の拡散領域７１０上に堆積され、工程（ｏ）において、反射防止膜９２が形成されない。そして、工程（ｐ），（ｑ）において、パッシベーション膜または反射防止膜が上述した方法によってエッチングされ、凹部７３ａを有する光入射膜７３が形成される。
【０１４３】
光電変換素子１００Ａにおいて、太陽光が光入射層７３側から光電変換素子１００Ａに照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板７１中で電子および正孔が光励起される。
【０１４４】
光励起された電子および正孔は、光入射層７３側へ拡散しても、光入射層７３によるｎ型単結晶シリコン基板７１に対するパッシベーション効果およびｎ型拡散領域７１０による表面電界効果（ＦＳＦ）によって再結合し難く、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１側へ拡散する。
【０１４５】
そして、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎおよびｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１側へ拡散した電子および正孔は、ｐ型拡散領域７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１／ｎ型単結晶シリコン基板７１（＝ｐ／ｎ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７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１を介して電極７５２，７５４，・・・，７５ｎ−１へ到達し、電子は、ｎ型拡散領域７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎを介して電極７５１，７５３，・・・，７５ｎ−２，７５ｎへ到達する。
【０１４６】
電極７５１，７５３，・・・，７５ｎ−２，７５ｎへ到達した電子は、電極７５１，７５３，・・・，７５ｎ−２，７５ｎと電極７５２，７５４，・・・，７５ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極７５２，７５４，・・・，７５ｎ−１へ到達し、正孔と再結合する。
【０１４７】
このように、光電変換素子１００Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板７１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７１の裏面（＝受光面７１ａと反対側の表面）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。
【０１４８】
上述したように、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａには、凹凸構造が形成されていないので、ｎ型拡散領域７１０が均一に形成される。また、光入射層７３のパッシベーション膜９１とｎ型単結晶シリコン基板７１との界面の面積は、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。更に、光電変換素子１００Ａの製造プロセス中において、ｎ型単結晶シリコン基板７１の受光面７１ａを十分に洗浄できる。
【０１４９】
従って、光電変換素子１００Ａの変換効率を向上できる。
【０１５０】
（実施例４）
図１５は、実施例４における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１５を参照して、光電変換素子１００Ｂは、ｐ型単結晶シリコン基板１０１と、光入射層１０３と、酸化膜１０４と、電極１０５１〜１０５ｎとを備える。
【０１５１】
ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、（１００）の面方位および０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。そして、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の厚みは、例えば、２００μｍである。
【０１５２】
また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、受光面１０１ａに凹凸構造が形成されていない。そして、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、受光面１０１ａ側にｐ型拡散領域１０２を有する。ｐ型拡散領域１０２は、Ｂをドーパントとして含み、表面電界層（ＦＳＦ）として機能する。
【０１５３】
更に、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎと、ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１とを受光面１０１ａと反対の裏面側に含む。ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎおよびｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向において交互に配置される。
【０１５４】
ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎの各々におけるＢ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。また、ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１の各々におけるＰ濃度は、例えば、８×１０１９ｃｍ−３である。
【０１５５】
ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎの深さは、例えば、２００ｎｍであり、ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１の深さは、例えば、２００ｎｍである。
【０１５６】
光入射層１０３は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面１０１ａに接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層１０３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部１０３ａを含む凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部１０３ａは、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。また、凹部１０３ａは、図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかに示す平面パターンを有する。更に、光入射層１０３は、上述した光入射層３１〜３３（図２参照）のいずれかからなる。
【０１５７】
電極１０５１〜１０５ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。そして、電極１０５１，１０５３，・・・，１０５ｎ−２，１０５ｎは、酸化膜１０４を介してそれぞれｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎに接するように形成される。また、電極１０５２，１０５４，・・・，１０５ｎ−１は、酸化膜１０４を介してそれぞれｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１に接するように形成される。
【０１５８】
ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎおよびｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１は、図１５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１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−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型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎ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。
【０１５９】
ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１およびｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎの面積占有率がこのような値に設定される理由は、光電変換素子１００において拡散領域６１２，６１４，・・・，６１ｎ−１および拡散領域６１１，６１３，・・・，６１ｎ−２，６１ｎの面積占有率がそれぞれ６０〜９３％および５〜２０％に設定される理由と同じである。
【０１６０】
光電変換素子１００Ｂは、図１１〜図１４に示す工程（ａ）〜工程（ｓ）に従って製造される。この場合、図１１の工程（ｂ）〜図１２の工程（ｊ）において、ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎおよびｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１が形成される。
【０１６１】
また、図１３の工程（ｌ）において、ｐ型拡散領域１０２が形成される。
【０１６２】
更に、図１３の工程（ｎ）〜図１４の工程（ｑ）において、凹部１０３ａを有する凹凸構造（ハニカムテクスチャ）が光入射層１０３の光入射側の表面に形成される。
【０１６３】
光電変換素子１００Ｂにおいては、太陽光が光入射層１０３側から光電変換素子１００Ｂに照射されると、ｐ型単結晶シリコン基板１０１中で電子および正孔が光励起される。
【０１６４】
光励起された電子および正孔は、光入射層１０３側へ拡散しても、光入射層１０３によるｐ型単結晶シリコン基板１０１に対するパッシベーション効果およびｐ型拡散領域１０２による表面電界効果（ＦＳＦ）によって再結合し難く、ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎおよびｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１側へ拡散する。
【０１６５】
