(57)【要約】      （修正有）【課題】非晶質シリコン膜に接する電極の非晶質シリコン膜からの剥離を抑制することができる光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供する。【解決手段】光電変換素子は、第１導電型または第２導電型の半導体基板１と、半導体基板１の一方の側に設けられた第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜３，５と、非晶質シリコン膜に接する電極１１，１２とを備えている。電極は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムからなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含み、電極は、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面１１ａ，１２ａから垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有している。【選択図】図１
2016062964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜と、
前記非晶質シリコン膜に接する電極と、を備え、
前記電極は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムからなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含み、
前記電極は、前記電極の二次イオン質量分析法による分析において、前記電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域における前記アルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する、光電変換素子。
【請求項２】
前記アルカリ金属は、ナトリウムを含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記電極は、前記アルカリ金属とともに、銀を含む、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記非晶質シリコン膜は、互いに分離された、第１導電型非晶質シリコン膜と第２導電型非晶質シリコン膜とを含み、
前記電極は、前記第１導電型非晶質シリコン膜に接する第１電極と、前記第２導電型非晶質シリコン膜に接する第２電極とを含み、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が、前記アルカリ金属を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
第１導電型または第２導電型の半導体基板の一方の側に第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、
前記非晶質シリコン膜に接する電極を形成する工程とを含み、
前記電極は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムからなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含み、
前記電極は、前記電極の二次イオン質量分析法による分析において、前記電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域における前記アルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する、光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池には、化合物半導体または有機材料を用いたものなど様々な種類のものがあるが、現在、主流となっているのは、シリコン結晶を用いたものである。
【０００３】
現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と、受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。
【０００４】
しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、裏面のみに電極を形成した太陽電池の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
図１４に、特許文献１に記載の太陽電池の模式的な断面図を示す。図１４に示される太陽電池においては、ｎ型の単結晶シリコンからなる半導体基板１１０の裏面の一部に水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質半導体層１２１と水素を含むｐ型のアモルファスシリコンからなるｐ型非晶質半導体層１２２とのＩＰ積層体１３１が設けられている。また、ｐ型非晶質半導体層１２２上に反射層１２３が設けられており、反射層１２３の表面の周縁に酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などの絶縁層１２０が設けられている。
【０００６】
また、半導体基板１１０の裏面のＩＰ積層体１３１の非形成面、ならびにＩＰ積層体１３１上の反射層１２３および絶縁層１２０の積層体を覆うように水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質半導体層１１１と水素を含むｎ型のアモルファスシリコンからなるｎ型非晶質半導体層１１２とのＩＮ積層体１３２が設けられている。
【０００７】
また、反射層１２３の裏面の絶縁層１２０の非形成面、ならびにＩＮ積層体１３２を覆うように第１の導電層１１３、第２の導電層１１４、第３の導電層１１５および第４の導電層１１６が順次積層されることにより構成された導電層の積層体１３３が設けられている。また、導電層の積層体１３３には絶縁層１２０の表面まで至る溝１２４が形成されており、これにより、ＩＰ積層体１３１上のｐ電極１４１と、ＩＮ積層体１３２上のｎ電極１４２とが分離されている。
