(57)【要約】【課題】光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】光電変換装置１０は、基板１上に、第１電極２とシリコンからなる光電変換層３と第２電極４とをこの順に積層してなる、光電変換層３の側面部分は、側面酸化シリコン層３４となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極とシリコンからなる光電変換層と第２電極とをこの順に積層してなる光電変換装置において、
上記光電変換層の側面部分は、酸化シリコン層となっていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記酸化シリコン層における、前記光電変換層の側面に直交する方向の層厚は、５０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記酸化シリコン層は、非晶質膜からなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記シリコンかなる光電変換層の表面には、酸化シリコン層が厚さ３ｎｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記基板上には、ストライプ状の第１電極分離溝を有する前記第１電極と、該第１電極の表面に形成されかつ上記第１電極分離溝とは重なり合わないストライプ状の光電変換層分離溝を有する前記光電変換層と、該光電変換層の表面に形成されかつ上記第１電極分離溝及び光電変換層分離溝とは重なり合わないストライプ状のセル分離溝を有する前記第２電極とが積層されており、
上記光電変換層の一部は、上記第１電極に穿設された上記第１電極分離溝を通して基板に接しており、
上記第２電極の一部は、上記光電変換層に穿設された上記光電変換層分離溝を通して第１電極に接しており、
上記セル分離溝は、上記第２電極のみならず上記光電変換層をも分離するように光電変換層側に延びて形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記基板は、波長８００〜１２００ｎｍの光に対して前記第１電極よりも吸収率が小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記基板は、ガラス基板からなっていると共に、
前記第１電極は、ＩＴＯ、酸化錫又は酸化亜鉛の中のいずれかの材料からなっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記基板及び第１電極は、波長３５０〜６５０ｎｍの光に対して前記光電変換層よりも吸収率が小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
請求項５に記載の光電変換装置を製造するための光電変換装置の製造方法であって、
基板上に第１電極を成膜した後、該第１電極の一部を除去して第１電極分離溝を形成する工程と、
上記第１電極の表面にシリコンからなる光電変換層を成膜した後、該光電変換層の一部を除去して光電変換層分離溝を形成する工程と、
上記光電変換層の表面に第２電極を成膜した後、該第２電極と上記光電変換層との一部を同時に除去してセル分離溝を形成する工程とを含み、
上記第１電極分離溝、光電変換層分離溝、及びセル分離溝のうち少なくともセル分離溝の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で熱を加えながら行うことにより、光電変換層の側面に酸化シリコン層を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝は、レーザ光の照射により形成されることを特徴とする請求項９記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザ光のパワーは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２ であることを特徴とする請求項１０記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
前記光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成すべく前記レーザ光を照射したときの照射領域における前記光電変換層の温度は、３０００℃以上であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成するための基板の移動速度又はレーザ光の走査速度は、０．２ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１電極分離溝を形成するための前記レーザ光の波長は、８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
前記光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成するための前記レーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１６】
前記酸素雰囲気は、酸素濃度が２５％以上かつ３５％以下であることを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１７】
前記水蒸気雰囲気は、湿度が９０％以上かつ９５％以下であることを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関するものであり、詳細には、薄膜シリコン光電変換装置の製造プロセスにおいて、レーザ光での分離溝形成時に発生するシリコンの結晶化による電流リーク不良を防ぐための改善方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置は、太陽光を直接電気エネルギーに変換できる装置であり、クリーンなエネルギー変換装置として世界的に普及してきている。現在実用化されている光電変換装置は大きく分けて、結晶シリコン型、薄膜シリコン型、化合物型に分類される。
【０００３】
光電変換装置の性能を表す指標としては変換効率がある。この変換効率は、光電変換装置に注がれた光エネルギーのうち何％を電気エネルギーに変換できるかを表している。
【０００４】
上記結晶シリコン型の光電変換装置は、変換効率が高く、現在主流となっている。しかし、原料であるシリコンの使用量が多く、製造コストが高くなるといった問題がある。
【０００５】
また、化合物型の光電変換装置は、シリコン型の光電変換装置に比べて変換効率の面では優位となる。しかし、希少な金属を使用することにより原料コストが高いことや、カドミウム（Ｃｄ）のような毒性のある原料が使用されるものもあることから、まだ市場に占める割合は小さく、一般的な光電変換装置として普及するには至っていない。
【０００６】
これに対して、薄膜シリコン型の光電変換装置は、変換効率が結晶型又は化合物型の光電変換装置に比べると低いものの、シリコンの使用量が結晶系に比べおよそ１００分の１と少ない。このため、原料コストが抑えられ、安価なモジュールを作ることが可能であると共に、量産性もよいという利点を持つ。近年ではタンデム構造やトリプル構造とよばれる、吸収する光の波長が異なる複数の光電変換層を堆積させた構造を有する薄膜シリコン型の光電変換装置が、変換効率も向上してきており、将来的には結晶型に代わり光電変換装置の主流として普及していくことが見込まれる。
【０００７】
上記薄膜光電変換装置の製造方法は、まず、透明絶縁基板上に第１電極となる透明導電膜を成膜する。その後、シリコン等の光電変換層を堆積させ、最後に光電変換層上に第２電極となる裏面電極を成膜して製造される。裏面電極には銀やアルミといった導電率が高くかつ反射率の高い材料が一般的に使用される。
【０００８】
これらの薄膜の形成は、スパッタリング又はＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法)法等の一般的な成膜技術によりなされる。薄膜光電変換装置では、１つのモジュール内で複数のセルを分離し、隣り合うセルを直列接続していくことによって、モジュールとしての出力を上げることができる。ここで、薄膜太陽電池モジュールにおいては、直列構造を形成するための分離溝の形成は、高出力のパルスレーザを連続照射させることによって行う。
【０００９】
しかし、現在、前述の薄膜シリコン光電変換装置において、絶縁性の高いシリコン光電変換層を挟むことによって絶縁が保たれていた透明導電膜と裏面電極とが、導電性の高い物質を介して電流がリークするという問題が発生している。電流のリークが発生した結果、分割されたそれぞれのセルが直列構造として機能しなくなり、太陽電池モジュールとしての性能低下を引き起こす。
【００１０】
薄膜太陽電池の性能低下を引き起こす透明電極と裏面電極との間における電流のリークの発生原因としては以下の２点が考えられる。
【００１１】
１点目としてレーザスクライブ加工の際、レーザアブレーションにより射出された導電性の原子や分子、イオンがスクライブ加工溝の側壁に付着することにより透明電極と裏面電極とが導通状態となることが挙げられる。電流のリークを生じさせる付着物として考えられる物質としては、透明電極層におけるスクライブ加工溝の形成の際に発生した導電性の塵、又は光電変換層や裏面電極におけるスクライブ加工溝の形成の際に発生した裏面電極の塵、及びレーザアブレーションにより射出された光電変換層の非晶質シリコンがレーザ光の熱で結晶化を起こし、導電性物質となったもの、又はそれらの混合物が考えられる。
【００１２】
上記課題に関しては、例えば特許文献１では、吸引ノズルを備えたレーザスクライブ装置によりレーザ光の照射位置の近傍で気流を吸引することによって、基板表面への飛散を抑えることを開示している。また、特許文献２では、透明絶縁基板の上面側からレーザ光を照射する際に同透明絶縁基板の下面側から液体を吹き付けることによって、加工屑の除去を容易にし、薄膜表面への付着を防ぐことを開示している。
【００１３】