そして、ｐ型拡散領域１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎおよびｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１側へ拡散した電子および正孔は、ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１／ｐ型単結晶シリコン基板１０１（＝ｐ／ｎ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１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎを介して電極１０１１，１０１３，・・・，１０５ｎ−２，１０５ｎへ到達し、電子は、ｎ型拡散領域１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１を介して電極１０１２，１０１４，・・・，１０５ｎ−１へ到達する。
【０１６６】
電極１０１２，１０１４，・・・，１０５ｎ−１へ到達した電子は、電極１０１１，１０１３，・・・，１０５ｎ−２，１０５ｎと電極１０１２，１０１４，・・・，１０５ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極１０１１，１０１３，・・・，１０５ｎ−２，１０５ｎへ到達し、正孔と再結合する。
【０１６７】
このように、光電変換素子１００Ｂ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をｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面（＝受光面１０１ａと反対側の表面）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。
【０１６８】
上述したように、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面１０１ａには、凹凸構造が形成されていないので、ｐ型拡散領域１０２が均一に形成される。また、光入射層１０３のパッシベーション膜とｐ型単結晶シリコン基板１０１との界面の面積は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面１０１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。更に、光電変換素子１００Ｂの製造プロセス中において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面１０１ａを十分に洗浄できる。
【０１６９】
従って、光電変換素子１００Ｂの変換効率を向上できる。
【０１７０】
光電変換素子１００Ｂについてのその他の説明は、光電変換素子１００Ａの説明と同じである。
【０１７１】
また、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。
【０１７２】
［実施の形態３］
図１６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１６を参照して、実施の形態３による光電変換素子２００は、結晶シリコン基板１１１と、非晶質膜１１２と、光入射層１１３と、電極１１４，１１６と、パッシベーション膜１１５とを備える。
【０１７３】
結晶シリコン基板１１１は、拡散領域２を含まない点を除いて、上述した結晶シリコン基板１と同じである。
【０１７４】
非晶質膜１１２は、結晶シリコン基板１１１の受光面１１１ａに接して結晶シリコン基板１１１上に配置される。
【０１７５】
非晶質膜１１２は、結晶シリコン基板１１１がｎ型の導電型を有する場合、ｉ型非晶質膜／ｐ型非晶質膜、またはｐ型非晶質膜からなる。非晶質膜１１２がｉ型非晶質膜／ｐ型非晶質膜からなる場合、ｉ型非晶質膜は、結晶シリコン基板１１１の受光面１１１ａに接して配置され、ｐ型非晶質膜は、光入射層１１３に接して配置される。また、非晶質膜１１２がｐ型非晶質膜からなる場合、ｐ型非晶質膜は、結晶シリコン基板１１１および光入射層１１３に接して結晶シリコン基板１１１と光入射層１１３との間に配置される。
【０１７６】
一方、非晶質膜１１２は、結晶シリコン基板１１１がｐ型の導電型を有する場合、ｉ型非晶質膜／ｎ型非晶質膜、またはｎ型非晶質膜からなる。非晶質膜１１２がｉ型非晶質膜／ｎ型非晶質膜からなる場合、ｉ型非晶質膜は、結晶シリコン基板１１１の受光面１１１ａに接して配置され、ｎ型非晶質膜は、光入射層１１３に接して配置される。また、非晶質膜１１２がｎ型非晶質膜からなる場合、ｎ型非晶質膜は、結晶シリコン基板１１１および光入射層１１３に接して結晶シリコン基板１１１と光入射層１１３との間に配置される。
【０１７７】
光入射層１１３は、非晶質膜１１２に接して配置され、例えば、数μｍの膜厚を有する。また、光入射層１１３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ２およびＺｎｏ等の反射防止膜からなる。更に、光入射層１１３は、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部１１３ａを含む凹凸構造が光入射側の表面に形成されている。そして、凹部１１３ａは、結晶シリコン基板１１１の面内方向において、例えば、数μｍの幅を有する。また、凹部１１３ａの平面形状は、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す平面形状のいずれかからなる。
【０１７８】
電極１１４は、光入射層１１３に接して形成される。そして、電極１１４は、例えば、Ａｇからなる。
【０１７９】
パッシベーション膜１１５は、結晶シリコン基板１１１の裏面（＝受光面１１１ａと反対側の表面）に接して形成される。そして、パッシベーション膜１１５は、ＳｉＯ２からなり、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【０１８０】
電極１１６は、結晶シリコン基板１１１の裏面およびパッシベーション膜１１５に接して形成される。そして、電極１１６は、例えば、Ａｌからなる。
【０１８１】
このように、光電変換素子２００は、ヘテロ接合からなるｐ／ｎ接合（またはｐｉｎ接合）を結晶シリコン基板１１１の受光面側に配置した構造からなる。
【０１８２】
上述したように、光電変換素子２００は、凹凸構造が受光面１１１ａに形成されていない結晶シリコン基板１１１を用いて製造される。その結果、非晶質膜１１２が均一に形成される。また、光電変換素子２００の製造プロセスにおいて、結晶シリコン基板１１１の受光面１１１ａが十分に洗浄される。更に、非晶質膜１１２と結晶シリコン基板１１１との界面の面積が小さくなり、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。
【０１８３】
従って、光電変換素子２００の変換効率を向上できる。
【０１８４】
以下、光電変換素子２００の実施例について説明する。
【０１８５】
（実施例５）
図１７は、実施例５における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１７を参照して、光電変換素子２００Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板１２１と、非晶質膜１２２と、光入射層１２３と、電極１２４，１２６と、パッシベーション膜１２５とを備える。非晶質膜１２２は、ｉ型非晶質膜１２２１と、ｐ型非晶質膜１２２２とを含む。
【０１８６】
ｎ型単結晶シリコン基板１２１は、拡散領域１２を含まない点を除いて、上述したｎ型単結晶シリコン基板１１と同じである。
【０１８７】
ｉ型非晶質膜１２２１は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａに接してｎ型単結晶シリコン基板１２１上に配置される。ｉ型非晶質膜１２２１は、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。
【０１８８】
ｐ型非晶質膜１２２２は、ｉ型非晶質膜１２２１に接してｉ型非晶質膜１２２１上に配置される。ｐ型非晶質膜１２２２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１２２２は、例えば、ドーパントとしてＢを含み、Ｂ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３である。
【０１８９】
光入射層１２３は、ｐ型非晶質膜１２２２に接してｐ型非晶質膜１２２２上に配置される。光入射層１２３は、光入射層１１３と同じ材料からなり、数μｍの膜厚を有する。そして、光入射層１２３は、光入射側の表面に凹部１２３ａを含む凹凸構造を有する。凹部１２３ａは、太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有し、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の面内方向において数μｍのサイズを有する。また、凹部１２３ａの平面形状は、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す平面形状のいずれかからなる。
【０１９０】
電極１２４は、光入射層１２３に接して配置される。そして、電極１２４は、例えば、Ａｇからなる。
【０１９１】
パッシベーション膜１２５は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の裏面（受光面１２１ａの反対側の表面）に接して配置される。そして、パッシベーション膜１２５は、例えば、ＳｉＯ２からなる。
【０１９２】
電極１２６は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の裏面およびパッシベーション膜１２５に接して配置される。そして、電極１２６は、例えば、Ａｌからなる。
【０１９３】
図１８および図１９は、それぞれ、図１７に示す光電変換素子２００Ａの製造方法を示す第１および第２の工程図である。
【０１９４】
光電変換素子２００Ａの製造が開始されると、シリコンインゴットをスライスしてｎ型単結晶シリコン基板を作製し、その作製したｎ型単結晶シリコン基板をフッ酸と硝酸との混合液によってエッチングし、スライスによるダメージ層を除去する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１２１が準備される（図１８の工程（ａ）参照）。
【０１９５】
そして、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法によって、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型非晶質膜１２２１をｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａ上に堆積する（図１８の工程（ｂ）参照）。
【０１９６】
