(57)【要約】【課題】入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供する。【解決手段】光電変換素子１は、半導体基板１１の第１の面１１上に設けられるとともに、窒化シリコンで形成された誘電体層（１６）を備える。誘電体層（１６）は、誘電体層（１６）のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、誘電体層（１６）のうち半導体基板から最も遠い第２の部分１６ｂとの間に、第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分（１６ａ）から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分（１６ｂ）に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と前記第１の表面と反対側の第２の表面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１の表面上に設けられるとともに、窒化シリコンで形成された誘電体層と、
第１の電極と、
第２の電極とを備え、
前記誘電体層のうち前記半導体基板に最も近い第１の部分は、前記誘電体層において最も小さな前記窒化シリコン中の窒素のモル分率を有し、
前記誘電体層のうち前記半導体基板から最も遠い第２の部分は、前記誘電体層において最も大きな前記窒化シリコン中の窒素のモル分率を有し、
前記誘電体層は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に第１の領域を含み、前記第１の領域のうち前記半導体基板に最も近い第３の部分から前記第１の領域のうち前記半導体基板から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、前記窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する、光電変換素子。
【請求項２】
前記誘電体層の前記第１の部分における前記窒素のモル分率は、０．２０以下である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記誘電体層の前記第２の部分における前記窒素のモル分率は、０．３８以上である、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】
前記誘電体層は、前記誘電体層の前記第１の部分から前記誘電体層の前記第２の部分に向かう方向に沿って前記窒化シリコン中の窒素のモル分率が一定である第２の領域をさらに含み、前記第２の領域は前記第１の部分を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記誘電体層の前記第２の領域は、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有する、請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第１の領域の前記第４の部分から前記第１の領域の前記第３の部分に向かうにつれて、前記窒素のモル分率の増加率が減少する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層と、
前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層とをさらに備え、
前記第１の電極は、前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、前記第１の非晶質半導体層と電気的に接続され、
前記第２の電極は、前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、前記第２の非晶質半導体層と電気的に接続される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記半導体基板と前記第１の非晶質半導体層との間に第１のｉ型非晶質半導体層をさらに備える、請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記半導体基板と前記第２の非晶質半導体層との間に第２のｉ型非晶質半導体層をさらに備える、請求項７または請求項８に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記半導体基板は、前記半導体基板の前記第２の表面に、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域とを含み、
前記第１の電極は、前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、前記第１の不純物含有領域と電気的に接続され、
前記第２の電極は、前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、前記第２の不純物含有領域と電気的に接続される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記半導体基板の前記第２の表面上に設けられるとともに、第１の導電型を有する前記半導体基板と電気的に接続され、
前記半導体基板は、前記半導体基板の前記第１の表面に、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域を含み、
前記第２の電極は、前記半導体基板の前記第１の表面上に設けられるとともに、前記第２の不純物含有領域と電気的に接続される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
前記半導体基板は、前記半導体基板の前記第２の表面に、前記第１の導電型を有する不純物を前記半導体基板よりも多く含む第１の不純物含有領域をさらに含む、請求項１１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記半導体基板の前記第１の表面に、前記第１の表面における光反射率を低下させる凹凸構造が設けられる、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光電変換素子と、
前記誘電体層上に設けられた封止層と、
前記封止層上に設けられた透明部材とを備える、光電変換モジュール。
【請求項１５】
前記封止層の屈折率は、前記誘電体層の前記第２の部分の屈折率よりも小さい、請求項１４に記載の光電変換モジュール。
【請求項１６】
前記透明部材の屈折率は、前記封止層の屈折率よりも小さい、請求項１４または請求項１５に記載の光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子及び光電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子は、近年、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギー源としての期待が高まっている。光の入射面に、第１の窒化シリコン層と第２の窒化シリコン層とからなる反射防止膜が設けられた光電変換素子が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７０８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された光電変換素子は、入射光に対して十分に低い反射率を有しておらず、十分なパッシベーション特性を有していなかった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を備える光電変換モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光電変換素子は、第１の表面と第１の表面と反対側の第２の表面とを有する半導体基板と、半導体基板の第１の表面上に設けられるとともに、窒化シリコンで形成された誘電体層とを備える。誘電体層のうち半導体基板に最も近い第１の部分は、誘電体層において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。誘電体層のうち半導体基板から最も遠い第２の部分は、誘電体層において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。誘電体層は、第１の部分と第２の部分との間に第１の領域を含む。第１の領域のうち半導体基板に最も近い第３の部分から第１の領域のうち半導体基板から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。
【０００８】
本発明の光電変換モジュールは、以上述べた光電変換素子と、誘電体層上に設けられた封止層と、封止層上に設けられた透明部材とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光電変換素子によれば、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【００１０】
本発明の光電変換モジュールによれば、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を備える光電変換モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る光電変換素子の概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係る光電変換素子の誘電体層における、窒化シリコン中の窒素のモル分率の変化を示す図である。
【図３】窒化シリコン中の窒素のモル分率に対する窒化シリコンの屈折率を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る光電変換素子の誘電体層における、屈折率の変化を示す図である。
【図５】実施の形態１から実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における一工程を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１から実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における、図５に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図６に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図７に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図８に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図９に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図１０に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図１１に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換素子の製造方法における、図１２に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態１から実施の形態３に係る光電変換モジュールの概略断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る光電変換素子の誘電体層における、窒化シリコン中の窒素のモル分率の変化を示す図である。
【図１６】実施の形態２に係る光電変換素子の誘電体層における、屈折率の変化を示す図である。
【図１７】実施の形態３に係る光電変換素子の誘電体層における、窒化シリコン中の窒素のモル分率の変化を示す図である。
【図１８】実施の形態３に係る光電変換素子の誘電体層における、屈折率の変化を示す図である。
【図１９】実施の形態４に係る光電変換素子の概略断面図である。
【図２０】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図６に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２１】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２０に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２２】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２１に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２３】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２２に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２４】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２３に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２５】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２４に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２６】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２５に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２７】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２６に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２８】実施の形態４に係る光電変換素子の製造方法における、図２７に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図２９】実施の形態４に係る光電変換モジュールの概略断面図である。