２点目としては、光電変換層をレーザスクライブ加工で分断したときに、レーザ光照射部に熱が発生し、スクライブ加工溝の側壁部分で光電変換層材料であるシリコンの結晶化が起こり、導電性の良い結晶シリコン膜が形成されることによって、透明導電膜と裏面電極とが導通状態となることが挙げられる。
【００１４】
この課題を解決するために、例えば特許文献３では、レーザにより光電変換層の１部をスクライブにより除去する際、酸化性気体を吹き付けながら行う、又は酸化性溶液を滴下して、あるいは酸化性溶液中に基板を浸して行うことにより、スクライブの側壁に酸素濃度の高い領域を形成することができると共に、同対策によりスクライブの隣接部が冷却され、非晶質半導体の結晶化を抑制することができると開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１１−９２９６７号公報（２０１１年５月１２日公開）
【特許文献２】特開２０１１−８８７９９号公報（２０１１年５月６日公開）
【特許文献３】特開昭６１−１９８６８５号公報（１９８６年９月３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の光電変換装置は、シリコン層中の高酸素濃度領域の形成は絶縁性の保持に直接的な効果をもたらすものではない。また、酸化性気体の吹き付けや酸化性溶液の滴下、又は酸化性溶液中に基板を浸すことによるスクライブ隣接部の冷却作用についても、レーザ光を照射させることによりアブレーションを起こさせる場合、レーザ光照射部の温度は数千度以上に達し、スクライブ加工の際にもレーザ光照射隣接部で同程度の高温状態となっていることが考えられるため、結晶化を抑制できるほどの効力があるとは考え難い。
【００１７】
このように、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置の製造プロセスにおいて、高出力のレーザを照射することにより、モジュールを複数のセルに分断するスクライブ加工を行うときに、発生する熱によってスクライブ加工溝の側面のシリコンが結晶化して導電性のよい結晶シリコンが形成されることで透明導電膜と裏面電極との間でリークが起こり、性能低下の原因となるという問題点を有している。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の光電変換装置は、上記課題を解決するために、基板上に、第１電極とシリコンからなる光電変換層と第２電極とをこの順に積層してなる光電変換装置において、上記光電変換層の側面部分は、酸化シリコン層となっていることを特徴としている。
【００２０】
上記の発明によれば、光電変換装置は、基板上に、第１電極とシリコンからなる光電変換層と第２電極とをこの順に積層してなっている。このような、光電変換装置では、高出力のレーザ光を照射することにより、モジュールを複数のセルに分断するスクライブ加工を行うときに、発生する熱によってスクライブ加工溝の側面の半導体であるシリコンが結晶化して導電性のよい結晶シリコンが形成される。この結果、シリコンからなる光電変換層の側面部分における絶縁性が保たれず、電流のリークが発生し、変換効率の低下及び歩留まりの低下を引き起こすという問題が生じる。
【００２１】
そこで、本発明の光電変換装置では、光電変換層の側面部分は、酸化シリコン層となっている。この酸化シリコン層は、非晶質からなっており、絶縁体である。すなわち、複数のセルに分断するスクライブ加工を、高出力のレーザ光を照射して行ったとしても、製造物においては光電変換層の側面部分は、絶縁体である酸化シリコン層となっている。この結果、第１電極と第２電極との間で、光電変換層の側面部分から電流がリークするのを防止することができる。
【００２２】
したがって、光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の光電変換装置では、前記酸化シリコン層における、前記光電変換層の側面に直交する方向の層厚は、５０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
すなわち、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置において、第１電極と第２電極との間のリーク電流は、シリコンの側面部分に存在する酸化シリコン層の層厚増加に伴って減少する。そして、酸化シリコン層が層厚５０ｎｍ以上存在する場合には、第１電極と第２電極との間の絶縁性を十分に保つことができ、光電変換装置の出力低下を防ぐことができる。ここで、酸化シリコン層の層厚が５００ｎｍ程度でリーク電流は略０となるため、それ以上の層厚にすることでさらなる顕著な効果が得られることはない。
【００２５】
本発明の光電変換装置では、前記酸化シリコン層は、非晶質膜からなっていることが好ましい。
【００２６】
すなわち、石英ガラス等を除く一般的に使用されるガラスは非晶質の酸化シリコンから形成されている。そして、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置において、シリコンの側面部分に非晶質の酸化シリコン層が存在することは、該シリコンの側面部分にガラスと同等の絶縁性を持った層が存在することを意味する。
【００２７】
この結果、第１電極と第２電極との間の電流のリークを防ぐことができるため、変換効率の低下を抑制し、高い出力を得ることが可能となる。
【００２８】
本発明の光電変換装置では、前記シリコンかなる光電変換層の表面には、酸化シリコン層が厚さ３ｎｍ以下に形成されていることが好ましい。
【００２９】
すなわち、シリコンからなる光電変換層の表面には第２電極が形成されている。ここで、半導体であるシリコンからなる光電変換層の表面に絶縁性の高い酸化シリコン層が存在することは、光電変換層と第２電極との間で正常なオーミック接触が構成されない原因となり、光電変換装置の出力の低下を引き起こす。しかしながら、酸化シリコン層の厚さが３ｎｍ以下であれば、オーミック接触の妨げとなるほどの障壁ではないため、高出力を得ることが可能となる。
【００３０】
本発明の光電変換装置では、前記基板上には、ストライプ状の第１電極分離溝を有する前記第１電極と、該第１電極の表面に形成されかつ上記第１電極分離溝とは重なり合わないストライプ状の光電変換層分離溝を有する前記光電変換層と、該光電変換層の表面に形成されかつ上記第１電極分離溝及び光電変換層分離溝とは重なり合わないストライプ状のセル分離溝を有する前記第２電極とが積層されており、セル分離溝は、光電変換層分離溝から見て第１電極分離溝とは反対側の領域に形成されている。上記光電変換層の一部は、上記第１電極に穿設された上記第１電極分離溝を通して基板に接しており、上記第２電極の一部は、上記光電変換層に穿設された上記光電変換層分離溝を通して第１電極に接しており、上記セル分離溝は、上記第２電極のみならず上記光電変換層をも分離するように光電変換層側に延びて形成されていることが好ましい。
【００３１】
このような構成を有することにより、１つの光電変換装置は、複数のセルに分断され、分断された１つのセルの第２電極とその隣に存在するセルの第１電極とが接触し導通状態となっている。これにより、それぞれのセルは、隣り合うセルと直列接続する。この結果、高出力の光電変換装置を製造することが可能となる。
【００３２】
本発明の光電変換装置では、前記基板は、波長８００〜１２００ｎｍの光に対して前記第１電極よりも吸収率が小さいことが好ましい。
【００３３】
すなわち、波長が８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下の例えばレーザ光に関して、基板はこの波長に対する吸収率が低く、一方で第１電極の吸収率は高い。そのため、レーザ光を基板側から照射しても、レーザ光の大半は基板を透過し、第１電極にて吸収される。これにより、第１電極でのみエッチングを起こすことができ、結果として基板には影響を及ぼすことなく第１電極の除去が可能となる。
【００３４】
本発明の光電変換装置では、前記基板は、ガラス基板からなっていると共に、前記第１電極は、ＩＴＯ、酸化錫又は酸化亜鉛の中のいずれかの材料からなっていることが好ましい。
【００３５】
これにより、基板及び第１電極が透明であるので、基板及び第１電極側から光電変換層への光吸収が可能である。このため、太陽光を光電変換層にて吸収して電気エネルギーに変換することができる。
【００３６】
本発明の光電変換装置では、前記基板及び第１電極は、波長３５０〜６５０ｎｍの光に対して前記光電変換層よりも吸収率が小さいことが好ましい。
【００３７】
これにより、波長が３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下のレーザ光に関して、この波長に対する吸収率の小さい基板及び第１電極には影響を与えず、吸収率の大きいシリコンからなる光電変換層のみを選択的に除去することが可能となる。
【００３８】
本発明の光電変換装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の光電変換装置を製造するための光電変換装置の製造方法であって、基板上に第１電極を成膜した後、該第１電極の一部を除去して第１電極分離溝を形成する工程と、上記第１電極の表面にシリコンからなる光電変換層を成膜した後、該光電変換層の一部を除去して光電変換層分離溝を形成する工程と、上記光電変換層の表面に第２電極を成膜した後、該第２電極と上記光電変換層との一部を同時に除去してセル分離溝を形成する工程とを含み、上記第１電極分離溝、光電変換層分離溝、及びセル分離溝のうち少なくともセル分離溝の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で熱を加えながら行うことにより、光電変換層の側面に酸化シリコン層を形成することを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝、光電変換層分離溝、及びセル分離溝のうち少なくともセル分離溝の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で熱を加えながら行うことにより、セル分離溝に隣接する光電変換層の側面に酸化シリコン層を形成することが可能となる。尚、側面に酸化シリコン膜を形成する必要があるのは、セル分離溝形成時のみである。このため、第１電極分離溝及び光電変換層分離溝の形成においては、必ずしも酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で行う必要はない。