【０００８】
さらに、半導体基板１１０の受光面上には、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなるｉ型非晶質半導体層１１７と、水素を含むｎ型のアモルファスシリコンからなるｎ型非晶質半導体層１１８と、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などからなる絶縁層１１９とが設けられている。
【０００９】
図１４に示される太陽電池においては、太陽電池の受光面から入射してきた光のうち、ｐ電極１４１およびｎ電極１４２が形成されていない溝１２４の領域に入射してきた光は反射層１２３で反射されるため、太陽電池の裏面から出射される光を少なくすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９０６５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の反射層１２３は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）およびチタン（Ｔｉ）からなる群から選ばれた金属から形成されるため、水素を含むｎ型のアモルファスシリコンからなるｎ型非晶質半導体層１１２との密着性が悪く、反射層１２３が剥離することが多かった。これにより、従来においては、反射層１２３の剥離に伴って、反射層１２３からｐ電極１４１が剥離しやすいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜と、非晶質シリコン膜に接する電極とを備え、電極は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）からなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含み、電極は、電極の二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による分析において、電極の最表面から垂直方向（電極の最表面に対して垂直な方向）に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する光電変換素子である。
【００１３】
また、ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の一方の側に第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン膜に接する電極を形成する工程とを含み、電極は、Ｌｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含み、電極は、電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する光電変換素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
ここで開示された実施形態によれば、非晶質シリコン膜に接する電極の非晶質シリコン膜からの剥離を抑制することができる光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。
【図２】電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する電極のＳＩＭＳによる分析データの一例である。
【図３】電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有しない電極のＳＩＭＳによる分析データの一例である。
【図４】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図５】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図６】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図７】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図８】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図９】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図１０】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図１１】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図１２】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図１３】実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の工程の一部について図解する模式的な断面図である。
【図１４】特許文献１に記載の太陽電池の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１７】
［実施形態１］
＜光電変換素子の構成＞
図１に、実施形態１の光電変換素子としてのヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、ｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板１と、半導体基板１の一方の主面である裏面に接する第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とを有している。本実施形態においては、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４は、それぞれ、ｉ型非晶質膜である。
【００１８】
第１のｉ型非晶質半導体膜２上には、第１のｉ型非晶質半導体膜２に接するｐ型非晶質シリコン膜である第１導電型非晶質シリコン膜３が設けられている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４上には、第２のｉ型非晶質半導体膜４に接するｎ型非晶質シリコン膜である第２導電型非晶質シリコン膜５が設けられている。