【図３０】実施の形態５に係る光電変換素子の概略断面図である。
【図３１】実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における、図６に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図３２】実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における、図３１に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図３３】実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における、図３２に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図３４】実施の形態５に係る光電変換素子の製造方法における、図３３に示す工程の次工程を示す概略断面図である。
【図３５】実施の形態５に係る光電変換モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１に係る光電変換素子１を説明する。本実施の形態の光電変換素子１は、ヘテロ接合型バックコンタクト光電変換素子である。
【００１３】
本実施の形態の光電変換素子１は、半導体基板１１と、第１の非晶質半導体層１３と、第２の非晶質半導体層１５と、第１の誘電体層１６と、第１の電極１７と、第２の電極１８とを主に備える。
【００１４】
半導体基板１１は、ｎ型またはｐ型の半導体基板であってもよい。本実施の形態では、半導体基板１１として、ｎ型単結晶シリコン基板が用いられている。半導体基板１１は、第１の表面１１ａと、第１の表面１１ａと反対側の第２の表面１１ｂとを有する。半導体基板１１の第１の表面１１ａは、光の入射面である。半導体基板１１の第２の表面１１ｂは、光の入射面である第１の表面１１ａと反対側の裏面である。
【００１５】
半導体基板１１は、第１の表面１１ａに凹凸構造を有してもよい。光の入射面である半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に凹凸構造を設けることによって、半導体基板１１の第１の表面１１ａにおいて入射光が反射されることを抑制することができ、より多くの光が光電変換素子１内に入射され得る。そのため、光電変換素子１において光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００１６】
半導体基板１１の第１の表面１１ａの上に、第１の誘電体層１６が設けられる。第１の誘電体層１６は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂとを有する。第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂに向かう方向は、第１の誘電体層１６の厚さ方向である。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を有する。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂは、第１の誘電体層１６において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ2を有する。第１の誘電体層１６は、第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に、第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率は連続的に増加する（図２を参照）。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を有し、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂは、第１の誘電体層１６において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ2を有し、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６の、第１の部分から第２の部分に向かう方向の任意の２つの部分のうち、半導体基板１１側に位置する一方の部分の窒化シリコン中の窒素のモル分率は、半導体基板１１と反対側に位置する他方の部分の窒化シリコン中の窒素のモル分率以下であってもよい。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａであってもよい。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂであってもよい。窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂとの間にわたる領域であってもよい。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂに向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加してもよい（図２を参照）。第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆにおける、窒化シリコン中の窒素のモル分率の連続的な変化は、特に限定されないが、線形的な変化であってもよい。
【００１７】
第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａにおける、窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1は、０．０３より大きく０．２０以下、好ましくは、０．０５以上０．１７以下、より好ましくは０．０７５以上０．１以下であってもよい。第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂにおける窒素のモル分率ｙ2は、０．３８以上、好ましくは０．３８以上０．４４以下、より好ましくは０．３８以上０．４２以下、さらにより好ましくは０．３８以上０．４０以下であってもよい。
【００１８】
図３を参照して、窒化シリコンにおける窒素のモル分率が増加するにつれて、窒化シリコンの屈折率は減少する。第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を有するため、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も大きな屈折率ｎ1を有する。第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂは、第１の誘電体層１６において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ2を有するため、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂは、第１の誘電体層１６において最も小さな屈折率ｎ2を有する。第１の誘電体層１６は、第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に、第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加するため、第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆの屈折率は連続的に減少する（図４を参照）。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も大きな屈折率ｎ1を有し、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂは、第１の誘電体層１６において最も小さな屈折率ｎ2を有し、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６の、第１の部分から第２の部分に向かう方向の任意の２つの部分のうち、半導体基板１１側に位置する一方の部分の屈折率は、半導体基板１１と反対側に位置する他方の部分の窒化シリコン中の屈折率以上であってもよい。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａであってもよい。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂであってもよい。窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂとの間にわたる領域であってもよい。第１の誘電体層１６の屈折率は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６のうちうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂに向かうにつれて連続的に減少してもよい（図４を参照）。第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆにおける屈折率の連続的な変化は、線形的な変化であってもよいが、それに限られない。
【００１９】
第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率ｎ1は、半導体基板１１の屈折率よりも小さくてもよい。第１の誘電体層１６において、半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率を最も大きくすることによって、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率を、半導体基板１１の屈折率に近づけることができる。そのため、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａと半導体基板１１の第１の表面１１ａとの界面において、光電変換素子１に入射する光が反射することを抑制することができる。第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａの屈折率ｎ1は、３．０以上４．０以下、より好ましくは、３．２以上３．９以下、さらに好ましくは３．６以上３．７以下であってもよい。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１の最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率ｎ2は、第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂに接する、光電変換素子１の周囲に存在する物質の屈折率よりも大きくてもよい。第１の誘電体層１６において、半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率を最も小さくすることによって、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率を、光電変換素子１の周囲に存在する物質の屈折率に近づけることができる。そのため、第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂと光電変換素子１の周囲に存在する物質との界面において、光電変換素子１に入射する光が反射することを抑制することができる。第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂの屈折率ｎ2は、２．０以下、好ましくは１．７以上２．０以下、より好ましくは１．８以上２．０以下、さらにより好ましくは１．９以上２．０以下であってもよい。
【００２０】