【００４０】
したがって、光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４１】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝は、レーザ光の照射により形成されることが好ましい。
【００４２】
すなわち、固体にレーザ光を照射した場合、レーザ光の照射強度が閾値以上になると、固体表面で電子、熱、光化学又は力学エネルギーに変換される。その結果、中性原子、分子、イオン、クラスター、電子又は光子が射出され、固体表面がエッチングされるレーザアブレーションと呼ばれる物理現象が起こる。この現象を利用し、成膜層の所定の箇所にレーザ光を照射することによって、照射領域の層を除去することができる。そのとき、照射領域では高熱が発生するため、この熱を利用して前記光電変換層のシリコン側面に酸化シリコン膜を形成することが可能となる。この結果、光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置を実現することが可能となる。
【００４３】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記レーザ光のパワーは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２ であることが好ましい。
【００４４】
すなわち、レーザ光を照射して第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成する場合、最低でも除去する対象物がレーザアブレーションを起こすだけのレーザパワーが必要とされる。
【００４５】
ここで、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置の構成材料であれば、通常１００ｋＷ／ｃｍ２ 以下であってもアブレーションが起こる。このため、膜の除去のみが目的であれば比較的低出力でも実現できる。
【００４６】
しかし、本発明においては、パワー０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２ という高出力のレーザ光を使用している。この理由は、照射領域において酸化シリコン層を形成するために必要な熱を発生させることを目的としているためであり、これによって、照射領域の温度が高くなり、シリコンの酸化反応を促進することができる。
【００４７】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成すべく前記レーザ光を照射したときの照射領域における前記光電変換層の温度は、３０００℃以上であることが好ましい。
【００４８】
すなわち、シリコン表面に酸化膜を形成する熱酸化プロセスでは、通常、９００〜１２００℃において数十分間の熱処理を必要とする。
【００４９】
しかし、本発明では、光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成すべくレーザ光を照射するときの照射領域における前記光電変換層の温度を、３０００℃以上としている。このように、照射領域の温度を３０００℃以上の高温にすることによって、より短時間でシリコン表面に酸化シリコン層を形成することができる。尚、光電変換層分離溝には、第２電極が充填されるが、この光電変換層分離溝の内部の第２電極と光電変換層の側面との絶縁性を高めるためには、光電変換層分離溝の側面における光電変換層の側面にも酸化シリコン層を形成することが好ましい。
【００５０】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成するための基板の移動速度又はレーザ光の走査速度は、０．２ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
【００５１】
すなわち、パルスレーザ光の連続照射により第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成するときに、各パルスにおけるそれぞれの加工領域が重なりを持った状態で溝とするためには、基板の移動速度又はレーザ光の走査速度を０．４ｍ／ｓ以下にする必要がある。また、基板の移動速度又はレーザ光の走査速度を特に０．２ｍ／ｓ以下にすることによって、レーザ光の面内強度にばらつきがあった場合でも、問題なく第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝の形成を行うことが可能となる。
【００５２】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記第１電極分離溝を形成するための前記レーザ光の波長は、８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５３】
すなわち、波長が８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下のレーザ光に関して、基板はこの波長に対する吸収率が低く、一方で第１電極の吸収率は高い。そのため、レーザ光を基板側から照射しても、レーザ光の大半は基板を透過し、第１電極にて吸収される。これにより、第１電極でのみエッチングを起こすことができ、結果として基板には影響を及ぼすことなく第１電極の除去が可能となる。
【００５４】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記光電変換層分離溝及びセル分離溝を形成するための前記レーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５５】
これにより、波長が３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下のレーザ光に関して、この波長に対する吸収率の小さい基板及び第１電極には影響を与えず、吸収率の大きいシリコンからなる光電変換層のみを選択的に除去することが可能となる。
【００５６】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記酸素雰囲気は、酸素濃度が２５％以上かつ３５％以下であることが好ましい。
【００５７】
すなわち、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝の形成を酸素雰囲気下で行うことによりシリコン側面に酸化シリコン層を形成できるが、そのときの酸素濃度を２５％以上かつ３５％以下にすることによって、絶縁性を確保するのに適切な層厚の酸化シリコン層を形成することができる。
【００５８】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記水蒸気雰囲気は、湿度が９０％以上かつ９５％以下であることが好ましい。
【００５９】
すなわち、シリコンからなる光電変換層を有する光電変換装置の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝、光電変換層分離溝及びセル分離溝の形成を水蒸気雰囲気で行うことによりシリコン側面に酸化シリコン層を形成できるが、そのときの湿度を９０％以上にすることによって、絶縁性を確保するのに適切な層厚の酸化シリコン層を形成することができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明の光電変換装置は、以上のように、光電変換層の側面部分は、酸化シリコン層となっているものである。
【００６１】
本発明の光電変換装置の製造方法は、以上のように、基板上に第１電極を成膜した後、該第１電極の一部を除去して第１電極分離溝を形成する工程と、上記第１電極の表面にシリコンからなる光電変換層を成膜した後、該光電変換層の一部を除去して光電変換層分離溝を形成する工程と、上記光電変換層の表面に第２電極を成膜した後、該第２電極と上記光電変換層との一部を同時に除去してセル分離溝を形成する工程とを含み、上記第１電極分離溝、光電変換層分離溝、及びセル分離溝のうち少なくともセル分離溝の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で行うことにより、光電変換層のシリコン表面に酸化シリコン層を形成する方法である。
【００６２】
それゆえ、光電変換層を挟む電極間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置及びその製造方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は本発明における光電変換装置の実施の一形態を示すものであって、光電変換装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は光電変換装置の構成を示す平面図である。
【図２】上記光電変換装置における基板の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は第１電極の成膜工程を示す断面図であり、（ｂ）は第１電極分離溝の形成工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）は光電変換層の成膜工程を示す断面図であり、（ｂ）は光電変換層分離溝の形成工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）は第２電極の成膜工程を示す断面図であり、（ｂ）はセル分離溝の形成工程を示す断面図である。