この場合、材料ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガスおよび水素（Ｈ２）ガスが用いられ、ＳｉＨ４ガスの流量は、例えば、１０ｓｃｃｍであり、Ｈ２ガスの流量は、例えば、１００ｓｃｃｍである。また、ｉ型ａ−Ｓｉを堆積するときの反応圧力は、例えば、１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲であり、ＲＦパワーは、例えば、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲である。
【０１９７】
工程（ｂ）の後、プラズマＣＶＤ法によって、ｐ型ａ−Ｓｉからなるｐ型非晶質膜１２２２をｉ型非晶質膜１２２１上に堆積する（図１８の工程（ｃ）参照）。
【０１９８】
この場合、材料ガスとして、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、および水素希釈されたジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスが用いられ、ＳｉＨ４ガスの流量は、例えば、２ｓｃｃｍであり、Ｈ２ガスの流量は、例えば、４２ｓｃｃｍであり、Ｂ２Ｈ６ガスの流量は、例えば、１２ｓｃｃｍである。また、ｐ型ａ−Ｓｉを堆積するときの反応圧力は、例えば、１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲であり、ＲＦパワーは、例えば、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲である。なお、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスの濃度は、０．１％である。
【０１９９】
工程（ｃ）の後、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなるパッシベーション膜１２７をｎ型単結晶シリコン基板１２１の裏面に堆積する（図１８の工程（ｄ）参照）。
【０２００】
そして、スパッタリングによってＩＴＯからなる光入射層１２８をｐ型非晶質膜１２２２上に堆積する（図１８の工程（ｅ）参照）。この場合、光入射層１２８の膜厚は、例えば、５μｍである。
【０２０１】
工程（ｅ）の後、図１４の工程（ｐ）と同じ方法によって、レーザ光によって光入射層１２８の表面を荒らし、表面に凹部１２９ａを有する光入射層１２９を形成する（図１９の工程（ｆ）参照）。この場合、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＮｄ：ＹＶＯレーザのレーザ光を用いる。このレーザ光は、５３２ｎｍの波長、５ｋＨｚの発振周波数および０．１〜０．５Ｗのパワーを有する。そして、レーザ光を走査して図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかのパターンからなる凹部１２９ａを形成する。なお、図３の（ｃ）に示すメッシュ状のパターンからなる凹部１２９ａを形成する場合、レーザ光を上下左右５μｍ間隔でレーザ光を照射し、または一定の間隔（５μｍピッチ）でレーザ光を格子状に走査する。
【０２０２】
工程（ｆ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板１２１をフッ酸に浸漬し、残渣の除去と光入射層１２９のエッチングとを行う。これによって、光入射層１２３が形成される。そして、光入射層１２３は、サイズが３〜５μｍである凹部１２３ａを光入射側の表面に有する（図１９の工程（ｇ）参照）。
【０２０３】
その後、エッチングペーストによってパッシベーション膜１２７の一部を除去する（図１９の工程（ｈ）参照）。これによって、パッシベーション膜１２５が形成される。
【０２０４】
そして、電極１２４を光入射層１２３上に形成し、電極１２６をｎ型単結晶シリコン基板１２１の裏面およびパッシベーション膜１２５に接するように形成する。これによって光電変換素子２００Ａが完成する（図１９の工程（ｉ）参照）。
【０２０５】
光電変換素子２００Ａにおいて、太陽光が光入射層１２３側から光電変換素子２００Ａに照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板１２１中で電子および正孔が光励起される。
【０２０６】
光励起された電子および正孔は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１／非晶質膜１２２（ｉ型ａ−Ｓｉ／ｐ型ａ−Ｓｉ）によるｐｉｎ接合によって分離され、正孔は、ｉ型非晶質膜１２２１およびｐ型非晶質膜１２２２を介して光入射層１２３（＝ＩＴＯ）へ到達し、光入射層１２３（＝ＩＴＯ）から電極１２４へ至る。
【０２０７】
一方、電子は、拡散によってｎ型単結晶シリコン基板１２１の裏面側へ移動し、電極１２６へ到達する。
【０２０８】
電極１２６へ到達した電子は、電極１２４と電極１２６との間に接続された負荷を介して電極１２４へ到達し、正孔と再結合する。
【０２０９】
上述したように、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａには、凹凸構造が形成されていないので、非晶質膜１２２が均一に形成される。また、非晶質膜１２２とｎ型単結晶シリコン基板１２１との界面の面積は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。また、ｉ型非晶質膜１２２１は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａに対してパッシベーション膜として機能する。その結果、正孔の再結合が抑制される。更に、光電変換素子２００Ａの製造プロセス中において、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面を十分に洗浄できる。
【０２１０】
従って、光電変換素子２００Ａの変換効率を向上できる。
【０２１１】
なお、光電変換素子２００Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板１２１に代えてｎ型多結晶シリコン基板を備えていてもよい。ｎ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有し、例えば、２００μｍの厚みを有する。
【０２１２】
また、光電変換素子２００Ａにおいては、電極１２６に接するように、ＢＳＦ用のＰを高濃度（１×１０２０ｃｍ−３程度）に含む高濃度拡散領域をｎ型単結晶シリコン基板１２１の一部に形成してもよい。
【０２１３】
更に、ｉ型非晶質膜１２２１は、ｉ型ａ−Ｓｉに限らず、ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−ＳｉＣＮ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２１４】
更に、ｐ型非晶質膜１２２２は、ｐ型ａ−Ｓｉに限らず、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−ＳｉＣＮ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２１５】
この場合、ｐ型ａ−ＳｉＣは、ＳｉＨ４ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＯは、ＳｉＨ４ガス、酸素（Ｏ２）ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＮは、ＳｉＨ４ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＣＮは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｐ型ａ−ＳｉＧｅは、ＳｉＨ４ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、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、プラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２１６】
更に、ｉ型ａ−ＳｉＣは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＯは、ＳｉＨ４ガス、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＮは、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＣＮは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガス、ＮＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｉ型ａ−ＳｉＧｅは、ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、プラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２１７】
なお、ｉ型非晶質膜１２２１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１２１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１２２１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２００Ａにおいては、非晶質膜１２２におけるｉ型非晶質膜１２２１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。
【０２１８】
そこで、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の光学バンドギャップよりも大きい光学バンドギャップを有するｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−ＳｉＣＮ，ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅをｉ型非晶質膜１２２１として用いることにした。
【０２１９】
更に、光電変換素子２００Ａにおいては、非晶質膜１２２は、ｐ型非晶質膜１２２２のみからなっていてもよい。この場合、ｐ型非晶質膜１２２２（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａおよび光入射層１２３に接してｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａと光入射層１２３との間に配置される。そして、ｐ型非晶質膜１２２２（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板１２１の受光面１２１ａに対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子２００Ａにおいては、非晶質膜１２２がｐ型非晶質膜１２２２のみからなる場合も、上述した効果を得ることができる。
【０２２０】
（実施例６）