本実施の形態の光電変換素子１の第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる（図４を参照）。そのため、本実施の形態の光電変換素子１は、入射光に対してさらに低減された反射率を有する。また、本実施の形態の光電変換素子１の第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができるため、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率ｎ1を高くして、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率と、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率との差が大きくなっても、入射光に対する光電変換素子１の反射率を低くすることができる。言い換えると、本実施の形態の光電変換素子１の第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができるため、入射光に対する光電変換素子１の反射率を大きく増加させることなく、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を低くすることができる。そのため、本実施の形態では、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を低くすることができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。その結果、本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１の第１の表面１１ａの近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層を形成することができる。本実施の形態の光電変換素子１は、向上したパッシベーション特性を有する。
【００２１】
窒化シリコンは、窒化シリコンにおける窒素のモル分率が減少するにつれて、窒化シリコンのエネルギーギャップが小さくなるという性質を有する。そのため、第１の誘電体層１６のうち、最も低い窒素のモル分率ｙ1を有する第１の部分１６ａが、光電変換素子１への入射光を最も吸収しやすい。本実施の形態の光電変換素子１では、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂに向かうにつれて、窒化シリコンにおける窒素のモル分率が増加するため、第１の誘電体層１６における、光電変換素子１への入射光の吸収量を減らすことができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、より多くの光を光電変換素子１内に入射させることができ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００２２】
半導体基板１１の裏面である第２の表面１１ｂ上に、第１の非晶質半導体層１３が設けられている。第１の非晶質半導体層１３は、第１の導電型を有する。第１の非晶質半導体層１３は、ｎ型またはｐ型の非晶質半導体層であり得る。本実施の形態では、第１の非晶質半導体層１３として、ｐ型の非晶質シリコン層が用いられている。第１の非晶質半導体層１３は、図１の紙面垂直方向に延在してもよい。本明細書において「非晶質半導体」は、半導体を構成する原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質半導体だけでなく、水素化非晶質シリコンなどの半導体を構成する原子の未結合手が水素で終端された非晶質半導体も含む。第１の非晶質半導体層１３は、図１の紙面垂直方向に延在するストライプ状に設けられてもよい。
【００２３】
半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の電極１７が設けられる。特定的には、第１の非晶質半導体層１３上に、第１の電極１７が設けられる。第１の電極１７は、図１の紙面垂直方向に延在してもよい。第１の電極１７は、第１の非晶質半導体層１３と電気的に接続されている。第１の電極１７として、金属電極を例示することができる。本実施の形態では、第１の電極１７として、銀（Ａｇ）が用いられている。本実施の形態では、第１の電極１７は、ｐ型電極であってもよい。
【００２４】
半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第２の非晶質半導体層１５が設けられている。第２の非晶質半導体層１５は、第１の非晶質半導体層１３が有する第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する。第２の非晶質半導体層１５は、ｎ型またはｐ型の非晶質半導体層であり得る。本実施の形態では、第２の非晶質半導体層１５として、ｎ型の非晶質シリコン層が用いられている。第２の非晶質半導体層１５は、図１の紙面垂直方向に延在してもよい。第２の非晶質半導体層１５の縁部は、第１の非晶質半導体層１３の縁部を覆い、第１の非晶質半導体層１３の縁部上に積層されてもよい。
【００２５】
半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第２の電極１８が設けられる。特定的には、第２の非晶質半導体層１５上に、第２の電極１８が設けられる。第２の電極１８は、図１の紙面垂直方向に延在してもよい。第２の電極１８は、第２の非晶質半導体層１５と電気的に接続されている。第２の電極１８として、金属電極を例示することができる。本実施の形態では、第２の電極１８として、銀（Ａｇ）が用いられている。本実施の形態では、第２の電極１８は、ｎ型電極であってもよい。
【００２６】
半導体基板１１と第１の非晶質半導体層１３との間に、第１のｉ型非晶質半導体層１２が設けられてもよい。半導体基板１１と第２の非晶質半導体層１５との間に、第２のｉ型非晶質半導体層１４が設けられてもよい。第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４は、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを抑制することができる。なお、本明細書において「ｉ型半導体」は、完全な真性の半導体だけでなく、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）のｎ型またはｐ型の不純物が混入された半導体も含む。本実施の形態では、第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４として、ｉ型の非晶質シリコン層が用いられている。
【００２７】
本実施の形態の光電変換素子１では、第２のｉ型非晶質半導体層１４の縁部と第２の非晶質半導体層１５の縁部とは、第１のｉ型非晶質半導体層１２の縁部と第１の非晶質半導体層１３の縁部を覆い、第１のｉ型非晶質半導体層１２の縁部及び第１の非晶質半導体層１３の縁部上に積層されてもよい。第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層１３と第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層１５とは、第２のｉ型非晶質半導体層１４によって分離されており、互いに接していない。そのため、本実施の形態の光電変換素子１は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００２８】
本実施の形態の光電変換素子１では、第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４が形成されていない場合には、半導体基板１１は、第１の非晶質半導体層１３及び第２の非晶質半導体層１５と接し、第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４が形成される場合には、半導体基板１１は、第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４と接してもよい。本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１と非晶質半導体層（第１の非晶質半導体層１３及び第２の非晶質半導体層１５、または、第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第２のｉ型非晶質半導体層１４）とがヘテロ接合する。そのため、本実施の形態の光電変換素子１は、向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する。
【００２９】
図５から図１３を参照して、本実施の形態の光電変換素子１の製造方法の一例について以下説明する。
【００３０】
図５を参照して、第１の表面１１ａと第１の表面１１ａと反対側の第２の表面１１ｂとを有する半導体基板１１を用意する。図６を参照して、半導体基板１１の第１の表面１１ａに凹凸構造を形成する。例えば、ｎ型単結晶シリコン基板である半導体基板１１の第１の表面１１ａを水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて異方性的にエッチングすることによって、半導体基板１１の第１の表面１１ａに凹凸構造を形成してもよい。
【００３１】
図７を参照して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層１３を形成する。半導体基板１１と第１の非晶質半導体層１３との間に第１のｉ型非晶質半導体層１２を備える光電変換素子１を製造する場合には、第１の非晶質半導体層１３を形成する前に、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に第１のｉ型非晶質半導体層１２を形成し、それから、第１のｉ型非晶質半導体層１２上に第１の非晶質半導体層１３を形成してもよい。第１のｉ型非晶質半導体層１２及び第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層１３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることができる。
【００３２】
図８を参照して、第１の非晶質半導体層１３の一部の上に、第１の非晶質半導体層１３をエッチングすることができる成分を含有するエッチングペースト２１を形成する。第１のｉ型非晶質半導体層１２を備える光電変換素子１を製造する場合には、エッチングペースト２１は、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２をエッチングすることができる成分を含有する。エッチングペースト２１は、スクリーン印刷法などによって、第１の非晶質半導体層１３上に形成してもよい。エッチングペースト２１に含まれる、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２をエッチングすることができる成分として、リン酸を例示することができる。エッチングペースト２１は、さらに、水、有機溶媒および増粘剤を含んでもよい。
【００３３】
図９を参照して、エッチングペースト２１を用いて、第１の非晶質半導体層１３の一部を除去する。第１のｉ型非晶質半導体層１２を備える光電変換素子１を製造する場合には、エッチングペースト２１を用いて、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２の一部を除去する。より特定的には、エッチングペースト２１が形成された半導体基板１１に加熱処理を施して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上の第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２のうちエッチングペースト２１が形成された部分を除去してもよい。加熱処理の温度は２００℃以上４００℃以下であることが好ましい。加熱処理の温度が２００℃未満である場合には、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２が不十分にエッチングされて、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２が残ってしまう可能性がある。加熱処理の温度が４００℃を超える場合には、エッチングペースト２１が半導体基板１１の第２の表面１１ｂに焦げ付いて、加熱処理の後の工程において、エッチングペースト２１を半導体基板１１の第２の表面１１ｂから完全に除去することが困難になるおそれがある。
【００３４】
本実施の形態の光電変換素子１の製造方法では、エッチングペースト２１に含まれる、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２をエッチングする成分として、リン酸が用いられている。リン酸は、常温及び加熱処理の温度においても、気化しにくい。そのため、エッチングペースト２１が形成された部分以外の第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２がエッチングされることを防ぐことができる。その結果、エッチングペースト２１を用いることによって、フォトリソグラフィ工程と同程度に高い精度で、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２をパターニングすることができる。エッチングペースト２１は印刷等の方法によって第１の非晶質半導体層１３上に形成され得るため、フォトリソグラフィ工程よりも安価に光電変換素子１を製造することができる。加熱処理の後、半導体基板１１の第２の表面１１ｂを洗浄することによって、エッチングペースト２１を除去する。このようにして、第１の非晶質半導体層１３及び第１のｉ型非晶質半導体層１２の一部が除去されて、半導体基板１１の第２の表面１１ｂの一部が露出する。
【００３５】