【図６】セル分離溝形成時の酸素雰囲気下における酸素濃度と、形成された側面酸化シリコン層の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】セル分離溝形成時の水蒸気雰囲気下における湿度と、形成された側面酸化シリコン層の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図８】上記光電変換装置における光電変換層の側面酸化シリコン層とリーク電流との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６５】
本実施の形態の光電変換装置の構成について、図１（ａ）（ｂ）及び図２に基づいて説明する。図１（ａ）は光電変換装置の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は光電変換装置の構成を示す平面図である。また、図２は、光電変換装置における基板の構成を示す斜視図である。
【００６６】
本実施の形態の光電変換装置１０は、図１に示すように、基板１上に、第１電極２とシリコンからなる光電変換層３と第２電極４とをこの順に積層してなっている。
【００６７】
詳細には、基板１には、ストライプ状の第１電極分離溝２ａを有する第１電極２と、第１電極２の表面に形成されかつ第１電極分離溝２ａとは重なり合わないのストライプ状の光電変換層分離溝３ａを有する光電変換層３と、該光電変換層３の表面に形成されかつ光電変換層分離溝３ａとは重なり合わないストライプ状のセル分離溝１１を有する第２電極４とが積層されている。ここで、セル分離溝１１は、光電変換層分離溝３ａから見て第１電極分離溝２ａとは反対側の領域に形成されている。
【００６８】
また、光電変換層３の一部は、第１電極２に穿設された上記第１電極分離溝２ａを通して基板に接しており、第２電極４の一部は、光電変換層３に穿設された光電変換層分離溝３ａを通して第１電極２に接している。さらに、セル分離溝１１は、第２電極４のみならず光電変換層３をも分離するように光電変換層３側に延びて形成されている。
【００６９】
このように、本実施の形態の光電変換装置１０では、１つの光電変換装置１０が複数のセルに分断され、分断された１つのセルの第２電極４とその隣に存在するセルの第１電極２とが接触し導通状態となっている。これにより、それぞれのセルは、隣り合うセルと直列接続する。このように、隣り合うセルを直列接続していくことによって、光電変換装置１０としての出力を上げることができるものとなっている。
【００７０】
上記基板１は、例えば、透明かつ絶縁性を有しており、図２に示すように、例えば、大きさが１ｍ×３ｍであり、かつ厚さが５ｍｍの無アルカリガラス基板にてなっている。ここで、太陽電池用ガラス基板である基板１に求められる性質としては、加工が容易で表面が平坦かつ滑らかであること、電気的・化学的に安定していること、熱や機械的な応力に強いこと、及び光の透過率が高いことが挙げられる。尚、本実施の形態では、基板１として、無アルカリガラスを用いたが上述の条件を満たせばこれに限定されるものではない。
【００７１】
ここで、一般的な太陽電池の透明絶縁基板としては、ソーダライムガラスが使用される。ソーダライムガラスは、窓ガラスやスライドガラスにも使用されているものである。ソーダライムガラスは、厚さ数ｍｍといった比較的厚い基板を製造することが可能であるため、太陽電池のように屋外の環境にさらされ、耐久性が必要とされるようなデバイスの基板として汎用性がある。
【００７２】
しかし、アルカリ成分を含むために太陽電池用の基板として使用する際にはアルカリ成分が基板上の成膜層に拡散して性能の低下を引き起こす可能性がある。このため、アルカリ成分をもつガラス基板を使用する場合には、予め基板に酸化シリコン等のアルカリ拡散防止膜を成膜する等、ガラス基板から成膜層への拡散を防ぐ対策を講じることが望ましい。
【００７３】
一方、本実施の形態の基板１に使用している無アルカリガラスのようなアルカリ成分を含まないガラスは、上述のようなアルカリ拡散防止膜を形成する必要はない。また、石英ガラスは、ガラスとしてもっとも特性がよく、かつ耐久性にも優れている。しかし、その他ガラスに比べて非常に高価であるため、大面積を必要とする太陽電池基板には通常用いられない。
【００７４】
次に、上記第１電極２は、図１に示すように、酸化錫をスパッタリングにより膜厚８００ｎｍにて成膜した透明導電膜からなっている。この透明導電膜はＴＣＯ（Transparent Conductive Oxide）膜とも呼ばれ、上述した酸化錫の他に、酸化亜鉛、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）又はフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）等の半導体セラミックスの薄膜を絶縁性基板上に形成することによって、実現可能である。尚、第１電極２の導電率は、１０−３ ［Ω・ｃｍ］以上であるものが望ましい。
【００７５】
また、ＴＣＯ膜の表面には、テクスチャと呼ばれる高さ１００ｎｍ程度の凹凸が形成されており、この形状を利用して太陽光を散乱させることによって、より多くの光を光電変換層で吸収させることが可能となる。
【００７６】
次に、上記光電変換層３は、図１に示すように、シリコン（Ｓｉ）からなっており、詳細には、最下層の非晶質シリコン層３１と、非晶質シリコン層３１の表面に形成された微結晶シリコン層３２と、最上層の表面酸化シリコン層３３とからなっている。このように、本実施の形態の光電変換装置１０は、１層の非晶質シリコン層３１の上に１層の微結晶シリコン層３２を堆積させたタンデム型薄膜太陽電池からなっており、現在主流となってきているものである。ここで、微結晶シリコン層３２とは、比較的粒径の小さな結晶が集まった結晶シリコンである。ただし、微結晶シリコンに限らず、粒径の大きな結晶シリコンでもよい。
【００７７】
上記非晶質シリコン層３１と微結晶シリコン層３２では、太陽光の波長の中で利用する光の波長域が異なるため、これらを積層構造にすることによって、単層の場合よりも効率よく太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。例えば非晶質シリコン層３１の利用波長域は約３００ｎｍ〜７００ｎｍであり、微結晶シリコン層３２の利用波長域は約５００〜１０００ｎｍである。このため、これらを積層させた場合、約３００〜１０００ｎｍの波長の光を利用することができる。１層の非晶質シリコン層３１上に２層の結晶性の異なる結晶質シリコンを堆積することも可能である。これにより、さらに効率よく太陽光を利用できるトリプル型薄膜太陽電池とすることも可能である。
【００７８】
尚、本実施の形態では、光電変換層３は、非晶質シリコン層３１と微結晶シリコン層３２とを有しているが、必ずしもこれに限らず、非晶質シリコン層３１だけでもよい。また、これらが、１層以上堆積された構造となっていてもよい。
【００７９】
上記非晶質シリコン層３１の膜厚は例えば３００ｎｍであり、微結晶シリコン層３２の膜厚は例えば２０００ｎｍである。各非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２には、ｐ層、ｉ層、ｎ層が形成されている。ｉ層の膜厚については非晶質シリコン層３１に比べて微結晶シリコン層３２は、光の吸収率が小さいため、各層で同等量の光を吸収しようとすると、微結晶シリコン層３２の膜厚は非晶質シリコン層３１の膜厚の４倍以上にする必要がある。
【００８０】
また、上記表面酸化シリコン層３３の膜厚は３ｎｍ以下となっている。この表面酸化シリコン層３３は、自然酸化により形成される光電変換層３上面の酸化シリコン膜である。
【００８１】
本実施の形態では、この表面酸化シリコン層３３の膜厚を３ｎｍ以下として小さい値に設定している。この理由は、半導体であるシリコンからなる光電変換層３の表面に絶縁性の高い酸化シリコン層が存在することは、光電変換層３と第２電極４との間で正常なオーミック接触が構成されない原因となり、光電変換装置１０の出力の低下を引き起こす原因となる。しかしながら、酸化シリコン層の厚さが３ｎｍ以下であれば、オーミック接触の妨げとなるほどの障壁ではないため、高出力を得ることが可能となるためである。ここで、オーミック接触とは、金属と半導体との接触における抵抗性の接触のことであり、電流の方向と電圧の大きさとによらず、抵抗値が一定の場合をいう。完全なオーミック接触では、接触界面は純粋な抵抗分だけを持つことになる。これはとりも直さず、電圧Ｖが係数Ｒで電流Ｉに比例するオームの法則に従うことを意味するので、このような界面はオーミックと名付けられている。実際の界面では、抵抗値は多少の電圧・電流による変動分があることが殆どであるが、そのような実際の界面もオーミック接触と呼ばれている。
【００８２】
次に、上記第２電極４は、裏面電極として機能するものであり、例えば銀をスパッタリングにより膜厚２００ｎｍにて成膜した銀電極からなっている。裏面電極は、低抵抗、高導電率を有するだけでなく、光電変換層３が利用する波長域に対して高い反射率を有するものが望ましい。すなわち、光電変換層３として光吸収率の低い材料が使用された場合、光電変換層３で吸収されなかった光は電気エネルギーに変換することができないため、効率低下の原因となる。そこで、光電変換層３を透過してきた光を裏面電極で反射させ、再度、光電変換層３で吸収させることによって、効率よく光を吸収することができる。そのため、裏面電極としては高導電率、高反射率材料を用いることが望ましい。
【００８３】
ここで、銀電極は、太陽光のうち、非晶質シリコン層３１又は微結晶シリコン層３２が主として利用する波長域である４００〜７００ｎｍの光に対する反射率が９０％以上である。このため、裏面電極に適した材料である。尚、第２電極４は、必ずしも銀電極に限らず、例えば、金属電極と光電変換層３との間に酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような透明導電膜を成膜した裏面電極を用いることが可能である。また、第２電極４として、アルミニウム（Ａｌ）を用いることも可能である。