【００１９】
第１導電型非晶質シリコン膜３上には、第１導電型非晶質シリコン膜３に接する第１電極１１が設けられている。また、第２導電型非晶質シリコン膜５上には、第２導電型非晶質シリコン膜５に接する第２電極１２が設けられている。第１電極１１は、半導体基板１側と反対側の表面である最表面１１ａを有している。また、第２電極１２は、半導体基板１側と反対側の表面である最表面１２ａを有している。
【００２０】
半導体基板１の他方の主面である受光面には凹凸１ａが形成されている。半導体基板１の受光面の凹凸１ａ上にはｉ型非晶質シリコン膜である第３のｉ型非晶質半導体膜６が設けられている。また、第３のｉ型非晶質半導体膜６上にはｎ型非晶質シリコン膜である第２導電型非晶質半導体膜７が設けられている。また、第２導電型非晶質半導体膜７上には窒化シリコン膜である第１の反射防止膜８が設けられており、第１の反射防止膜８上には窒化シリコン膜である第２の反射防止膜９が設けられている。
【００２１】
半導体基板１の裏面は部分的に窪み２２を有しており、半導体基板１の裏面の窪み２２を覆うようにして第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質シリコン膜５との積層体が設けられている。また、半導体基板１の裏面の窪み２２以外の箇所を第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質シリコン膜３との積層体が覆っている。これにより、半導体基板１における第２のｉ型非晶質半導体膜４の設置面が、第１のｉ型非晶質半導体膜２の設置面よりも半導体基板１の内部側に位置することになる。
【００２２】
そして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質シリコン膜５との積層体の両端部は、それぞれ、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質シリコン膜３との積層体の端部を覆っている。そのため、第１導電型非晶質シリコン膜３と第２導電型非晶質シリコン膜５との間には第２のｉ型非晶質半導体膜４の端部が位置しており、第２のｉ型非晶質半導体膜４の両端部は、それぞれ、第１導電型非晶質シリコン膜３および第２導電型非晶質シリコン膜５の双方と接している。これにより、第１導電型非晶質シリコン膜３と第２導電型非晶質シリコン膜５とは第２のｉ型非晶質半導体膜４によって互いに分離されている。
【００２３】
＜作用効果＞
本発明者が鋭意検討した結果、電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する電極を非晶質シリコン膜に接するようにして設けた場合には、電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有しない電極を非晶質シリコン膜に接するようにして設けた場合と比べて、非晶質シリコン膜に対する電極の密着性が大幅に向上し、非晶質シリコン膜からの電極の剥離を大幅に抑制できることを見出した。
【００２４】
なお、電極のＳＩＭＳによる分析は、電極の最表面に一次イオンのイオンビームを照射して電極の最表面から垂直方向にスパッタリングを行っていき、そのスパッタリングにより発生した二次イオンを検知して二次イオンを同定し、電極の深さ方向（電極の最表面から半導体基板に向かって垂直方向）に、同定された二次イオンの種類ごとの１秒間の検知数（カウント数）を測定する方法である。
【００２５】
図２に、電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する電極のＳＩＭＳによる分析データの一例を示す。また、図３に、電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有しない電極のＳＩＭＳによる分析データの一例を示す。なお、図２および図３において、縦軸は二次イオン強度［カウント／秒］を示し、横軸は電極の最表面から半導体基板に向かって垂直方向における深さ［ｎｍ］を示している。
【００２６】
図２に示すＳＩＭＳによる分析データを有する電極は、図３に示すＳＩＭＳによる分析データを有する電極と比べて、非晶質シリコン膜に対する密着性が大幅に向上し、電極の剥離が大幅に抑制できていることが確認されている。
【００２７】
なお、図２および図３に示すＳＩＭＳによる分析データは、電極の最表面から垂直方向にＳＩＭＳによる分析を行って得られた分析データである。
【００２８】
具体的には、図２および図３に示すＳＩＭＳによる分析データは、ＣＡＭＥＣＡ  ＩＭＳ−７ｆを用いて、一次イオン種：Ｏ2+、一次加速電圧：８．０ｋＶ、検出領域：直径３０μｍの円形領域の分析条件で測定を行うことによって得られたものである。
【００２９】
図２および図３に示すＳＩＭＳによる分析データから、これらの電極は、Ｎａ以外の成分としてＡｇを含んでいることがわかる。図２および図３に示すＳＩＭＳによる分析データには、ＳｉおよびＡｌについても検出されているが、Ｓｉは電極が接する非晶質シリコン膜に起因するものであり、Ａｌはバックグラウンドに起因するものである。
【００３０】
実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１電極１１および第２電極１２がそれぞれ電極のＳＩＭＳによる分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する電極に相当している。
【００３１】
したがって、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ、図１４に示す特許文献１に記載の太陽電池のＮａを含まない反射層１２３と比較して、第１導電型非晶質シリコン膜３および第２導電型非晶質シリコン膜５に対する密着性を大幅に向上することができるため、第１導電型非晶質シリコン膜３および第２導電型非晶質シリコン膜５からの第１電極１１および第２電極１２の剥離を大幅に抑制することができる。