図１０を参照して、第１の非晶質半導体層１３上と、第１の非晶質半導体層１３が除去された半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上とに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層１５を形成する。半導体基板１１と第２の非晶質半導体層１５との間に第２のｉ型非晶質半導体層１４を備える光電変換素子１を製造する場合には、第２の非晶質半導体層１５を形成する前に、第１の非晶質半導体層１３上と、第１の非晶質半導体層１３が除去された半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上とに、第２のｉ型非晶質半導体層１４を形成し、それから、第２のｉ型非晶質半導体層１４上に第２の非晶質半導体層１５を形成してもよい。第２のｉ型非晶質半導体層１４及び第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層１５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることができる。
【００３６】
図１１及び図１２を参照して、第２の非晶質半導体層１５の一部を除去する。第２のｉ型非晶質半導体層１４を備える光電変換素子１を製造する場合には、第２の非晶質半導体層１５及び第２のｉ型非晶質半導体層１４の一部を除去する。具体的には、図１１を参照して、第２の非晶質半導体層１５の一部の上に、エッチングマスク２３を形成する。エッチングマスク２３は、図９に示される半導体基板１１が露出した部分上と、第１の非晶質半導体層１３の縁部上とに設けられる。エッチングマスク２３は、マスキングペーストを塗布する方法などによって、第２の非晶質半導体層１５の一部の上に形成されてもよい。図１２を参照して、エッチングマスク２３によって覆われていない領域にある、第２の非晶質半導体層１５及び第２のｉ型非晶質半導体層１４を、ドライエッチングまたはウエットエッチングなどの方法によって除去する。エッチングマスク２３を除去して、第２の非晶質半導体層１５の表面を露出させる。
【００３７】
図１３を参照して、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６を形成する。第１の誘電体層１６の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることができる。第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む（図２を参照）。例えば、プラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法において、シランガスの流量と、アンモニアまたは窒素のガスの流量との比率を連続的に変化させることによって、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む第１の誘電体層１６を形成することができる。
【００３８】
それから、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の非晶質半導体層１３と電気的に接続される第１の電極１７を設ける。より特定的には、第１の非晶質半導体層１３上に第１の電極１７を設ける。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第２の非晶質半導体層１５と電気的に接続される第２の電極１８を設ける。より特定的には、第２の非晶質半導体層１５上に第２の電極１８を設ける。こうして、図１に示される本実施の形態の光電変換素子１を製造することができる。
【００３９】
図１４を参照して、実施の形態１に係る光電変換モジュール２を説明する。
本実施の形態の光電変換モジュール２は、光電変換素子１と、封止層２６と、透明部材２８とを主に備える。
【００４０】
封止層２６は、光電変換素子１を封止するために、第１の誘電体層１６上に設けられる。光電変換素子１にできるだけ多くの光を入射させるために、封止層２６は高い光透過率を有することが好ましい。封止層２６に用いられる材料として、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）を例示することができる。封止層２６の屈折率は、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率ｎ2よりも小さくてもよい。
【００４１】
光電変換素子１側とは反対側の封止層２６の表面に、透明部材２８が設けられる。光電変換素子１にできるだけ多くの光を入射させるために、透明部材２８は高い光透過率を有することが好ましい。透明部材２８は、周囲の環境や衝撃などから光電変換素子１を保護してもよい。透明部材２８は、板状であってもよいし、シート状であってもよい。透明部材２８として、ガラス板を例示することができる。透明部材２８の屈折率は、封止層２６の屈折率よりも小さくてもよい。
【００４２】
本実施の形態の光電変換素子１及び光電変換モジュール２の効果を説明する。
本実施の形態の光電変換素子１は、第１の表面１１ａと第１の表面１１ａと反対側の第２の表面１１ｂとを有する半導体基板１１と、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に設けられるとともに、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６と、第１の電極１７と、第２の電極１８とを備える。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａは、第１の誘電体層１６において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂは、誘電体層において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。第１の誘電体層１６は、第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含むため、第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる（図４を参照）。その結果、本実施の形態の光電変換素子１は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。また、本実施の形態の光電変換素子１の第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができるため、入射光に対する光電変換素子１の反射率を大きく増加させることなく、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を低くすることができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１の第１の表面１１ａの近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層を形成することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に、３．０以上の屈折率を有する窒化シリコンの単層膜が有するキャリアの捕獲断面積と、３．０以上の屈折率を有する窒化シリコン層と２．０以下の屈折率を有する窒化シリコン層とからなる二層膜が有するキャリアの捕獲断面積とを示す。キャリアの捕獲断面積は、深準位過渡分光（ＤＬＴＳ）法により測定される。二層膜の総厚さは、単層膜の厚さと同じである。表１を参照して、シリコン基板上に積層される窒化シリコン層の層数を増やすと、キャリアの捕獲断面積が減少する。そのため、シリコン基板上に積層される窒化シリコン層の層数を増やすと、窒化シリコン層のパッシベーション特性が向上することが分かる。
【００４５】
本実施の形態の光電変換素子１では、第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む。窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆは、各々が微小厚さを有するとともに、窒素のモル分率が互いに異なる、非常に多数の窒化シリコン層が積層された複合誘電体層であると近似的にみなすことができる。そのため、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む第１の誘電体層１６は、向上したパッシベーション特性を有する。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【００４６】
本実施の形態の光電変換素子１では、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａにおける窒素のモル分率ｙ1は、０．２０以下であってもよい。第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａにおける、窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を０．２０以下とすることによって、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａの屈折率を、半導体基板１１の屈折率に近づけることができる。そのため、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａと半導体基板１１の第１の表面１１ａとの界面において、光電変換素子１に入射する光が反射することを抑制することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率をさらに向上させることができる。また、窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａにおける窒素のモル分率ｙ1を０．２０以下とすることによって、光電変換素子１のパッシベーション特性をさらに向上させることができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、さらに向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【００４７】
本実施の形態の光電変換素子１では、第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂにおける窒素のモル分率ｙ3は、０．３８以上であってもよい。第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂにおける窒素のモル分率ｙ1を０．３８以上とすることによって、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率を、光電変換素子１の周囲に存在する物質の屈折率に近づけることができる。そのため、第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂと光電変換素子１の周囲に存在する物質との界面において、光電変換素子１に入射する光が反射することを抑制することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率をさらに向上させることができる。
【００４８】
本実施の形態の光電変換素子１は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層１３と、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層１５とをさらに備えてもよい。第１の電極１７は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられてもよく、第１の非晶質半導体層１３と電気的に接続されてもよい。第２の電極１８は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられてもよく、第２の非晶質半導体層１５と電気的に接続されてもよい。本実施の形態の光電変換素子１では、第１の電極１７及び第２の電極１８は、光の入射面である半導体基板１１の第１の表面１１ａ側に設けられていないので、光電変換素子１に入射する光が第１の電極１７及び第２の電極１８によって遮られない。そのため、本実施の形態の光電変換素子１によれば、高い短絡電流ＪSCが得られ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。また、本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１は、非晶質半導体層（第１の非晶質半導体層１３及び第２の非晶質半導体層１５）と接してもよい。そのため、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを低減することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。
【００４９】
本実施の形態の光電変換素子１は、半導体基板１１と第１の非晶質半導体層１３との間に第１のｉ型非晶質半導体層１２をさらに備えてもよい。本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１は、非晶質半導体層（第１のｉ型非晶質半導体層１２）と接してもよい。そのため、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを低減することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。
【００５０】