【００８４】
次に、本実施の形態では、光電変換層３の側面部分は、酸化シリコン層としての側面酸化シリコン層３４となっている。
【００８５】
すなわち、基板１上に、第１電極２とシリコンからなる光電変換層３と第２電極４とをこの順に積層してなっている光電変換装置１０では、高出力のレーザ光を照射することにより、モジュールを複数のセルに分断するスクライブ加工を行うときに、発生する熱によってスクライブ加工溝の側面の半導体であるシリコンが結晶化して導電性のよい結晶シリコンが形成される。この結果、シリコンからなる光電変換層３の側面部分における絶縁性が保たれず、電流のリークが発生し、変換効率の低下及び歩留まりの低下を引き起こすという問題が生じる。
【００８６】
そこで、本実施の形態の光電変換装置１０では、光電変換層３の側面部分を、酸化シリコン層としている。この側面酸化シリコン層３４は、非晶質からなっており、絶縁体である。すなわち、本実施の形態では、複数のセルに分断するスクライブ加工を、高出力のレーザ光を照射して行ったとしても、製造物においては光電変換層３の側面部分は、絶縁体である側面酸化シリコン層３４となっている。この結果、第１電極２と第２電極４との間で、光電変換層３の側面部分から電流がリークするのを防止することができる。
【００８７】
したがって、光電変換層３を挟む第１電極２と第２電極４との間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置１０を提供することができる。
【００８８】
ここで、本実施の形態では、側面酸化シリコン層３４における、光電変換層３の側面に直交する方向の層厚は、５０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下としている。
【００８９】
すなわち、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０において、第１電極２と第２電極４との間のリーク電流は、シリコンの側面部分に存在する側面酸化シリコン層３４の層厚増加に伴って減少する。そして、側面酸化シリコン層３４が層厚５０ｎｍ以上存在する場合には、第１電極２と第２電極４との間の絶縁性を十分に保つことができ、光電変換装置１０の出力低下を防ぐことができる。ここで、側面酸化シリコン層３４の層厚が５００ｎｍ程度でリーク電流は略０となるため、それ以上の層厚にすることでさらなる顕著な効果が得られることはない。
【００９０】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、側面酸化シリコン層３４は、非晶質膜からなっている。すなわち、石英ガラス等を除く一般的に使用されるガラスは非晶質の酸化シリコンから形成されている。そして、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０において、シリコンの側面部分に非晶質の側面酸化シリコン層３４が存在することは、該シリコンの側面部分にガラスと同等の絶縁性を持った層が存在することを意味する。
【００９１】
この結果、第１電極２と第２電極４との間の電流のリークを防ぐことができるため、変換効率の低下を抑制し、高い出力を得ることが可能となる。
【００９２】
上記構成の光電変換装置１０の製造方法について、図３（ａ）（ｂ）〜図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて以下に説明する。尚、図３（ａ）（ｂ）は第１電極２の成膜及び第１電極分離溝２ａの形成工程を示す断面図であり、図４（ａ）（ｂ）は光電変換層３の成膜及び光電変換層分離溝３ａの形成工程を示す断面図であり、図５（ａ）（ｂ）は第２電極４の成膜及びセル分離溝１１の形成工程を示す断面図である。
【００９３】
まず、図３（ａ）に示すように、例えば厚さ５ｍｍのガラス基板等の基板１を平面方向に稼働する図示しない稼動ステージの上に設置し、基板１の表面に、第１電極２としての酸化錫を、スパッタリングにより例えば膜厚８００ｎｍにて成膜する。尚、第１電極２の表面には、１００ｎｍ程度の凹凸ができる。
【００９４】
次いで、第１電極２に第１電極分離溝２ａを形成すべく、レーザ照射装置を用いて、レーザ光によるスクライブ加工を行う。スクライブ加工に用いられるレーザは、一般的にエキシマ、ＣＯ２ 等の気体レーザやＹＡＧのような固体レーザ又は半導体レーザが用いられるが、これらに限定されるものではない。ここで、高出力のレーザ光を照射することによって行う膜の除去法は、レーザアブレーションと呼ばれる物理現象を利用したものである。レーザアブレーションは一般的にレーザ光の照射強度が閾値以上になると、固体表面で電子、熱、光化学、又は力学エネルギーに変換され、その結果中性原子、分子、イオン、クラスター、電子、光子が射出され、固体表面がエッチングされる現象である。
【００９５】
図３（ｂ）に示すように、上記稼動ステージを動かしながら固定された図示しないレーザ照射装置にてパルスレーザを基板１側から連続照射することによって、酸化錫膜からなる第１電極２のレーザスクライブ加工を行う。尚、このスクライブ加工は、基板１を固定ステージに設置し、レーザ光を走査させながら照射することでも行うことが可能である。
【００９６】
レーザには、例えば波長１０６４ｎｍのＱスイッチＹＡＧレーザを用いることができる。基板１はこの波長に対する吸収率が低く、一方、酸化錫からなる第１電極２の吸収率は高い。そのため、基板１側から照射してもレーザ光の大半は透過し、第１電極２で吸収される。これにより、基板１には影響を及ぼすことなく、第１電極２でのみアブレーションを起こすことができ、結果として酸化錫膜の除去が可能となる。尚、使用するレーザ光の波長としては酸化錫からなる第１電極２の吸収率が大きい８００〜１２００ｎｍの範囲内であることが必要であり、望ましくは１０００ｎｍ付近であるものがよい。
【００９７】
その他のパルスレーザ条件として、パルス周波数５ｋＨｚ、照射時間１００ｎｓｅｃ、レーザパワー１ＭＷ／ｃｍ２ 、パルスレーザ照射面積８０μｍφに設定する。そして、稼動ステージをＹ方向に０．１ｍ／ｓの速さで、レーザ光が基板１のＹ方向の端から端まで照射されるように動かすことにより、Ｙ方向に１本の第１電極分離溝２ａを形成する。その後、稼動ステージをＸ方向に移動さながら同様の加工を繰り返し、１ｃｍ間隔で１０本の第１電極分離溝２ａを形成する。
【００９８】
尚、パルスレーザ連続照射時のＹ方向のステージ移動速度に関して、スクライブ領域を溝の形状とするには、連続する２回のパルスレーザの照射領域が重なりを有するような速度で稼動ステージを動かす必要がある。本実施の形態で使用したパルスレーザは周波数が５ｋＨｚ、照射領域が８０μｍφであるため、稼動ステージの動作速度が０．４ｍ／ｓ以下であれば条件を満たし、さらに、レーザ光の照射面内強度が中心部に比べ周辺部では弱くなることを考慮すると０．２ｍ／ｓ以下であることが望ましい。
【００９９】
また、レーザスクライブ加工により除去された領域は発電には寄与しないため、加工領域が大きくなるほど発電量は低下する。そのため、レーザ光照射領域が小さいほどセルの発電量は大きくなる。しかし、極めて小さい照射面積のレーザ光を用いてスクライブ加工を行うと加工溝の幅は狭くなり、加工溝の中に存在するごく小さな塵であっても隣のセルとの導通を引き起こす原因となり、結果として光電変換装置１０の性能低下を引き起こす可能性がある。そのため、照射領域が極めて小さいレーザ光によるスクライブ加工においては、Ｙ方向にレーザ光を１列照射した後に、その照射列と重なりを持つ範囲内でＸ方向に稼動ステージを移動させ、Ｙ方向のスクライブ加工溝と平行になるように再び照射させていくことによって、Ｘ方向に幅を持った加工溝を形成することができる。
【０１００】
次いで、図４（ａ）に示すように、光電変換層３として、１層からなる非晶質シリコン層３１と、同様に１層からなる微結晶シリコン層３２とを、１３ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤにより積層する。膜厚は、非晶質シリコン層３１が例えば３００ｎｍであり、微結晶シリコン層３２が例えば２０００ｎｍとする。それぞれのシリコン層には、ｐ層、ｉ層、ｎ層を形成する。尚、ｉ層の膜厚については、非晶質シリコン層３１に比べて微結晶シリコン層３２は光の吸収率が小さい。このため、それぞれの層で同等量の光を吸収しようとすると、微結晶シリコン層３２の膜厚は非晶質シリコン層３１の膜厚の４倍以上にする必要がある。
【０１０１】
次に、図４（ｂ）に示すように、光電変換層３に光電変換層分離溝３ａを形成する。
【０１０２】
光電変換層分離溝３ａは、前記第１電極分離溝２ａから例えば１５０μｍ離れた場所に、基板１の表面から見て第１電極分離溝２ａと平行になるように、基板１側からレーザ光を照射してスクライブ加工を行う。このとき、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの波長は、ＫＴＰ結晶を組み込むことによって、従来の波長１０６４ｎｍの半分である５３２ｎｍとする。これにより、この波長に対する吸収率の小さい基板１及び第１電極２には影響を与えず、吸収率の大きい非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２のみを選択的に除去することができる。尚、レーザ光の波長は、非晶質シリコン層３１の吸収率が高い波長域である３５０〜６５０ｎｍの範囲内であることが必要であり、望ましくは５００ｎｍ付近であることがよい。この理由は、以下のとおりである。すなわち、この波長域は、微結晶シリコン層３２の吸収率が小さく、微結晶シリコン層３２ではアブレーションが起こらない可能性もある。しかし、吸収率の高い下層の非晶質シリコン層３１がアブレーションを起こすことにより、それと同時に微結晶シリコン層３２も基板１の表面から射出されるからである。逆に、７００ｎｍ程度の波長のレーザ光を使用すると、微結晶シリコン層３２の吸収率が大きいため、微結晶シリコン層３２でのアブレーションは起こるが、下層にある非晶質シリコン層３１が除去されずに基板１上に残留してしまい、不良の原因となる可能性があるためである。