【００３２】
なお、上記においては、第１電極１１の全面および第２電極１２の全面がそれぞれ第１導電型非晶質シリコン膜３および第２導電型非晶質シリコン膜５に接する場合について説明したが、第１電極１１の少なくとも一部および第２電極１２の少なくとも一部がそれぞれ第１導電型非晶質シリコン膜３および第２導電型非晶質シリコン膜５に接していればよい。ただし、第１電極１１および第２電極１２の剥離を防止する観点からは、第１導電型非晶質シリコン膜３に接する第１電極１１の接触面積および第２導電型非晶質シリコン膜５に接する第２電極１２の面積は大きい方が好ましい。
【００３３】
また、第１導電型非晶質シリコン膜３に対する第１電極１１の密着性が向上した場合には、第１導電型非晶質シリコン膜３に対する第１電極１１のコンタクト抵抗が低下する。また、第２導電型非晶質シリコン膜５に対する第２電極１２の密着性が向上した場合には、第２導電型非晶質シリコン膜５に対する第２電極１２のコンタクト抵抗が低下する。したがって、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、図１４に示す特許文献１に記載の太陽電池と比べてフィルファクター（ＦＦ）が向上するため、光電変換効率等の特性が向上する。
【００３４】
さらに、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいても、図１４に示す特許文献１に記載の太陽電池の反射層１２３と同様に、半導体基板１の裏面の第１電極１１および第２電極１２により、半導体基板１の受光面から入射してきた光を半導体基板１側に反射することができるため、この観点からの特性の低下も防止または抑制することができる。
【００３５】
＜光電変換素子の製造方法＞
以下、図４〜図１３の模式的断面図を参照して、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。まず、図４に示すように、半導体基板１の受光面に凹凸１ａを形成する。
【００３６】
ここで、半導体基板１の受光面の凹凸１ａは、たとえば、半導体基板１の裏面の全面にテクスチャマスクを形成した後に、半導体基板１の受光面をテクスチャエッチングすることにより形成することができる。テクスチャマスクとしては、たとえば、窒化シリコンまたは酸化シリコンを用いることができる。また、テクスチャエッチングに用いられるエッチャントとしては、たとえば、シリコンを溶解可能なアルカリ溶液を用いることができる。
【００３７】
半導体基板１としては、ｎ型単結晶シリコン基板を好適に用いることができるがｎ型単結晶シリコン基板に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体基板を適宜用いることができる。
【００３８】
次に、図５に示すように、半導体基板１の受光面の凹凸１ａ上に、第３のｉ型非晶質半導体膜６、第２導電型非晶質半導体膜７、第１の反射防止膜８および第２の反射防止膜９をこの順に形成する。ここで、第３のｉ型非晶質半導体膜６、第２導電型非晶質半導体膜７、第１の反射防止膜８および第２の反射防止膜９は、それぞれ、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により積層することができる。
【００３９】
第３のｉ型非晶質半導体膜６としては、たとえば、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型半導体膜を用いることもできる。
【００４０】
第２導電型非晶質半導体膜７としては、ｎ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｎ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｎ型半導体膜を用いることもできる。なお、第２導電型非晶質半導体膜７を構成するｎ型非晶質シリコン膜に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができる。
【００４１】
また、実施形態１において、第１の反射防止膜８および第２の反射防止膜９としてはそれぞれ窒化シリコン膜を好適に用いることができるが、これに限定されるものでもない。
【００４２】
なお、本明細書において「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。すなわち、本明細書において「ｎ型」はｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味し、「ｐ型」はｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。
【００４３】
また、本明細書において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素で終端されたものも含まれるものとする。
【００４４】
次に、図６に示すように、半導体基板１の裏面の全面に第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００４５】
第１のｉ型非晶質半導体膜２としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００４６】
次に、図７に示すように、半導体基板１の裏面上に第１導電型非晶質シリコン膜３を形成する。第１導電型非晶質シリコン膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００４７】
第１導電型非晶質シリコン膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜が用いられる。なお、第１導電型非晶質シリコン膜３を構成するｐ型非晶質シリコン膜に含まれるｐ型不純物としては、たとえばボロンを用いることができる。
【００４８】
次に、図８に示すように、第１導電型非晶質シリコン膜３上に、半導体基板１を厚さ方向にエッチングする箇所に開口部を有するフォトレジスト等のエッチングマスク２１を形成する。
【００４９】