本実施の形態の光電変換素子１は、半導体基板１１と第２の非晶質半導体層１５との間に第２のｉ型非晶質半導体層１４をさらに備えてもよい。本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１は、非晶質半導体層（第２のｉ型非晶質半導体層１４）と接してもよい。そのため、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを低減することができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。また、本実施の形態の光電変換素子１では、第１の非晶質半導体層１３と第２の非晶質半導体層１５とは、第２のｉ型非晶質半導体層１４によって分離されてもよく、第１の非晶質半導体層１３は第２の非晶質半導体層１５に接しなくてもよい。そのため、本実施の形態の光電変換素子１によれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００５１】
本実施の形態の光電変換素子１では、半導体基板１１の第１の表面１１ａに、第１の表面１１ａにおける光反射率を低下させる凹凸構造が設けられてもよい。光の入射面である半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に凹凸構造を設けることによって、より多くの光が光電変換素子１内に入射され得る。そのため、本実施の形態の光電変換素子１によれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００５２】
本実施の形態の光電変換モジュール２は、光電変換素子１と、光電変換素子１の第１の誘電体層１６上に設けられた封止層２６と、封止層２６上に設けられた透明部材２８とを備える。そのため、本実施の形態の光電変換モジュール２によれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができるとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子１を備える光電変換モジュールを提供することができる。
【００５３】
封止層２６の屈折率は、第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂの屈折率よりも小さくてもよい。封止層２６の屈折率を、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂの屈折率よりも小さくすることによって、半導体基板１１と封止層２６との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。その結果、本実施の形態の光電変換モジュール２によれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００５４】
透明部材２８の屈折率は、封止層２６の屈折率よりも小さくてもよい。透明部材２８の屈折率を封止層２６の屈折率よりも小さくすることによって、半導体基板１１と透明部材２８との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。その結果、本実施の形態の光電変換モジュール２によれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図１及び図１４から図１６を参照して、実施の形態２の光電変換素子１ａ及び光電変換モジュール２ａについて説明する。本実施の形態の光電変換素子１ａ及び光電変換モジュール２ａは、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様の構成を備えるが、第１の誘電体層１６における窒素のモル分率の変化の態様が異なる。
【００５６】
図１及び図１５を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ａでは、第１の誘電体層１６は、第１の誘電体層１６の厚さ方向に沿って窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆに加えて、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂに向かう方向、すなわち第１の誘電体層１６の厚さ方向に沿って窒化シリコン中の窒素のモル分率が一定である第２の領域１６ｓをさらに含む。第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間のいずれの場所に位置してもよい。第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に、１つ以上存在してもよい。第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａを含んでもよい。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1を有してもよい。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓにおける、窒化シリコン中の窒素のモル分率ｙ1は、０．０３より大きく０．２０以下、好ましくは、０．０５以上０．１７以下、より好ましくは０．０７５以上０．１以下であってもよい。
【００５７】
図１６を参照して、第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６において最も大きな屈折率ｎ1を有してもよい。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓの屈折率ｎ1は、半導体基板１１の屈折率よりも小さくてもよい。半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａを含む第２の領域１６ｓの屈折率を第１の誘電体層１６の中で最も大きくすることによって、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第２の領域１６ｓの屈折率を、半導体基板１１の屈折率に近づけることができる。そのため、第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓと半導体基板１１の第１の表面１１ａとの界面において、光電変換素子１に入射する光が反射することを抑制することができる。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓの屈折率ｎ1は、３．０より大きく４．０以下、より好ましくは、３．２以上３．９以下、さらに好ましくは３．６以上３．７以下であってもよい。
【００５８】
第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓは、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有してもよい。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓが１ｎｍ以上の厚さを有するため、本実施の形態の光電変換素子１ａのパッシベーション特性をさらに向上させることができる。また、窒化シリコンは、窒化シリコンにおける窒素のモル分率が減少するにつれて、窒化シリコンのエネルギーギャップが小さくなるという性質を有する。そのため、第１の誘電体層１６のうち、最も低い窒素のモル分率を有する第２の領域１６ｓが、光電変換素子１ａへの入射光を最も吸収しやすい。第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓの厚さを１５ｎｍ以下とすることによって、第１の誘電体層１６における、光電変換素子１ａへの入射光の吸収量を減らすことができ、より多くの光を光電変換素子１ａ内に入射させることができる。
【００５９】
図５から図１３、図１５及び図１６を参照して、実施の形態２の光電変換素子１ａの製造方法は、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１の製造方法と同様の工程を備えるが、第１の誘電体層１６における窒素のモル分率の変化の態様が異なる。第１の誘電体層１６における窒素のモル分率を図１５に示されるように変化させるために、例えば、プラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法において、シランガスの流量と、アンモニアまたは窒素のガスの流量との比率を連続的に変化させてもよい。
【００６０】
本実施の形態の光電変換素子１ａ及び光電変換モジュール２ａの効果について説明する。本実施の形態の光電変換素子１ａ及び光電変換モジュール２ａは、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様の効果を有するが、以下の点で異なる。
【００６１】
本実施の形態の光電変換素子１ａにおける第１の誘電体層１６は、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａから第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂに向かう方向、すなわち第１の誘電体層１６の厚さ方向に沿って窒化シリコン中の窒素のモル分率が一定である第２の領域１６ｓをさらに含む。第２の領域１６ｓは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａを含む。本実施の形態の光電変換素子１ａによれば、第１の誘電体層１６のうち第１の部分１６ａを含む領域（第２の領域１６ｓ）に、最も小さな窒素のモル分率ｙ1を有する窒化シリコンを厚く形成することができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、本実施の形態の光電変換素子１ａでは、半導体基板１１の第１の表面１１ａの近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層がより大きな厚さで形成される。その結果、本実施の形態の光電変換素子１ａによれば、さらに向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。本実施の形態の光電変換モジュール２ａによれば、さらに向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子１ａを備える光電変換モジュールを提供することができる。
【００６２】
本実施の形態の光電変換素子１ａにおいて、第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａを含む、第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓは、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有してもよい。第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａを含む、第１の誘電体層１６の第２の領域１６ｓが１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有するため、光電変換素子１ａのパッシベーション特性をさらに向上させることができるとともに、多くの光を光電変換素子１ａ内に入射させることができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１ａによれば、さらに向上したパッシベーション特性を有するとともに、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が向上された光電変換素子を提供することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図１、図１４、図１７及び図１８を参照して、実施の形態３の光電変換素子１ｂ及び光電変換モジュール２ｂについて説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｂ及び光電変換モジュール２ｂは、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様の構成を備えるが、第１の誘電体層１６における窒素のモル分率の変化の態様が異なる。
【００６４】
図１及び図１７を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｂでは、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分から、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分に向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率が減少する。窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂとの間にわたる領域であってもよい。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂから第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａに向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率が減少してもよい（図１７を参照）。
【００６５】