【０１０３】
また、上記のレーザ光のレーザパワーは２ＭＷ／ｃｍ２とし、その他のレーザ条件は第１電極分離溝２ａの加工時と同条件とした。
【０１０４】
次いで、図５（ａ）に示すように、裏面電極である第２電極４として、銀をスパッタリングにより例えば膜厚２００ｎｍにて成膜する。第２電極４には、低抵抗、高導電率を有するだけでなく、光電変換層が利用する波長域に対して高い反射率を有するものが望ましい。ここで、銀電極からなる第１電極２は、太陽光のうち、非晶質シリコン層３１又は微結晶シリコン層３２が主として利用する波長域である４００〜７００ｎｍの光に対する反射率が９０％以上であるため、第２電極４に適した材料である。
【０１０５】
次に、図５（ｂ）に示すように、第２電極４及び光電変換層３にセル分離溝１１を形成する。
【０１０６】
セル分離溝１１は、光電変換層分離溝３ａから例えば２００μｍ離れた場所に、基板１の表面から見て、光電変換層分離溝３ａと平行になるように。基板１側からレーザ光を照射して、スクライブ加工を行う。
【０１０７】
レーザの条件は、光電変換層分離溝３ａのスクライブ加工時と同条件とする。セル分離溝１１のスクライブ加工では、非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２層に加え、銀からなる第２電極４も同時に除去を行う。ここで、銀は波長５３２ｎｍのレーザ光の吸収率が低く、アブレーションは起こらない。しかし、非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２がアブレーションを起こすことによって、シリコン原子、分子の激しい射出に伴い、銀も同時に飛ばされるため、結果として、レーザ光照射領域と略同じ領域で銀電極もスクライブされる。
【０１０８】
また、セル分離溝１１のスクライブ加工は、密閉空間内において酸素濃度を３０％にした酸素雰囲気中で実施する。これにより、セル分離溝１１の側壁から非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２側へ側面酸化シリコン層３４を形成することができる。
【０１０９】
酸素雰囲気の形態は、このように密閉された空間に酸素濃度の高い気体を封入しておくことに限らない。すなわち、例えば、吸気口と排気口とを有した、閉じられた空間において、空間内の気圧が一定となるように排気口から排気しつつ吸気口から酸素濃度の高い気体を供給することによっても実現することが可能である。尚、側面酸化シリコン層３４を形成するためには、酸素濃度は２５％以上３５％以下で行うことが望ましい。
【０１１０】
この理由を、図６に基づいて説明する。図６は、セル分離溝１１形成時の酸素雰囲気下における酸素濃度と、形成された側面酸化シリコン層の抵抗値との関係を示すグラフである。
【０１１１】
図６に示すように、第１電極２と第２電極４とのリーク電流を抑えるためには、セル分離溝１１の側壁に形成される側面酸化シリコン層３４は、最低でも５００ｋΩ以上の抵抗値を有する必要がある。また、リーク電流を無視できるほどにするためには、５６０ｋΩ以上の抵抗値が必要である。ここで、５６０ｋΩの側面酸化シリコン層３４を形成するための酸素濃度は２５％である。したがって、酸素濃度２５％が下限となる。
【０１１２】
一方、抵抗値は、酸素濃度の上昇に伴って飽和していき、酸素濃度が３５％から５０％に上昇しても、抵抗値は６１０ｋΩから６２０ｋΩへと１０ｋΩしか増加しないため、３５％以上の酸素濃度にするメリット小さい。それに加え、必要以上に高い酸素濃度にした場合には、製造過程での危険性が増すという観点からも酸素濃度は上限３５％であることが望ましいと考えられる。
【０１１３】
ここで、上述した酸素濃度３０％の酸素雰囲気下と同程度の酸化効果を水蒸気雰囲気下で実現することが可能である。この場合、湿度９０％以上で行うことが求められる。
【０１１４】
この理由を、図７に基づいて説明する。図７は、セル分離溝１１形成時の水蒸気雰囲気下における湿度と、形成された側面酸化シリコン層の抵抗値との関係を示すグラフである。
【０１１５】
図７に示すように、側面酸化シリコン層３４の抵抗値を５６０ｋΩにするためには、湿度は９０％以上である必要があり。尚、製造装置の腐食防止やメンテナンス、及び製造のし易さの観点から上限を９５％とすることが好ましい。
【０１１６】
上記水蒸気雰囲気下を作り出すための代表的な例としては、バブラー方式がある。バブラー方式は恒温水槽で一定温度に保たれた純水タンクに混合ガスをバブリングさせ、純水の温度に応じた飽和水蒸気を混合ガスに含ませてチャンバー内に送り込むことによって、水蒸気雰囲気下を実現する方式である。バブラーからチャンバーまでの配管には、水蒸気の凝縮を防ぐヒーターを設ける。また、チャンバーには排気ポンプを付属させ、混合ガスの送気量と排気管のしぼり弁とのバランスでチャンバーの内圧を制御する。
【０１１７】
また、上記酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下において、空間内の圧力を１０〜２００気圧の高圧状態とすることによって、より質のよい側面酸化シリコン層３４を形成することができる。
【０１１８】
ここで、表面酸化シリコン層３３の膜厚とリーク電流との関係を、図８に基づいて説明する。
【０１１９】
図８に示すように、リーク電流は側面酸化シリコン層３４の膜厚増加に伴って減少し、側面酸化シリコン層３４が５０ｎｍ以上であれば絶縁は十分に保たれると考えられる。また、スクライブ加工時のレーザパワーを上げ、照射時間を長くすることにより側面酸化シリコン層３４はより厚く形成できると考えられる。しかし、５００ｎｍの膜厚でリーク電流はほぼ０となるため、これ以上の膜厚にする必要はない。また、レーザ光の照射により必要以上に熱を発生させることは基板１やその他の積層膜に悪影響を及ぼす可能性もあるため、側面酸化シリコン層３４は膜厚５０〜５００ｎｍで形成することが望ましい。これらを考慮し、本実施の形態では、３００ｎｍの側面酸化シリコン層３４を形成している。
【０１２０】
尚、図６から判るように、酸素濃度２５〜３５％の酸素雰囲気下、又は湿度９０％以上の水蒸気雰囲気下にて、セル分離溝１１の形成を行うことにより５０〜５００ｎｍの膜厚の側面酸化シリコン層３４を得ることができる。
【０１２１】
また、光電変換層３における非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２の側面に側面酸化シリコン層３４を形成した場合の、微結晶シリコン層３２上面の表面酸化シリコン層３３の膜厚は１ｎｍ以下である。なぜなら、微結晶シリコン層３２上面で酸化が起こるのは微結晶シリコン層３２の堆積後から銀電極である第２電極４を形成するまでの間で起こる自然酸化のみである。通常、非常に結晶性の良い結晶シリコン表面であっても自然酸化による酸化シリコン膜の形成は１０ｎｍ以下である。このため、今回のような微結晶シリコン層３２においては、それよりも薄くなる。
【０１２２】
また、セル分離溝１１のスクライブ加工を行う段階では、既に、微結晶シリコン層３２の上面には、裏面電極である第２電極４が形成されおり、酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下にさらされていない。このため、レーザ光の熱により微結晶シリコン層３２の上面の端部が高温状態となったとしても、そこでの表面酸化シリコン層３３の形成は起こらないからである。
【０１２３】
ここで、スクライブ加工において、２ＭＷ／ｃｍ２ のパワーを有するレーザ光を８０μｍφ領域に照射したとき、非晶質シリコン層３１の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃であることを考慮すると、照射領域で発生する熱は約３１００℃と推測される。シリコンの融点は１４４０℃、沸点は２６００℃であることから、前記条件でレーザを照射したときの照射領域でのシリコン温度は沸点以上となる。そのため、アブレーションによる膜の除去でレーザ照射領域にシリコンの残渣が存在した場合でも気化により残渣を消失させることができる。この結果、きれいな加工溝が形成し易く、シリコン残渣に起因するセル間のリークを防ぐことが可能になるという効果がある。
【０１２４】
また、照射領域の温度が３１００℃である場合、セル分離溝１１の側壁でもこれと同程度まで温度が上昇していると考えられる。通常、酸素雰囲気中で表面に酸化シリコン層を形成し易い結晶性の良いシリコンであっても、表面酸化膜を形成するには、９００〜１２００℃で数十分程度の熱処理を行う必要がある。しかし、この熱処理温度に比べレーザ光の照射により発生する熱は極めて高いため、１００ｎｓｅｃという短時間のレーザ照射による加熱であっても非晶質シリコン層３１又は微結晶シリコン層３２の側面に側面酸化シリコン層３４を形成することが可能となる。
【０１２５】
また、仮に、基板１全体を９００〜１２００℃にしようとすると、基板１の軟化点がそれよりも低いために、基板１が耐えきれずに変形してくる。しかしながら、レーザ光の照射による熱の発生は、極めて局所的であること、また高温状態となるのは一瞬であり、直ぐに周囲の温度付近まで低下することから、基板１への影響は殆どない。
【０１２６】
また、形成される側面酸化シリコン層３４に関して、酸化性気体又は酸化性液体と非晶質シリコン層３１との反応により側面酸化シリコン層３４が形成されるプロセスにおいては、降温速度が、形成される側面酸化シリコン層３４の結晶性に影響してくる。降温がゆっくりとなされた徐冷プロセスでは水晶のような結晶性のよい物質が形成されるが、逆に一瞬にして降温する急冷プロセスの場合には、一般的なガラスのような非晶質の物質ができる。
【０１２７】
ここで、レーザ光の照射による側面酸化シリコン層３４の形成を考えると、そのプロセスは数１０〜１００ｎｓｅｃの間に温度が上昇し、すぐさま冷却される。これは上述の急冷プロセスに相当すると考えられるため、レーザ加工溝の側面には非晶質の側面酸化シリコン層３４が形成される。尚、レーザ照射による加熱で非晶質シリコン層３１又は微結晶シリコン層３２の側面が融点以上まで温度上昇すると液化が起こるが、この液化は極めて瞬間的なものであるためレーザ加工溝の形状に影響を与えることはない。