図２０は、実施例６における光電変換素子の構成を示す断面図である。図２０を参照して、光電変換素子２００Ｂは、ｐ型単結晶シリコン基板１３１と、非晶質膜１３２と、光入射層１３３と、電極１３４，１３６と、パッシベーション膜１３５とを備える。非晶質膜１３２は、ｉ型非晶質膜１３２１と、ｎ型非晶質膜１３２２とを含む。
【０２２１】
ｐ型単結晶シリコン基板１３１は、ｐ型拡散領域５２を含まない点を除いて、上述したｐ型単結晶シリコン基板５１と同じである。
【０２２２】
ｉ型非晶質膜１３２１は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａに接してｐ型単結晶シリコン基板１３１上に配置される。ｉ型非晶質膜１３２１は、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉからなり、膜厚は、例えば、１０ｎｍである。
【０２２３】
ｎ型非晶質膜１３２２は、ｉ型非晶質膜１３２１に接してｉ型非晶質膜１３２１上に配置される。ｎ型非晶質膜１３２２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１３２２は、例えば、ドーパントとしてＰを含み、Ｐ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３である。
【０２２４】
光入射層１３３は、ｎ型非晶質膜１３２２に接してｎ型非晶質膜１３２２上に配置される。光入射層１３３は、光入射層１１３と同じ材料からなり、数μｍの膜厚を有する。そして、光入射層１３３は、光入射側の表面に凹部１３３ａを含む凹凸構造を有する。凹部１３３ａは、太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有し、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の面内方向において数μｍのサイズを有する。また、凹部１３３ａの平面形状は、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す平面形状のいずれかからなる。
【０２２５】
電極１３４は、光入射層１３３に接して配置される。そして、電極１３４は、例えば、Ａｇからなる。
【０２２６】
パッシベーション膜１３５は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の裏面（受光面１３１ａと反対側の表面）に接して配置される。そして、パッシベーション膜１３５は、例えば、ＳｉＯ２からなる。
【０２２７】
電極１３６は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の裏面およびパッシベーション膜１３５に接して配置される。そして、電極１３６は、例えば、Ａｌからなる。
【０２２８】
光電変換素子２００Ｂは、図１８および図１９に示す工程（ａ）〜工程（ｉ）に従って製造される。
【０２２９】
この場合、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型非晶質膜１３２１は、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型非晶質膜１２２１と同じ材料ガスおよび同じ条件を用いてプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２３０】
また、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型非晶質膜１３２２は、２０ｓｃｃｍのＳｉＨ４ガスと、１５０ｓｃｃｍのＨ２ガスと、水素希釈された５０ｓｃｃｍのフォスフィン（ＰＨ３）ガスとを用いてプラズマＣＶＤ法によって形成される。そして、ｎ型ａ−Ｓｉを形成するときの反応圧力は、１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａの範囲であり、ＲＦパワーは、１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲である。
【０２３１】
光電変換素子２００Ｂにおいて、太陽光が光入射層１３３側から光電変換素子２００Ｂに照射されると、ｐ型単結晶シリコン基板１３１中で電子および正孔が光励起される。
【０２３２】
光励起された電子および正孔は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１／非晶質膜１３２（ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型ａ−Ｓｉ）によるｐｉｎ接合によって分離され、電子は、ｉ型非晶質膜１３２１およびｎ型非晶質膜１３２２を介して光入射層１３３（＝ＩＴＯ）へ到達し、光入射層１３３（＝ＩＴＯ）から電極１３４へ至る。
【０２３３】
一方、正孔は、拡散によってｐ型単結晶シリコン基板１３１の裏面側へ移動し、電極１３６へ到達する。
【０２３４】
電極１３４へ到達した電子は、電極１３４と電極１３６との間に接続された負荷を介して電極１３６へ到達し、正孔と再結合する。
【０２３５】
上述したように、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａには、凹凸構造が形成されていないので、非晶質膜１３２が均一に形成される。また、非晶質膜１３２とｐ型単結晶シリコン基板１３１との界面の面積は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。また、ｉ型非晶質膜１３２１は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａに対してパッシベーション膜として機能する。その結果、電子の再結合が抑制される。更に、光電変換素子２００Ｂの製造プロセス中において、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面を十分に洗浄できる。
【０２３６】
従って、光電変換素子２００Ｂの変換効率を向上できる。
【０２３７】
なお、光電変換素子２００Ｂは、ｐ型単結晶シリコン基板１３１に代えてｐ型多結晶シリコン基板を備えていてもよい。ｐ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１．０Ω・ｃｍの比抵抗を有し、例えば、２００μｍの厚みを有する。
【０２３８】
また、光電変換素子２００Ｂにおいては、電極１３６に接するように、ＢＳＦ用のＢを高濃度（１×１０２０ｃｍ−３程度）に含む高濃度拡散領域をｐ型単結晶シリコン基板１３１の一部に形成してもよい。
【０２３９】
更に、ｉ型非晶質膜１３２１は、ｉ型ａ−Ｓｉに限らず、ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−ＳｉＣＮ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２４０】
更に、ｎ型非晶質膜１３２２は、ｎ型ａ−Ｓｉに限らず、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−ＳｉＣＮ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２４１】
この場合、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、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、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、プラズマＣＶＤ法によって形成される。ｎ型ａ−ＳｉＣＮは、ＳｉＨ４ガス、ＣＨ４ガス、ＮＨ３ガス、ＰＨ３ガスおよびＨ２ガスを材料ガスとして、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、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、プラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２４２】
更に、ｉ型ａ−ＳｉＣ等は、上述した各ガスを用いてプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２４３】
なお、ｉ型非晶質膜１３２１としてｉ型ａ−Ｇｅが除外される理由は、ｉ型非晶質膜１２２１としてｉ型ａ−Ｇｅが除外される理由と同じである。
【０２４４】
更に、光電変換素子２００Ｂにおいては、非晶質膜１３２は、ｎ型非晶質膜１３２２のみからなっていてもよい。この場合、ｎ型非晶質膜１３２２（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板１３２１の受光面１３１ａおよび光入射層１３３に接してｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａと光入射層１３３との間に配置される。そして、ｎ型非晶質膜１３２２（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板１３１の受光面１３１ａに対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子２００Ｂにおいては、非晶質膜１３２がｐ型非晶質膜１３２２のみからなる場合も、上述した効果を得ることができる。
【０２４５】
光電変換素子２００Ｂについてのその他の説明は、光電変換素子２００Ａの説明と同じである。
【０２４６】
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。
【０２４７】
［実施の形態４］
図２１は、実施の形態４による光電変換素子の構成を示す断面図である。図２１を参照して、実施の形態４による光電変換素子３００は、単結晶シリコン基板１４１と、光入射層１４２と、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎと、非晶質膜１６１〜１６ｍ，１７１〜１７ｍ−１と、電極１８１〜１８ｎとを備える。
【０２４８】
単結晶シリコン基板１４１は、上述した単結晶シリコン基板６１と同じである。
【０２４９】
光入射層１４２は、単結晶シリコン基板１４１の受光面１４１ａに接して単結晶シリコン基板１４１上に配置される。そして、光入射層１４２は、図２に示す光入射層３１〜３３のいずれかからなり、太陽光の入射方向に突出した半球状の凹部１４２ａを光入射側に有する。凹部１４２ａは、単結晶シリコン基板１４１の面内方向において数μｍのサイズを有する。そして、凹部１４２ａの平面形状は、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す平面形状のいずれかからなる。
【０２５０】
ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎの各々は、単結晶シリコン基板１４１の裏面（受光面１４１ａと反対側の面）に接して設けられる。そして、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎ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。
【０２５１】
非晶質膜１６１〜１６ｍは、単結晶シリコン基板１４１がｎ型の導電型を有する場合、ｎ型の導電型を有し、単結晶シリコン基板１４１がｐ型の導電型を有する場合、ｐ型の導電型を有する。このように、非晶質膜１６１〜１６ｍは、単結晶シリコン基板１４１の導電型と同じ導電型を有する。
【０２５２】
そして、非晶質膜１６１〜１６ｍは、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎに接して設けられる。
【０２５３】
非晶質膜１７１〜１７ｍ−１は、単結晶シリコン基板１４１がｎ型の導電型を有する場合、ｐ型の導電型を有し、単結晶シリコン基板１４１がｐ型の導電型を有する場合、ｎ型の導電型を有する。このように、非晶質膜１７１〜１７ｍは、単結晶シリコン基板１４１の導電型と反対の導電型を有する。
【０２５４】
そして、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１は、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１に接して設けられる。
【０２５５】
電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎは、それぞれ、非晶質膜１６１〜１６ｍに接して設けられる。電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１は、それぞれ、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１に接して設けられる。そして、電極１８１〜１８ｎの各々は、例えば、Ａｇからなる。
【０２５６】
ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎ、非晶質膜１６１〜１６ｍおよび非晶質膜１７１〜１７ｍ−１は、図２１の紙面に垂直な方向において同じ長さを有する。また、非晶質膜１６１〜１６ｍは、単結晶シリコン基板１４１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎの幅と同じ幅を有する。更に、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１は、単結晶シリコン基板１４１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１の幅と同じ幅を有する。そして、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１の全体の面積が単結晶シリコン基板１４１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、非晶質膜１６１〜１６ｍの全体の面積が単結晶シリコン基板１４１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０２５７】
このように、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１の面積占有率を非晶質膜１６１〜１６ｍの面積占有率よりも大きくするのは、単結晶シリコン基板１４１中で光励起された電子および正孔をｐｉｎ接合によって分離し易くし、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。
【０２５８】
上述したように、単結晶シリコン基板１４１の受光面１４１ａには、凹凸構造が形成されていないので、光入射層１４２のパッシベーション膜と単結晶シリコン基板１４１との界面の面積は、単結晶シリコン基板１４１の受光面１４１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。また、光電変換素子３００の製造プロセス中において、単結晶シリコン基板１４１の受光面１４１ａを十分に洗浄できる。
【０２５９】
従って、光電変換素子３００の変換効率を向上できる。
【０２６０】
なお、光電変換素子３００は、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎを備えていなくてもよい。この場合、非晶質膜１６１〜１６ｍおよび非晶質膜１７１〜１７ｍ−１は、単結晶シリコン基板１４１の裏面に接して形成される。従って、光電変換素子３００は、ヘテロ接合からなるｐ／ｎ接合を単結晶シリコン基板１４１の裏面側に配置した構造からなる。
【０２６１】
以下、光電変換素子３００の実施例について説明する。
【０２６２】
（実施例７）
図２２は、実施例７における光電変換素子の構成を示す断面図である。図２２を参照して、光電変換素子３００Ａは、図２１に示す光電変換素子３００の単結晶シリコン基板１４１をｎ型単結晶シリコン基板２０１に代え、非晶質膜１６１〜１６ｍをｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍに代え、非晶質膜１７１〜１７ｍ−１をｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１に代えたものであり、その他は、光電変換素子３００と同じである。
【０２６３】
ｎ型単結晶シリコン基板２０１は、上述したｎ型単結晶シリコン基板１２１と同じである。
【０２６４】
ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍは、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎに接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ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。
【０２６５】
ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１は、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１に接して配置される。そして、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−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。
【０２６６】
光電変換素子３００Ａにおいては、光入射層１４２は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の受光面２０１ａに接して配置される。また、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎは、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面（＝受光面２０１ａと反対側の表面）に接して配置される。更に、電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎは、それぞれ、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍに接して配置され、電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１は、それぞれ、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１に接して配置される。
【０２６７】
ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎ、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍおよびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１は、図２２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２１１〜２１ｍは、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎの幅と同じ幅を有する。更に、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１の幅と同じ幅を有する。そして、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板２０１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２１１〜２１ｍの全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板２０１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【０２６８】
このように、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１の面積占有率をｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ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２０１中で光励起された電子および正孔をｐｉｎ接合によって分離し易くし、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。
【０２６９】
図２３から図２６は、それぞれ、図２２に示す光電変換素子３００Ａの製造方法を示す第１から第４の工程図である。
【０２７０】
光電変換素子３００Ａの製造が開始されると、シリコンインゴットをスライスしてｎ型単結晶シリコン基板を作製し、その作製したｎ型単結晶シリコン基板をフッ酸と硝酸との混合液によってエッチングし、スライスによるダメージ層を除去する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板２０１が準備される（図２３の工程（ａ）参照）。
【０２７１】