図１８を参照して、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆの第４の部分から第１の領域１６ｆの第３の部分に向かうにつれて、第１の誘電体層１６の屈折率の減少率が減少する。窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆは、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂとの間にわたる領域であってもよい。第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂから第１の誘電体層１６のうち半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａに向かうにつれて、第１の誘電体層１６の屈折率の減少率が減少してもよい。
【００６６】
図５から図１３、図１７及び図１８を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｂの製造方法は、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１の製造方法と同様の工程を備えるが、第１の誘電体層１６における窒素のモル分率の変化の態様が異なる。第１の誘電体層１６における窒素のモル分率を図１７に示されるように変化させるために、例えば、プラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法において、シランガスの流量と、アンモニアまたは窒素のガスの流量との比率を連続的に変化させてもよい。
【００６７】
本実施の形態の光電変換素子１ｂ及び光電変換モジュール２ｂの効果について説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｂ及び光電変換モジュール２ｂは、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様の効果を有するが、以下の点で異なる。
【００６８】
本実施の形態の光電変換素子１ｂでは、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分から、第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分に向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率は減少する。第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分（第１の誘電体層１６の第２の部分１６ｂ）から第１の誘電体層１６の第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分（第１の誘電体層１６の第１の部分１６ａ）に向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率が減少するため、本実施の形態の光電変換素子１ｂによれば、第１の誘電体層１６のうち第１の部分１６ａを含む領域に、比較的小さな窒素のモル分率を有する窒化シリコンを厚く形成することができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、本実施の形態の光電変換素子１ｂでは、半導体基板１１の第１の表面１１ａの近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層がより大きな厚さで形成される。その結果、本実施の形態の光電変換素子１ｂによれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。本実施の形態の光電変換モジュール２ｂによれば、さらに向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子１ｂを備える光電変換モジュールを提供することができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図１９を参照して、実施の形態４の光電変換素子１ｃについて説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｃは、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１と同様の構成を備えるが、以下の点で異なる。
【００７０】
図１９を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｃは、裏面電極型光電変換素子である。本実施の形態の光電変換素子１ｃは、実施の形態１の光電変換素子１における、第１の非晶質半導体層１３と、第２の非晶質半導体層１５と、第１のｉ型非晶質半導体層１２と、第２のｉ型非晶質半導体層１４とに代えて、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５と、第２の誘電体層３２とが設けられている。
【００７１】
半導体基板１１は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５とを含む。第１の不純物含有領域３３は、ｐ型を有してもよいし、ｎ型を有してもよい。本実施の形態では、第１の不純物含有領域３３は、ｐ型を有する。第２の不純物含有領域３５は、ｐ型を有してもよいし、ｎ型を有してもよい。本実施の形態では、第２の不純物含有領域３５は、ｎ型を有する。第１の電極１７は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第１の不純物含有領域３３と電気的に接続される。第１の電極１７はｐ型電極であってもよい。第２の電極１８は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第２の不純物含有領域３５と電気的に接続される。第２の電極１８はｎ型電極であってもよい。
【００７２】
半導体基板１１の裏面となる第２の表面１１ｂ上に、第２の誘電体層３２が設けられてもよい。第２の誘電体層３２は、例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコン層等で形成されてもよい。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に第２の誘電体層３２を形成することによって、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを低減することができる。そのため、本実施の形態の光電変換素子１ｃは、さらに向上したパッシベーション特性を有する。
【００７３】
本実施の形態の光電変換素子１ｃでは、実施の形態１の光電変換素子１と同様に、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に設けられた第１の誘電体層１６は、半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂと、第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。そのため、第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。本実施の形態の第１の誘電体層１６は、実施の形態２または実施の形態３の第１の誘電体層１６と同様の構成を備えてもよい。
【００７４】
図５、図６、図２０から図２８を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｃの製造方法について説明する。
【００７５】
図５及び図６に示す工程によって、半導体基板１１の第１の表面１１ａに凹凸構造を形成する。図２０を参照して、第１の表面１１ａ及び第２の表面１１ｂを含む半導体基板１１の全表面に、第１の拡散防止マスク３６を形成する。第１の拡散防止マスク３６は、第１の導電型（例えばｐ型）を有する不純物が半導体基板１１に拡散することを防止するためのマスクである。第１の拡散防止マスク３６として、酸化シリコン層を例示することができる。第１の拡散防止マスク３６は、スチーム酸化法などによって、半導体基板１１の全表面を熱酸化することによって形成されてもよい。
【００７６】
図２１を参照して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上の第１の拡散防止マスク３６の一部の上に、第１の拡散防止マスク３６をエッチングすることができる成分を含有する第１のエッチングペースト３７を印刷する。第１のエッチングペースト３７は、たとえばスクリーン印刷法などによって、第１の不純物含有領域３３が形成される箇所に相当する第１の拡散防止マスク３６の部分の上に形成される。第１のエッチングペースト３７に含まれる、第１の拡散防止マスク３６をエッチングする成分として、リン酸を例示することができる。第１のエッチングペースト３７は、さらに、水、有機溶媒および増粘剤を含んでもよい。
【００７７】
図２２を参照して、第１のエッチングペースト３７が形成された半導体基板１１に第１の加熱処理を施して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上の第１の拡散防止マスク３６のうち第１のエッチングペースト３７が形成された部分を除去する。第１の加熱処理の後、半導体基板１１の第２の表面１１ｂを水等で洗浄することによって、第１のエッチングペースト３７を除去する。このようにして、図２２に示すように、第１の拡散防止マスク３６の一部が除去されて、第１の拡散防止マスク３６の一部に開口部３６ａが形成される。第１の拡散防止マスク３６の開口部３６ａにおいて、半導体基板１１の第２の表面１１ｂの一部が露出する。
【００７８】
図２３を参照して、第１の拡散防止マスク３６から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３を形成する。第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３は、第１の導電型を有する不純物を半導体基板１１の第２の表面１１ｂに拡散させることによって形成されてもよい。例えば、ＢＢｒ3を用いた気相拡散によって、第１の拡散防止マスク３６から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂにｐ型不純物であるボロンを、９５０℃の温度で３０分間拡散させて、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３を形成してもよい。第１の不純物含有領域３３は、第１の拡散防止マスク３６から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂにボロンを含む溶剤を塗布し、ボロンを含む溶剤が塗布された半導体基板１１を加熱することによって形成されてもよい。その後、フッ化水素水溶液などを用いて、第１の拡散防止マスク３６を除去する。
【００７９】
図２４を参照して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂの一部を除く半導体基板１１の全表面上に、第２の拡散防止マスク３８を形成する。第２の拡散防止マスク３８は、第２の導電型（例えばｎ型）を有する不純物が半導体基板１１に拡散することを防止するためのマスクである。第２の拡散防止マスク３８は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上において、第１の不純物含有領域３３を覆う。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上において、第２の拡散防止マスク３８は開口部３８ａを有する。半導体基板１１の第２の表面１１ｂのうち、第２の拡散防止マスク３８の開口部３８ａに対応する領域は、第２の拡散防止マスク３８から露出している。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ側から平面視したときに、第２の拡散防止マスク３８の開口部３８ａは、第１の不純物含有領域３３と重ならない位置に形成される。第２の拡散防止マスク３８は、マスキングペーストを用いて形成してもよい。例えば、半導体基板１１の第２の表面１１ｂの一部を除く半導体基板１１の全表面上に、二酸化珪素（ＳｉＯ2）前駆体を含有するマスキングペーストをスクリーン印刷などの方法によって施し、マスキングペーストを焼結することによって、開口部３８ａを有する第２の拡散防止マスク３８を形成してもよい。マスキングペーストを用いることによって、安価に光電変換素子１ｃを製造することができる。
【００８０】
図２５を参照して、第２の拡散防止マスク３８から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５を形成する。第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに第２の導電型を有する不純物を拡散させることによって形成されてもよい。例えば、ＰＯＣｌ3を用いた気相拡散によって、第２の拡散防止マスク３８から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂにｎ型不純物である燐を、８００℃の温度で３０分間拡散させて、第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５を形成してもよい。第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５は、第２の拡散防止マスク３８から露出した半導体基板１１の第２の表面１１ｂに燐を含む溶剤を塗布し、燐を含む溶剤が塗布された半導体基板１１を加熱することによって形成されてもよい。その後、フッ化水素水溶液などを用いて、第２の拡散防止マスク３８を除去する。