【０１２８】
また、銀電極である第２電極４を成膜する前に行う光電変換層分離溝３ａのスクライブ加工は、必ずしもセル分離溝１１のスクライブ加工時のように酸素雰囲気下で行う必要性はない。なぜなら、スクライブ加工された光電変換層分離溝３ａは、その後に形成される銀電極である第２電極４の成膜により埋められ、銀電極である第２電極４と酸化錫膜である第１電極２とは導通状態となる。そのため、仮に、光電変換層分離溝３ａのスクライブ加工により、光電変換層分離溝３ａの側壁でシリコンの結晶化が起き、導通状態が発生していたとしてもそれは問題にはならないからである。
【０１２９】
最後に、本実施の形態においては、光電変換装置１０等の太陽電池モジュールの劣化を防ぐために、第２電極４の表面に、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、又は無機材料（Ａｌ、ＳｉＯ２ ）等を積層したバックシートと呼ばれる図示しない裏面保護膜を接着している。通常、太陽電池モジュールは、屋外に設置されることが多いが、屋外の環境にセルが曝されることは、経時劣化に、より著しい性能低下を招く原因となり得る。そこで、耐候性がよく、電気的、機械的な特性も優れたバックシートを用いることにより、太陽電池モジュールの寿命を延ばすことができる。なお、太陽電池セルとバックシートとの間には、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）のような封止材が充填されており、加圧・加熱処理を行うことによって、セルとバックシートとの接着性を高め、スクライブ加工溝の凹凸部分にも外気が触れないような構造となっている。封止材には、透明性や柔軟性のほか、接着性、引張強度、耐候性などが必要となってくるため、各種添加材が配合されているものを一般的に使用する。
【０１３０】
以上の製造方法により、光電変換装置１０を製造して特性を評価したところ、これまで問題であった透明導電膜と裏面電極の電流のリークによる出力の低下は見られなかった。
【０１３１】
このように、本実施の形態の光電変換装置１０及びその製造方法によれば、レーザスクライブ加工を酸素雰囲気下等で行うことにより、レーザ光によるスクライブ加工時に発生する熱によって、セル分離溝１１の側壁に絶縁性の高い側面酸化シリコン層３４を形成することにより、同領域での非晶質シリコン層３１又は微結晶シリコン層３２の結晶化を防ぐことができる。その結果、第１電極２と第２電極４との結晶シリコンを介しての電流リークの発生が抑えられ、優れた性能の薄膜シリコン型の光電変換装置１０を提供することが可能となる。
【０１３２】
また、これにより、薄膜太陽電池内の直列構造が正常に機能することによって、性能低下を防ぐことができ、結果として高出力を得る光電変換装置１０を得ることが可能となる。
【０１３３】
以上のように、本実施の形態の光電変換装置１０は、基板１上に、第１電極２とシリコンからなる光電変換層３と第２電極４とをこの順に積層してなっている。このような、光電変換装置１０では、高出力のレーザ光を照射することにより、モジュールを複数のセルに分断するスクライブ加工を行うときに、発生する熱によってスクライブ加工溝の側面の半導体であるシリコンが結晶化して導電性のよい結晶シリコンが形成される。この結果、シリコンからなる光電変換層３の側面部分における絶縁性が保たれず、電流のリークが発生し、変換効率の低下及び歩留まりの低下を引き起こすという問題が生じる。
【０１３４】
そこで、本実施の形態の光電変換装置１０では、光電変換層３の側面部分は、側面酸化シリコン層３４となっている。この側面酸化シリコン層３４は、非晶質からなっており、絶縁体である。すなわち、複数のセルに分断するスクライブ加工を、高出力のレーザ光を照射して行ったとしても、製造物においては光電変換層３の側面部分は、絶縁体である側面酸化シリコン層３４となっている。この結果、第１電極２と第２電極４との間で、光電変換層３の側面部分から電流がリークするのを防止することができる。したがって、光電変換層３を挟む第１電極２と第２電極４との間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置１０を提供することができる。
【０１３５】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、側面酸化シリコン層３４における、光電変換層３の側面に直交する方向の層厚は、５０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下である。これにより、側面酸化シリコン層３４が層厚５０ｎｍ以上存在する場合には、第１電極と第２電極との間の絶縁性を十分に保つことができ、光電変換装置の出力低下を防ぐことができる。また、酸化シリコン層の層厚が５００ｎｍ程度でリーク電流は略０となるため、それ以上の層厚にすることでさらなる顕著な効果が得られることはない。
【０１３６】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、側面酸化シリコン層３４は、非晶質膜からなっている。このように、シリコンの側面部分に非晶質の側面酸化シリコン層３４が存在することは、該シリコンの側面部分にガラスと同等の絶縁性を持った層が存在することを意味する。この結果、第１電極２と第２電極４との間の電流のリークを防ぐことができるため、変換効率の低下を抑制し、高い出力を得ることが可能となる。
【０１３７】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、シリコンかなる光電変換層３の表面には、表面酸化シリコン層３３が厚さ３ｎｍ以下に形成されている。このように、表面酸化シリコン層３３の厚さが３ｎｍ以下であれば、オーミック接触の妨げとなるほどの障壁ではないため、高出力を得ることが可能となる。
【０１３８】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、基板１上には、ストライプ状の第１電極分離溝２ａを有する第１電極２と、第１電極２の表面に形成されかつ第１電極分離溝２ａ及び第１電極分離溝２ａとは重なり合わないストライプ状の光電変換層分離溝３ａを有する光電変換層３と、光電変換層３の表面に形成されかつ第１電極分離溝２ａ及び光電変換層分離溝３ａとは重なり合わないストライプ状のセル分離溝１１を有する第２電極４とが積層されている。ここで、セル分離溝１１は、光電変換層分離溝３ａから見て第１電極分離溝２ａとは反対側の領域に形成されている。光電変換層３の一部は、第１電極２に穿設された第１電極分離溝２ａを通して基板１に接している。第１電極分離溝２ａの一部は、光電変換層３に穿設された光電変換層分離溝３ａを通して第１電極２に接している。セル分離溝１１は、第２電極４のみならず光電変換層３をも分離するように光電変換層３側に延びて形成されている。
【０１３９】
このような構成を有することにより、１つの光電変換装置１０は、複数のセルに分断され、分断された１つのセルの第２電極４とその隣に存在するセルの第１電極２とが接触し導通状態となっている。これにより、それぞれのセルは、隣り合うセルと直列接続する。この結果、高出力の光電変換装置１０を製造することが可能となる。
【０１４０】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、基板１は、波長８００〜１２００ｎｍの光に対して第１電極２よりも吸収率が小さい。すなわち、基板１はこの波長に対する吸収率が低く、一方で第１電極２の吸収率は高い。そのため、レーザ光を基板１側から照射しても、レーザ光の大半は基板１を透過し、第１電極２にて吸収される。これにより、第１電極２でのみレーザアブレーションを起こすことができ、結果として基板１には影響を及ぼすことなく第１電極２の除去が可能となる。
【０１４１】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、基板１は、ガラス基板からなっていると共に、第１電極２、ＩＴＯ、酸化錫又は酸化亜鉛の中のいずれかの材料からなっている。
【０１４２】
これにより、基板１及び第１電極２が透明であるので、基板１及び第１電極２側から光電変換層３への光吸収が可能である。このため、太陽光を光電変換層３にて吸収して電気エネルギーに変換することができる。
【０１４３】
また、本実施の形態の光電変換装置１０では、基板１及び第１電極２は、波長３５０〜６５０ｎｍの光に対して前記光電変換層よりも吸収率が小さい。
【０１４４】
これにより、波長が３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下のレーザ光に関して、この波長に対する吸収率の小さい基板１及び第１電極には影響を与えず、吸収率の大きいシリコンからなる光電変換層３のみを選択的に除去することが可能となる。また、この波長域は、光電変換層３における微結晶シリコン層３２の吸収率はあまり大きくはなく、微結晶シリコン層３２ではレーザアブレーションが起こらない可能性もある。しかし、吸収率の高い下層の非晶質シリコン層３１がレーザアブレーションを起こすことにより、それと同時に微結晶シリコン層３２も基板１の表面から射出されるため、非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２の両方のシリコン層を同時に除去することができる。
【０１４５】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法は、基板１上に第１電極２を成膜した後、該第１電極２の一部を除去して第１電極分離溝２ａを形成する工程と、第１電極２の表面にシリコンからなる光電変換層３を成膜した後、光電変換層３の一部を除去して光電変換層分離溝３ａを形成する工程と、光電変換層３の表面に第２電極４を成膜した後、第２電極４と光電変換層３との一部を同時に除去してセル分離溝１１を形成する工程とを含む。そして、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ、及びセル分離溝１１のうち少なくともセル分離溝１１の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で熱を加えながら行うことにより、光電変換層３の側面に側面酸化シリコン層３４を形成する。