次に、図９に示すように、エッチングマスク２１をマスクとして、半導体基板１の裏面をエッチングする。これにより、半導体基板１の裏面に窪み２２を形成し、半導体基板１の一部を露出させる。なお、窪み２２の形成後にはエッチングマスク２１は、半導体基板１の裏面から完全に除去される。
【００５０】
次に、図１０に示すように、半導体基板１の窪み２２および第１導電型非晶質シリコン膜３を覆うようにして第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００５１】
第２のｉ型非晶質半導体膜４としては、ｉ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるがｉ型非晶質シリコン膜に限定されず、たとえば従来から公知のｉ型非晶質半導体膜を用いることもできる。
【００５２】
次に、図１１に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜４上に第２導電型非晶質シリコン膜５を形成する。第２導電型非晶質シリコン膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
【００５３】
第２導電型非晶質シリコン膜５としては、ｎ型非晶質シリコン膜が用いられる。なお、第２導電型非晶質シリコン膜５を構成するｎ型非晶質シリコン膜に含まれるｎ型不純物としては、たとえばリンを用いることができる。
【００５４】
次に、図１２に示すように、半導体基板１の裏面上の第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質シリコン膜５との積層体を残す部分にのみフォトレジスト等のエッチングマスク２３を形成する。
【００５５】
次に、エッチングマスク２３をマスクとして、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質シリコン膜５との積層体の一部を厚さ方向にウエットエッチングすることによって、図１３に示すように、第１導電型非晶質シリコン膜３の一部を露出させる。その後、エッチングマスク２３を完全に除去する。
【００５６】
次に、図１に示すように、第１導電型非晶質シリコン膜３に接するように第１電極１１を形成し、第２導電型非晶質シリコン膜５に接するように第２電極１２を形成する。ここで、第１電極１１および第２電極１２の形成方法も特に限定されないが、たとえば蒸着法などを用いることができる。Ｎａの導入方法も特に限定されず、好適な方法を適宜用いることができる。また、たとえば実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの複数を接続してモジュール化した後に何らかの形でＮａが混入していてもよい。
【００５７】
以上により、図１に示す構成の実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。
【００５８】
なお、上記においては、第１電極１１および第２電極１２がそれぞれＮａを含む場合について説明したが、第１電極１１および第２電極１２が、それぞれ、Ｎａに代えて、若しくはＮａとともに、ＬｉおよびＫの少なくとも一方を含む場合にもＮａが単独で含まれている場合と同様の効果を得ることができる。これは、Ｎａ、ＬｉおよびＫはいずれも周期表の同一の族に属するアルカリ金属であり、また、これらの元素の原子番号も近いため、Ｎａが単独で含まれる場合と同一の効果が得られると考えられる。
【００５９】
また、第１電極１１および第２電極１２がそれぞれＮａ、ＬｉおよびＫの２種以上を含む場合には、第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域における２種以上のアルカリ金属の二次イオン強度の合計（（Ｎａの二次イオン強度）＋（Ｌｉの二次イオン強度）＋（Ｋの二次イオン強度））が１０3カウント／秒以上である部分を有していればよい。
【００６０】
第１電極１１および第２電極１２がそれぞれＮａ、ＬｉおよびＫからなる群から選択された少なくとも１つのアルカリ金属を含むこと、当該アルカリ金属の二次イオン強度は、ＳＩＭＳで確認することができる。
【００６１】
［実施形態２］
実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１電極１１のみが、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有することを特徴としている。
【００６２】
実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第１導電型非晶質シリコン膜３に対する第１電極１１の密着性を大幅に向上させることができるため、第１導電型非晶質シリコン膜３からの第１電極１１の剥離を大幅に抑制することができる。
【００６３】
実施形態２における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００６４】
［実施形態３］
実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第２電極１２のみが、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有することを特徴としている。
【００６５】
実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいては、第２導電型非晶質シリコン膜５に対する第２電極１２の密着性を大幅に向上させることができるため、第２導電型非晶質シリコン膜５からの第２電極１２の剥離を大幅に抑制することができる。
【００６６】
実施形態３における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００６７】
［実施形態４］
実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１がｐ型単結晶シリコン基板であり、第１導電型非晶質シリコン膜３がｎ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質シリコン膜５がｐ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜７がｎ型非晶質シリコン膜であることを特徴としている。