【００８１】
図２６を参照して、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３及び第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５が形成された半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第２の誘電体層３２を形成する。第２の誘電体層３２は、酸化珪素または窒化珪素で形成されてもよい。第２の誘電体層３２の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法またはスパッタ法用いることができる。
【００８２】
図２７を参照して、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６を形成する。第１の誘電体層１６の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることができる。第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む（図２を参照）。例えば、プラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法において、シランガスの流量と、アンモニアまたは窒素のガスの流量との比率を連続的に変化させることによって、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む第１の誘電体層１６を形成することができる。
【００８３】
図２８を参照して、第２の誘電体層３２に貫通孔３２ａを形成する。それから、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の電極１７及び第２の電極１８を形成する。第１の電極１７は、貫通孔３２ａ内に形成されて、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３と電気的に接続される。第２の電極１８は、貫通孔３２ａ内に形成されて、第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５と電気的に接続される。こうして、図１９に示される本実施の形態の光電変換素子１ｃを製造することができる。
【００８４】
図２９を参照して、本実施の形態の光電変換モジュール２ｃについて説明する。本実施の形態の光電変換モジュール２ｃは、実施の形態１の光電変換モジュール２と同様の構成を有するが、封止層２６と、透明部材２８とに加えて、本実施の形態の光電変換素子１ｃを備える点で異なる。
【００８５】
本実施の形態の光電変換素子１ｃ及び光電変換モジュール２ｃの効果について説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｃでは、半導体基板１１は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域３３と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域３５とを含んでもよい。第１の電極１７は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第１の不純物含有領域３３と電気的に接続されてもよい。第２の電極１８は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第２の不純物含有領域３５と電気的に接続されてもよい。本実施の形態の光電変換素子１ｃ及び光電変換モジュール２ｃは、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様の効果を有する。例えば、本実施の形態の光電変換素子１ｃでは、第１の電極１７及び第２の電極１８は、光の入射面である半導体基板１１の第１の表面１１ａ側に設けられていないので、光電変換素子１に入射する光が第１の電極１７及び第２の電極１８によって遮られない。そのため、本実施の形態の光電変換素子１によれば、高い短絡電流ＪSCが得られ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。本実施の形態の光電変換モジュール２ｃによれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が向上された光電変換素子１ｃを備える光電変換モジュールを提供することができる。
【００８６】
（実施の形態５）
図３０を参照して、実施の形態５の光電変換素子１ｄについて説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｄは、基本的に、実施の形態１の光電変換素子１と同様の構成を備えるが、以下の点で異なる。
【００８７】
図３０を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｄは、両面電極型光電変換素子である。本実施の形態では、半導体基板１１は、第１の導電型を有する。第１の導電型はｐ型であってもよい。半導体基板１１は、ｐ型の多結晶シリコン基板またはｐ型の単結晶シリコン基板であってもよい。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２の少なくとも１つが設けられてもよい。本実施の形態では、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２が設けられ、第３の誘電体層４１上に、第４の誘電体層４２が設けられている。第３の誘電体層４１は、酸化シリコンであってもよい。第４の誘電体層４２は、窒化シリコンであってもよい。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２の少なくとも１つを形成することによって、半導体基板１１の第１の表面１１ａ側から入射する光によって半導体基板１１内に生成されたキャリアが半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて再結合することを低減することができる。そのため、本実施の形態の光電変換素子１ｄは、さらに向上したパッシベーション特性を有する。半導体基板１１は、半導体基板１１の第１の表面１１ａに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５を含んでもよい。第２の導電型はｎ型であってもよい。半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の電極１７が設けられてもよい。第１の電極１７は、第１の導電型を有する半導体基板１１と電気的に接続される。第１の電極１７は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されてもよい。半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に、第２の電極１８が設けられてもよい。第２の電極１８は、第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５と電気的に接続される。第２の電極１８は、銀（Ａｇ）で形成されてもよい。
【００８８】
半導体基板１１は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する不純物を半導体基板１１よりも多く含む第１の不純物含有領域４３をさらに含んでもよい。第１の不純物含有領域４３は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂのうち第１の電極１７に対応する領域に形成されてもよい。第１の不純物含有領域４３はｐ型を有してもよい。第１の不純物含有領域４３は第１の導電型を有する不純物を半導体基板１１よりも多く含むため、第１の不純物含有領域４３は、裏面電界層として機能してもよい。半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面において第１のエネルギーバンド（例えば伝導帯）に形成された障壁と電界とによって、半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面に近づく半導体基板１１中の少数キャリア（例えば電子）は、半導体基板１１の内部に押し戻される。そのため、半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて、半導体基板１１中の少数キャリアと多数キャリア（例えば正孔）とが再結合することを抑制することができる。半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面において第２のエネルギーバンド（例えば価電子帯）に形成される電界によって、半導体基板１１中の多数キャリアを高い効率で第１の電極１７に導くことができる。
【００８９】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に設けられた第１の誘電体層１６は、半導体基板１１に最も近い第１の部分１６ａと、半導体基板１１から最も遠い第２の部分１６ｂと、第１の部分１６ａと第２の部分１６ｂとの間に第１の領域１６ｆを含む。第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１に最も近い第３の部分から第１の領域１６ｆのうち半導体基板１１から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。そのため、第１の誘電体層１６は、半導体基板１１と、光電変換素子１の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。本実施の形態の第１の誘電体層１６は、実施の形態２または実施の形態３の第１の誘電体層１６と同様の構成を備えてもよい。
【００９０】
図５、図６、図３１から図３４を参照して、本実施の形態の光電変換素子１ｄの製造方法について説明する。
【００９１】
図５及び図６に示す工程によって、第１の導電型を有する半導体基板１１の第１の表面１１ａに凹凸構造を形成する。図３１を参照して、半導体基板１１の第１の表面１１ａに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５を形成する。第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５は、半導体基板１１の第１の表面１１ａに第２の導電型を有する不純物を拡散させることによって形成されてもよい。例えば、ＰＯＣｌ3を用いた気相拡散によって、半導体基板１１の第１の表面１１ａにｎ型不純物である燐を、８００℃の温度で３０分間拡散させて、第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５を形成してもよい。第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５は、半導体基板１１の第１の表面１１ａに燐を含む溶剤を塗布し、燐を含む溶剤が塗布された半導体基板１１を加熱することによって形成されてもよい。
【００９２】
図３２を参照して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２の少なくとも１つを形成する。本実施の形態では、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２を形成する。第３の誘電体層４１と第４の誘電体層４２とは、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、スパッタ法などを用いて形成されてもよい。
【００９３】
図３３を参照して、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に、窒化シリコンで形成された第１の誘電体層１６を形成する。第１の誘電体層１６の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることができる。第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む（図２を参照）。例えば、プラズマ化学的気相堆積（ＣＶＤ）法において、シランガスの流量と、アンモニアまたは窒素のガスの流量との比率を連続的に変化させることによって、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む第１の誘電体層１６を形成することができる。
【００９４】