【０１４６】
これにより、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ、及びセル分離溝１１のうち少なくともセル分離溝１１の形成を酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で熱を加えながら行うことにより、セル分離溝１１に隣接する光電変換層３の側面に側面酸化シリコン層３４を形成することが可能となる。尚、側面に酸化シリコン膜を形成する必要があるのは、セル分離溝１１形成時のみである。このため、第１電極分離溝２ａ及び光電変換層分離溝３ａの形成においては、必ずしも酸素雰囲気下又は水蒸気雰囲気下で行う必要はない。
【０１４７】
したがって、光電変換層３を挟む第１電極２と第２電極４との間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置１０の製造方法を提供することができる。
【０１４８】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１は、レーザ光の照射により形成される。すなわち、固体にレーザ光を照射した場合、レーザ光の照射強度が閾値以上になると、固体表面で電子、熱、光化学又は力学エネルギーに変換される。その結果、中性原子、分子、イオン、クラスター、電子又は光子が射出され、固体表面がエッチングされるレーザアブレーションと呼ばれる物理現象が起こる。この現象を利用し、成膜層の所定の箇所にレーザ光を照射することによって、照射領域の層を除去することができる。そのとき、照射領域では高熱が発生するため、この熱を利用して光電変換層３のシリコン側面に側面酸化シリコン層３４を形成することが可能となる。この結果、光電変換層３を挟む第１電極２と第２電極４との間での電流のリークを防ぐことにより、変換効率の低下及び歩留まりの低下を抑制し得る光電変換装置１０の製造方法を提供することができる。
【０１４９】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、レーザ光のパワーは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２ である。すなわち、レーザ光を照射して第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成する場合、最低でも除去する対象物がレーザアブレーションを起こすだけのレーザパワーが必要とされる。
【０１５０】
ここで、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０の構成材料であれば、通常１００ｋＷ／ｃｍ２ 以下であってもアブレーションが起こる。このため、膜の除去のみが目的であれば比較的低出力でも実現できる。
【０１５１】
しかし、本実施の形態においては、パワー０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２ という高出力のレーザ光を使用している。この理由は、照射領域において酸化シリコン層を形成するために必要な熱を発生させることを目的としているためであり、これによって、照射領域の温度が高くなり、シリコンの酸化反応を促進することができる。
【０１５２】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成すべくレーザ光を照射したときの照射領域における光電変換層３の温度は、３０００℃以上である。すなわち、シリコン表面に酸化膜を形成する熱酸化プロセスでは、通常、９００〜１２００℃において数十分間の熱処理を必要とする。
【０１５３】
しかし、本実施の形態では、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成すべくレーザ光を照射するときの照射領域における光電変換層３の温度を、３０００℃以上としている。このように、照射領域の温度を３０００℃以上の高温にすることによって、より短時間でシリコン表面に酸化シリコン層を形成することができる。尚、光電変換層分離溝３ａには、第２電極４が充填されるが、この光電変換層分離溝３ａの内部の第２電極４と光電変換層３の側面との絶縁性を高めるためには、光電変換層分離溝３ａの側面における光電変換層３の側面にも側面酸化シリコン層３４を形成することが好ましい。
【０１５４】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成するための基板１の移動速度又はレーザ光の走査速度は、０．２ｍ／ｓ以下である。
【０１５５】
すなわち、パルスレーザ光の連続照射により第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成するときに、各パルスにおけるそれぞれの加工領域が重なりを有した状態で溝とするためには、基板１の移動速度又はレーザ光の走査速度を０．４ｍ／ｓ以下にする必要がある。また、基板１の移動速度又はレーザ光の走査速度を特に０．２ｍ／ｓ以下にすることによって、レーザ光の面内強度にばらつきがあった場合でも、問題なく第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１の形成を行うことが可能となる。
【０１５６】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では第１電極分離溝２ａを形成するためのレーザ光の波長は、８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下である。
【０１５７】
すなわち、波長が８００ｎｍ以上かつ１２００ｎｍ以下のレーザ光に関して、基板１はこの波長に対する吸収率が低く、一方で第１電極２の吸収率は高い。そのため、レーザ光を基板１側から照射しても、レーザ光の大半は基板１を透過し、第１電極２にて吸収される。これにより、第１電極２でのみレーザアブレーションを起こすことができ、結果として基板１には影響を及ぼすことなく第１電極２の除去が可能となる。
【０１５８】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１を形成するためのレーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下である。
【０１５９】
これにより、波長が３５０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下のレーザ光に関して、この波長に対する吸収率の小さい基板１及び第１電極２には影響を与えず、吸収率の大きいシリコンからなる光電変換層３のみを選択的に除去することが可能となる。また、この波長域は、光電変換層３における微結晶シリコン層３２の吸収率はあまり大きくはなく、微結晶シリコン層３２ではレーザアブレーションが起こらない可能性もある。しかし、吸収率の高い下層の非晶質シリコン層３１がレーザアブレーションを起こすことにより、それと同時に微結晶シリコン層３２も基板１の表面から射出されるため、非晶質シリコン層３１及び微結晶シリコン層３２の両方のシリコン層を同時に除去することができる。
【０１６０】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、酸素雰囲気は、酸素濃度が２５％以上かつ３５％以下である。
【０１６１】
すなわち、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１の形成を酸素雰囲気下で行うことによりシリコン側面に側面酸化シリコン層３４を形成できるが、そのときの酸素濃度を２５％以上かつ３５％以下にすることによって、絶縁性を確保するのに適切な層厚の側面酸化シリコン層３４を形成することができる。
【０１６２】
また、本実施の形態の光電変換装置１０の製造方法では、水蒸気雰囲気は、湿度が９０％以上かつ９５％以下である。
【０１６３】
すなわち、シリコンからなる光電変換層３を有する光電変換装置１０の製造プロセスにおいて、第１電極分離溝２ａ、光電変換層分離溝３ａ及びセル分離溝１１の形成を水蒸気雰囲気で行うことによりシリコン側面に側面酸化シリコン層３４を形成できるが、そのときの湿度を９０％以上にすることによって、絶縁性を確保するのに適切な層厚の側面酸化シリコン層３４を形成することができる。
【０１６４】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、基板上に、第１電極とシリコンからなる光電変換層と第２電極とをこの順に積層してなる特に薄膜シリコン型の光電変換装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１        基板
２        第１電極
２ａ      第１電極分離溝
３        光電変換層
３ａ      光電変換層分離溝
４        第２電極
１０        光電変換装置
１１        セル分離溝
３１        非晶質シリコン層
３２        微結晶シリコン層
３３        表面酸化シリコン層（酸化シリコン層）
３４        側面酸化シリコン層（酸化シリコン層）
【図１】
2013140850.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013140850.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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