【００６８】
実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルにおいても、第１電極１１および第２電極１２の少なくとも一方が、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有している。
【００６９】
そのため、実施形態４においても、第１導電型非晶質シリコン膜３に対する第１電極１１の密着性および第２導電型半導体膜５に対する第２電極１２の密着性の少なくとも一方を大幅に向上させることができるため、第１導電型非晶質シリコン膜３からの第１電極１１の剥離および第２導電型半導体膜５からの第２電極１２の剥離を大幅に抑制することができる。
【００７０】
実施形態４における上記以外の説明は実施形態１〜実施形態３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００７１】
［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の側に設けられた第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜と、非晶質シリコン膜に接する電極と、を備え、電極は、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する光電変換素子である。このような構成の光電変換素子においては、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７２】
（２）ここで開示された実施形態においては、アルカリ金属がＮａを含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７３】
（３）ここで開示された実施形態において、電極は、アルカリ金属とともに銀を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７４】
（４）ここで開示された実施形態において、半導体基板は、シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７５】
（５）ここで開示された実施形態において、非晶質シリコン膜は、互いに分離された、第１導電型非晶質シリコン膜と第２導電型非晶質シリコン膜とを含み、電極は、第１導電型非晶質シリコン膜に接する第１電極と、第２導電型非晶質シリコン膜に接する第２電極とを含み、第１電極および第２電極の少なくとも一方がアルカリ金属を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７６】
（６）ここで開示された実施形態において、第１電極および第２電極の双方がアルカリ金属を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７７】
（７）ここで開示された実施形態において、半導体基板と第１導電型非晶質シリコン膜との間の第１のｉ型非晶質半導体膜と、半導体基板と第２導電型非晶質シリコン膜との間の第２のｉ型非晶質半導体膜とがさらに含まれることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７８】
（８）ここで開示された実施形態において、半導体基板と第１のｉ型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００７９】
（９）ここで開示された実施形態において、半導体基板と第２のｉ型非晶質半導体膜とが接していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８０】
（１０）ここで開示された実施形態において、第２のｉ型非晶質半導体膜の設置面が、第１のｉ型非晶質半導体膜の設置面よりも半導体基板の内部側に位置していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８１】
（１１）ここで開示された実施形態において、第１のｉ型非晶質半導体膜と第１導電型非晶質シリコン膜とが接していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８２】
（１２）ここで開示された実施形態において、第２のｉ型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質シリコン膜とが接していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８３】
（１３）ここで開示された実施形態において、第１導電型非晶質シリコン膜と第２導電型非晶質シリコン膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜の端部が位置していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８４】
（１４）ここで開示された実施形態において、第２のｉ型非晶質半導体膜の端部が、第１導電型非晶質シリコン膜および第２導電型非晶質シリコン膜のそれぞれと接していることが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００８５】
（１５）ここで開示された実施形態において、半導体基板の他方の側に凹凸が設けられていることが好ましい。この場合には、半導体基板に入射する光の量を増大することができる。
【００８６】
（１６）ここで開示された実施形態は、凹凸上の第３のｉ型非晶質半導体膜をさらに含むことが好ましい。この場合には、後述する非晶質半導体膜が、半導体基板から剥離するのを抑制することができる。
【００８７】
（１７）ここで開示された実施形態は、第３のｉ型非晶質半導体膜上の第１導電型または第２導電型の非晶質半導体膜をさらに含むことが好ましい。この場合には、第１導電型または第２導電型の非晶質半導体膜の電界効果により、半導体基板中のキャリアのライフタイムを長くすることができる。
【００８８】