そして、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２２０およびｎ型ａ−Ｓｉ膜２３０をｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面（受光面２０１ａと反対側の表面）上にプラズマＣＶＤ法によって順次積層する（図２３の工程（ｂ），（ｃ）参照）。この場合、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２２０およびｎ型ａ−Ｓｉ膜２３０の各々は、例えば、１０ｎｍの膜厚を有する。また、ｉ型ａ−Ｓｉ膜２２０の形成条件は、ＳｉＨ４ガスの流量が１０ｓｃｃｍであり、Ｈ２ガスの流量が１００ｓｃｃｍであり、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーが１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２であり、反応圧力が１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａである。また、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２３０の形成条件は、ＳｉＨ４ガスの流量が２０ｓｃｃｍであり、Ｈ２ガスの流量が１５０ｓｃｃｍであり、ＰＨ３ガスの流量が１００ｓｃｃｍであり、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーが１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２であり、反応圧力が１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａである。なお、ＰＨ３ガスは、Ｈ２ガスによって希釈されており、その濃度は、０．２％である。
【０２７２】
工程（ｃ）の後、ｎ型ａ−Ｓｉ膜２３０の全面にレジストを塗布し、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２４０を形成する（図２３の工程（ｄ）参照）。
【０２７３】
そして、レジストパターン２４０をマスクとしてｎ型ａ−Ｓｉ膜２３０をエッチングする。これによって、ｎ型非晶質膜２３１〜２３ｍが形成される（図２３の工程（ｅ）参照）。
【０２７４】
その後、レジストパターン２４０／ｎ型非晶質膜２３１〜２３ｍ／ｎ型単結晶シリコン基板２０１をフッ酸で洗浄し、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０をｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面（受光面２０１ａと反対側の表面）上にプラズマＣＶＤ法によって形成する（図２４の工程（ｆ）参照）。この場合、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２６０がレジストパターン２４０上に形成される。また、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０，２６０の形成条件は、ＳｉＨ４ガスの流量が２ｓｃｃｍであり、Ｈ２ガスの流量が４２ｓｃｃｍであり、Ｂ２Ｈ６ガスの流量が１２ｓｃｃｍであり、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーが１６〜８０ｍＷ／ｃｍ２であり、反応圧力が１３．３Ｐａ〜６６５Ｐａである。
【０２７５】
そして、レジストパターン２４０を除去する。この場合、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２６０は、リフトオフによって除去される（図２４の工程（ｇ）参照）。
【０２７６】
引き続いて、ｎ型非晶質膜２３１〜２３ｍおよびｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０の全面にレジストを塗布し、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２７０を形成する（図２４の工程（ｈ）参照）。この場合、ｎ型非晶質膜２３１〜２３ｍ上のレジストパターン２７０は、ｎ型非晶質膜２３１〜２３ｍと同じ幅を有し、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０上のレジストパターン２７０は、ｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０よりも狭い幅を有する。
【０２７７】
そして、レジストパターン２７０をマスクとしてｉ型ａ−Ｓｉ膜２２０およびｐ型ａ−Ｓｉ膜２５０をエッチングし、レジストパターン２７０を除去する。これによって、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎ、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍおよびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１が形成される（図２４の工程（ｉ）参照）。
【０２７８】
その後、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなるパッシベーション膜２７１をｎ型単結晶シリコン基板２０１の受光面２０１ａ上に堆積する（図２５の工程（ｊ）参照）。引き続いて、ＡＰＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる反射防止膜２７２をパッシベーション膜２７１上に堆積する（図２５の工程（ｋ）参照）。
【０２７９】
工程（ｋ）の後、図１４の工程（ｐ）と同じ方法によって、レーザ光によって反射防止膜２７２の表面を荒らし、表面に凹部２７３ａを有する反射防止膜２７３を形成する（図２５の工程（ｌ）参照）。この場合、レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＮｄ：ＹＶＯレーザのレーザ光を用いる。このレーザ光は、５３２ｎｍの波長、５ｋＨｚの発振周波数および０．１〜０．５Ｗのパワーを有する。そして、レーザ光を走査して図３の（ａ）〜（ｃ）のいずれかのパターンからなる凹部２７３ａを形成する。なお、図３の（ｃ）に示すメッシュ状のパターンからなる凹部２７３ａを形成する場合、レーザ光を上下左右５μｍ間隔でレーザ光を照射し、または一定の間隔（５μｍピッチ）でレーザ光を格子状に走査する。
【０２８０】
工程（ｌ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板２０１をフッ酸に浸漬し、残渣の除去と反射防止膜２７３のエッチングとを行う。これによって、反射防止膜２７４が形成される。そして、パッシベーション膜２７１および反射防止膜２７４は、光入射層１４２を構成し、光入射層１４２は、サイズが３〜５μｍである凹部１４２ａを光入射側の表面に有する（図２５の工程（ｍ）参照）。
【０２８１】
その後、電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎをそれぞれｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ上に形成し、電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１をそれぞれｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１上に形成する。これによって、光電変換素子３００Ａが完成する（図２６の工程（ｎ）参照）。
【０２８２】
光電変換素子３００Ａにおいて、太陽光が光入射層１４２側から光電変換素子３００Ａに照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板２０１中で電子および正孔が光励起される。
【０２８３】
光励起された電子および正孔は、光入射層１４２側へ拡散しても、光入射層１４２のパッシベーション膜２７１によるｎ型単結晶シリコン基板２０１のパッシベーション効果によって再結合し難く、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍおよびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１側へ拡散する。
【０２８４】
そして、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍおよびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１側へ拡散した電子および正孔は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１／ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１／ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−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１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１およびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１を介して電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１へ到達し、電子は、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎ−１およびｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ−１を介して電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎへ到達する。
【０２８５】
電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎへ到達した電子は、電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎと電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１へ到達し、正孔と再結合する。
【０２８６】
このように、光電変換素子３００Ａは、ｎ型単結晶シリコン基板２０１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２０１の裏面（＝受光面２０１ａと反対側の表面）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。
【０２８７】
そして、光電変換素子３００Ａにおいては、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の受光面２０１ａには、凹凸構造が形成されていないので、光入射層１４２のパッシベーション膜とｎ型単結晶シリコン基板２０１との界面の面積は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の受光面２０１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。また、光電変換素子３００Ａの製造プロセス中において、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の受光面２０１ａを十分に洗浄できる。
【０２８８】
従って、光電変換素子３００Ａの変換効率を向上できる。
【０２８９】
なお、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎの各々は、ｉ型ａ−Ｓｉに限らず、ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＯ，ｉ型ａ−ＳｉＮ，ｉ型ａ−ＳｉＣＮ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２９０】
また、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍは、ｎ型ａ−Ｓｉに限らず、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−ＳｉＣＮ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２９１】
更に、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１は、ｐ型ａ−Ｓｉに限らず、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−ＳｉＣＮ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０２９２】
そして、ｉ型ａ−ＳｉＣ等、ｎ型ａ−ＳｉＣ等およびｐ型ａ−ＳｉＣ等は、上述したガスを用いてプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０２９３】
更に、光電変換素子３００Ａは、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎを備えていなくてもよい。この場合、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）およびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）およびｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ａにおいては、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎが無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０２９４】
更に、光電変換素子３００Ａは、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎを備えていなくてもよい。この場合、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍ（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）およびｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ａにおいては、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎが無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０２９５】
更に、光電変換素子３００Ａは、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１を備えていなくてもよい。この場合、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に接して配置される。そして、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）およびｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎは、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ａにおいては、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１が無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０２９６】
（実施例８）
図２７は、実施例８における光電変換素子の構成を示す断面図である。図２７を参照して、光電変換素子３００Ｂは、図２２に示す光電変換素子３００Ａのｎ型単結晶シリコン基板２０１をｐ型単結晶シリコン基板３０１に代え、ｎ型非晶質膜２１１〜２１ｍをｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍに代え、ｐ型非晶質膜２２１〜２２ｍ−１をｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１に代えたものであり、その他は、光電変換素子３００Ａと同じである。
【０２９７】
ｐ型単結晶シリコン基板３０１は、上述したｐ型単結晶シリコン基板１３１と同じである。
【０２９８】
ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍは、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎに接して配置される。そして、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ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。
【０２９９】
ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１は、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１に接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−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。
【０３００】
光電変換素子３００Ｂにおいては、光入射層１４２は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の受光面３０１ａに接して配置される。また、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎは、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面（＝受光面３０１ａと反対側の表面）に接して配置される。更に、電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎは、それぞれ、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍに接して配置され、電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１は、それぞれ、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１に接して配置される。
【０３０１】
ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎ、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍおよびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１は、図２７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３１１〜３１ｍは、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎの幅と同じ幅を有する。更に、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の面内方向において、それぞれ、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１の幅と同じ幅を有する。そして、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１の全体の面積がｐ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、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍの全体の面積がｐ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。
【０３０２】
このように、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１の面積占有率をｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ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３０１中で光励起された電子および正孔をｐｉｎ接合によって分離し易くし、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。
【０３０３】
光電変換素子３００Ｂは、図２３から図２６に示す工程（ａ）〜工程（ｎ）に従って製造される。
【０３０４】
光電変換素子３００Ｂにおいて、太陽光が光入射層１４２側から光電変換素子３００Ｂに照射されると、ｐ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。
【０３０５】
光励起された電子および正孔は、光入射層１４２側へ拡散しても、光入射層１４２のパッシベーション膜によるｐ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、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍおよびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１側へ拡散する。
【０３０６】
そして、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍおよびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１側へ拡散した電子および正孔は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１／ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１／ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１（＝ｐｉｎ接合）による内部電界によって分離され、電子は、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１およびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１を介して電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１へ到達し、正孔は、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎ−１およびｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ−１を介して電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎへ到達する。