（１８）ここで開示された実施形態は、非晶質半導体膜上の第１の反射防止膜をさらに含むことが好ましい。この場合には、半導体基板の受光面における入射光の反射を防止して半導体基板に入射する光の量を増大することができる。
【００８９】
（１９）ここで開示された実施形態は、第１の反射防止膜上の第２の反射防止膜をさらに含むことが好ましい。この場合にも、半導体基板の受光面における入射光の反射を防止して半導体基板に入射する光の量を増大することができる。
【００９０】
（２０）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の一方の側に第１導電型または第２導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン膜に接する電極を形成する工程とを含み、電極は、電極の二次イオン質量分析法による分析において、電極の最表面から垂直方向に５０ｎｍよりも深い領域におけるアルカリ金属の二次イオン強度が１０3カウント／秒以上である部分を有する、光電変換素子の製造方法である。このような構成の光電変換素子の製造方法によって製造された光電変換素子においては、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９１】
（２１）ここで開示された実施形態において、アルカリ金属がＮａを含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９２】
（２２）ここで開示された実施形態において、電極は、アルカリ金属とともに銀を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９３】
（２３）ここで開示された実施形態において、半導体基板は、シリコンを含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９４】
（２４）ここで開示された実施形態は、非晶質シリコン膜を形成する工程は、半導体基板の一方の側に第１のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１のｉ型非晶質半導体膜上に第１導電型非晶質シリコン膜を形成する工程と、第１のｉ型非晶質半導体膜と第１導電型非晶質シリコン膜とを含む第１の積層体の一部を厚さ方向に除去することによって半導体基板の一部を露出させる工程と、半導体基板の露出面と第１の積層体を覆うように第２のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程と、第２のｉ型非晶質半導体膜上に第２導電型非晶質シリコン膜を形成する工程と、第２のｉ型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質シリコン膜とを含む第２の積層体の一部を厚さ方向に除去することによって第１導電型非晶質シリコン膜の一部を露出させる工程と、第１導電型非晶質シリコン膜に接する第１電極を形成する工程と、第２導電型非晶質シリコン膜に接する第２電極を形成する工程と、を含み、第１電極および第２電極の少なくとも一方がアルカリ金属を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９５】
（２５）ここで開示された実施形態は、非晶質シリコン膜を形成する工程の前に、半導体基板の他方の側に凹凸を形成する工程と、凹凸上に第３のｉ型非晶質半導体膜を形成する工程と、第３のｉ型非晶質半導体膜上に第１導電型または第２導電型の非晶質半導体膜を形成する工程と、非晶質半導体膜上に第１の反射防止膜を形成する工程と、第１の反射防止膜上に第２の反射防止膜を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合にも、非晶質シリコン膜に接する電極が、非晶質シリコン膜から剥離するのを抑制することができる。
【００９６】
以上のように本発明の実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００９７】
今回開示された実施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】
【００９８】
ここで開示された実施形態の光電変換素子および光電変換素子の製造方法は、ヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  半導体基板、１ａ  凹凸、２  第１のｉ型非晶質半導体膜、３  第１導電型非晶質シリコン膜、４  第２のｉ型非晶質半導体膜、５  第２導電型非晶質シリコン膜、６  第３のｉ型非晶質半導体膜、７  第２導電型非晶質半導体膜、８  第１の反射防止膜、９  第２の反射防止膜、１１  第１電極、１１ａ  最表面、１２  第２電極、１２ａ  最表面、２１，２３  エッチングマスク、２２  窪み、１１０  半導体基板、１１１  ｉ型非晶質半導体層、１１２  ｎ型非晶質半導体層、１１３  第１の導電層、１１４  第２の導電層、１１５  第３の導電層、１１６  第４の導電層、１２０  絶縁層、１２１  ｉ型非晶質半導体層、１２２  ｐ型非晶質半導体層、１２３  反射層、１２４  溝、１３１  ＩＰ積層体、１３２  ＩＮ積層体、１３３  積層体、１４１  ｐ電極、１４２  ｎ電極。
【図１】
2016062964.tif 000003
【図２】
2016062964.tif 000004
【図３】
2016062964.tif 000005
【図４】
2016062964.tif 000006
【図５】
2016062964.tif 000007
【図６】
2016062964.tif 000008
【図７】
2016062964.tif 000009
【図８】
2016062964.tif 000010
【図９】
2016062964.tif 000011
【図１０】
2016062964.tif 000012
【図１１】
2016062964.tif 000013
【図１２】
2016062964.tif 000014
【図１３】
2016062964.tif 000015
【図１４】
2016062964.tif 000016