【０３０７】
電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１へ到達した電子は、電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎと電極１８２，１８４，・・・，１８ｎ−１との間に接続された負荷を介して電極１８１，１８３，・・・，１８ｎ−２，１８ｎへ到達し、正孔と再結合する。
【０３０８】
このように、光電変換素子３００Ｂは、ｐ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ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面（＝受光面３０１ａと反対側の表面）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。
【０３０９】
そして、光電変換素子３００Ｂにおいては、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の受光面３０１ａには、凹凸構造が形成されていないので、光入射層１４２のパッシベーション膜とｐ型単結晶シリコン基板３０１との界面の面積は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の受光面３０１ａを凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。また、光電変換素子３００Ｂの製造プロセス中において、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の受光面３０１ａを十分に洗浄できる。
【０３１０】
従って、光電変換素子３００Ｂの変換効率を向上できる。
【０３１１】
なお、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍは、ｐ型ａ−Ｓｉに限らず、ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＯ，ｐ型ａ−ＳｉＮ，ｐ型ａ−ＳｉＣＮ，ｐ型ａ−ＳｉＧｅ，ｐ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０３１２】
また、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１は、ｎ型ａ−Ｓｉに限らず、ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＯ，ｎ型ａ−ＳｉＮ，ｎ型ａ−ＳｉＣＮ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅのいずれかからなっていてもよい。
【０３１３】
そして、ｎ型ａ−ＳｉＣ等およびｐ型ａ−ＳｉＣ等は、上述したガスを用いてプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【０３１４】
更に、光電変換素子３００Ｂは、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎを備えていなくてもよい。この場合、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）およびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に接して配置される。そして、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）およびｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ｂにおいては、ｉ型非晶質膜１５１〜１５ｎが無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０３１５】
更に、光電変換素子３００Ｂは、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎを備えていなくてもよい。この場合、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に接して配置される。そして、ｐ型非晶質膜３１１〜３１ｍ（＝ｐ型ａ−Ｓｉ等）およびｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ｂにおいては、ｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎが無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０３１６】
更に、光電変換素子３００Ｂは、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１を備えていなくてもよい。この場合、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に接して配置される。そして、ｎ型非晶質膜３２１〜３２ｍ−１（＝ｎ型ａ−Ｓｉ等）およびｉ型非晶質膜１５１，１５３，・・・，１５ｎ−２，１５ｎは、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の裏面に対してパッシベーション膜として機能する。従って、光電変換素子３００Ｂにおいては、ｉ型非晶質膜１５２，１５４，・・・，１５ｎ−１が無い場合も、上述した効果を得ることができる。
【０３１７】
光電変換素子３００Ｂについてのその他の説明は、光電変換素子３００Ａの説明と同じである。
【０３１８】
また、実施の形態４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。
【０３１９】
上述した光電変換素子１０は、結晶シリコン基板１の光入射側にｐ／ｎ接合を有する光電変換素子であり、光電変換素子１００は、単結晶シリコン基板６１の光入射側と反対側にｐ／ｎ接合を有する光電変換素子であり、光電変換素子２００は、結晶シリコン基板１１１の光入射側にｐ／ｎ接合を有する光電変換素子であり、光電変換素子３００は、単結晶シリコン基板１４１の光入射側と反対側にｐ／ｎ接合を有する光電変換素子である。
【０３２０】
従って、この発明の実施の形態による光電変換素子は、受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる半導体基板と、半導体基板の受光面上に形成され、光入射側の表面が太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造になっている光入射層と、半導体基板の受光面側または受光面と反対側に配置された接合部とを備えていればよい。
【０３２１】
このような構成からなる光電変換素子においては、凹凸構造が半導体基板の受光面に形成されていないので、光入射層と半導体基板との界面の面積は、半導体基板の受光面を凹凸化した場合よりも小さくなる。その結果、キャリア（電子および正孔）の再結合が抑制される。また、光電変換素子の製造プロセス中において、半導体基板の受光面を十分に洗浄できる。従って、光電変換素子の変換効率を向上できるので、この発明の実施の形態による光電変換素子は、上述した構成からなっていればよい。
【０３２２】
また、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、上述した構成を有する光電変換素子を製造する方法であればよい。従って、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、受光面に凹凸構造が形成されていない結晶シリコンからなる半導体基板の受光面上に光入射層を形成する第１の工程と、光入射層の光入射側の表面に太陽光の入射方向へ突出した半球状の断面形状を有する凹凸構造を形成する第２の工程と、半導体基板の受光面側または受光面と反対側に接合部を形成する第３の工程とを備えていればよい。
【０３２３】
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】
【０３２４】
この発明は、光電変換素子およびその製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０３２５】
１，１１１  結晶シリコン基板、１ａ，１１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，１０１ａ，１１１ａ，１４１ａ，２０１ａ，３０１ａ  受光面、２，２ａ，２ｂ，１２，１２ａ，１２ｂ，５２，５２ａ，５２ｂ，１６１〜１６ｍ，１７１〜１７ｍ−１，６１１〜６１ｎ  拡散領域、３，１３，３１〜３３，５３，６３，７３，１１３，１３３，１４２  光入射層、３ａ，１３ａ，５３ａ，６３ａ，７３ａ，１０３ａ，１１３ａ，１２３ａ，１３３ａ，１４２ａ，３１１ａ，３２１ａ，３３２ａ  凹部、４，６，１４，１６，５４，５６，１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６，１８１〜１８ｎ，６５１〜６５ｎ，７５１〜７５ｎ，１０５１〜１０５ｎ  電極、５，１５，５５，１１５，１２５，１３５  パッシベーション膜、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００，３００Ａ，３００Ｂ  光電変換素子、１１，７１，１２１，２０１  ｎ型単結晶シリコン基板、５１，１０１，１３１，３０１  ｐ型単結晶シリコン基板、６１  単結晶シリコン基板、６４，７４  酸化膜、１１２，１２２，１３２  非晶質膜、１０２，２２１〜２２ｍ−１，３１１〜３１ｍ，７１２，７１４，・・・，７１ｎ−１，１０１２，１０１４，・・・，１０１ｎ−１  ｐ型拡散領域、１５１〜１５ｎ，１２２１，１３２１  ｉ型非晶質膜、２１１〜２１ｍ，３２１〜３２ｍ−１，７１０，７１１，７１３，・・・，７１ｎ−２，７１ｎ，１０１１，１０１３，・・・，１０１ｎ−２，１０１ｎ  ｎ型拡散領域、１２２２  ｐ型非晶質膜、１３２２  ｎ型非晶質膜。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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