図３４を参照して、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に、第１の電極前駆体１７ａを形成するとともに、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に、第２の電極前駆体１８ａを形成する。特定的には、第４の誘電体層４２上に、第１の電極前駆体１７ａを形成するとともに、第１の誘電体層１６上に、第２の電極前駆体１８ａを形成する。第１の電極前駆体１７ａは、半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第１の金属を含むペーストを塗布することによって形成されてもよい。半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第１の金属として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）およびチタン（Ｔｉ）を例示することができる。本実施の形態では、第１の電極前駆体１７ａは、第１の金属として、アルミニウム（Ａｌ）を含む。第２の電極前駆体１８ａは、第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５に対してオーミックコンタクトをとることができる第２の金属を含むペーストを塗布することによって形成されてもよい。第２の不純物含有領域４５に対してオーミックコンタクトをとることができる第２の金属として、銀（Ａｇ）およびチタン（Ｔｉ）を例示することができる。本実施の形態では、第２の電極前駆体１８ａは、第２の金属として、銀（Ａｇ）を含む。
【００９５】
第１の電極前駆体１７ａ及び第２の電極前駆体１８ａが形成された半導体基板１１を、例えば、５００〜８００℃の温度で熱処理することによって、第１の電極前駆体１７ａ及び第２の電極前駆体１８ａが焼成されて、第１の電極１７及び第２の電極１８が形成される。この熱処理によって、半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第１の金属が第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２を貫通して（ファイアスルー）、第１の電極１７は、半導体基板１１と電気的に接続される。また、この熱処理によって、半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第２の金属が第１の誘電体層１６を貫通して（ファイアスルー）、第２の電極１８は、第２の不純物含有領域４５と電気的に接続される。
【００９６】
半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第１の金属が第３の誘電体層４１及び第４の誘電体層４２を貫通する際、半導体基板１１に対してオーミックコンタクトをとることができる第１の金属が半導体基板１１に拡散されて、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域４３が形成されてもよい。第１の不純物含有領域４３は、半導体基板１１よりも、多くの第１の導電型を有する不純物を含む。第１の不純物含有領域４３は、裏面電界層として機能してもよい。こうして、図３０に示される本実施の形態の光電変換素子１ｄを製造することができる。
【００９７】
図３５を参照して、本実施の形態の光電変換モジュール２ｄについて説明する。本実施の形態の光電変換モジュール２ｄは、実施の形態１の光電変換モジュール２と同様の構成を有するが、封止層２６と、透明部材２８とに加えて、本実施の形態の光電変換素子１ｄを備える点で異なる。
【００９８】
本実施の形態の光電変換素子１ｄ及び光電変換モジュール２ｄの効果について説明する。本実施の形態の光電変換素子１ｄでは、第１の電極１７は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂ上に設けられるとともに、第１の導電型を有する半導体基板１１と電気的に接続されてもよい。半導体基板１１は、半導体基板１１の第１の表面１１ａに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域４５を含んでもよい。第２の電極１８は、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に設けられるとともに、第２の不純物含有領域４５と電気的に接続されてもよい。本実施の形態の光電変換素子１ｄ及び光電変換モジュール２ｄでは、実施の形態１の光電変換素子１及び光電変換モジュール２と同様に、半導体基板１１の第１の表面１１ａ上に設けられた第１の誘電体層１６は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域１６ｆを含む。そのため、本実施の形態の光電変換素子１ｄによれば、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。本実施の形態の光電変換モジュール２ｄによれば、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子１ｄを備える光電変換モジュールを提供することができる。
【００９９】
本実施の形態の光電変換素子１ｄでは、半導体基板１１は、半導体基板１１の第２の表面１１ｂに、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域４３をさらに含んでもよい。第１の不純物含有領域４３は第１の導電型を有する不純物を半導体基板１１よりも多く含むため、第１の不純物含有領域４３は、裏面電界層として機能することができる。半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面において第１のエネルギーバンド（例えば伝導帯）に形成された障壁と電界とによって、半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面に近づく半導体基板１１中の少数キャリア（例えば電子）は、半導体基板１１の内部に押し戻される。そのため、半導体基板１１の第２の表面１１ｂにおいて、半導体基板１１中の少数キャリアと多数キャリア（例えば正孔）とが再結合することを抑制することができる。半導体基板１１と第１の不純物含有領域４３との界面において第２のエネルギーバンド（例えば価電子帯）に形成される電界によって、半導体基板１１中の多数キャリアを第１の電極１７へ高い効率で導くことができる。その結果、本実施の形態の光電変換素子１ｄは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。本実施の形態の光電変換モジュール２ｄによれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が向上された光電変換素子１ｄを備える光電変換モジュールを提供することができる。
【０１００】
［付記］
（１）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第１の表面と第１の表面と反対側の第２の表面とを有する半導体基板と、半導体基板の第１の表面上に設けられるとともに、窒化シリコンで形成された誘電体層とを備える。誘電体層のうち半導体基板に最も近い第１の部分は、誘電体層において最も小さな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。誘電体層のうち半導体基板から最も遠い第２の部分は、誘電体層において最も大きな窒化シリコン中の窒素のモル分率を有する。誘電体層は、第１の部分と第２の部分との間に第１の領域を含む。第１の領域のうち半導体基板に最も近い第３の部分から第１の領域のうち半導体基板から最も遠い第４の部分に向かうにつれて、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に増加する。誘電体層は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域を含むため、誘電体層は、半導体基板と、光電変換素子の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。また、ここで開示された実施形態の光電変換素子の誘電体層は、半導体基板と、光電変換素子の周囲に存在する物質との間の屈折率の変化を緩やかにすることができるため、入射光に対する光電変換素子の反射率を大きく増加させることなく、誘電体層のうち半導体基板に最も近い第１の部分の窒化シリコン中の窒素のモル分率を低くすることができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板の第１の表面の近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層を形成することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０１】
ここで開示された実施形態の光電変換素子では、誘電体層は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域を含む。第１の領域は、各々が微小厚さを有するとともに、窒素のモル分率が互いに異なる、非常に多数の窒化シリコン層が積層された複合誘電体層であると近似的にみなすことができる。基板上に積層される窒化シリコン層の層数を増やすと、窒化シリコン層のパッシベーション特性が向上する。そのため、第１の領域を含む誘電体層は、向上したパッシベーション特性を有する。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０２】
（２）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、誘電体層の第１の部分における窒素のモル分率は、０．２０以下であってもよい。誘電体層の第１の部分における窒素のモル分率を０．２０以下とすることによって、誘電体層のうち半導体基板に最も近い第１の部分の屈折率を、半導体基板の屈折率に近づけることができる。そのため、誘電体層の第１の部分と半導体基板の第１の表面との界面において、光電変換素子に入射する光が反射することを抑制することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率をさらに向上させることができる。また、窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。誘電体層のうち半導体基板に最も近い第１の部分における窒素のモル分率を０．２０以下とすることによって、光電変換素子のパッシベーション特性をさらに向上させることができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、さらに向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０３】
（３）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、誘電体層の第２の部分における窒素のモル分率は、０．３８以上であってもよい。誘電体層の第２の部分における窒素のモル分率を０．３８以上とすることによって、誘電体層のうち半導体基板から最も遠い第２の部分の屈折率を、光電変換素子の周囲に存在する物質の屈折率に近づけることができる。そのため、誘電体層の第２の部分と光電変換素子の周囲に存在する物質との界面において、光電変換素子に入射する光が反射することを抑制することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子は、入射光に対してさらに低減された反射率を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率をさらに向上させることができる。
【０１０４】
（４）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、誘電体層は、誘電体層の第１の部分から誘電体層の第２の部分に向かう方向、すなわち誘電体層の厚さ方向に沿って窒化シリコン中の窒素のモル分率が一定である第２の領域をさらに含んでもよい。第２の領域は誘電体層の第１の部分を含んでもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、誘電体層のうち第１の部分を含む領域に、最も小さな窒素のモル分率を有する窒化シリコンを厚く形成することができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板の第１の表面の近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層がより大きな厚さで形成される。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０５】
（５）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、誘電体層の第２の領域は、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有してもよい。誘電体層の第２の領域が１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有するため、光電変換素子のパッシベーション特性をさらに向上させることができるとともに、多くの光を光電変換素子内に入射させることができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子の光電変換素子によれば、さらに向上したパッシベーション特性を有するとともに、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が向上された光電変換素子を提供することができる。
【０１０６】
（６）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第１の領域の第４の部分から第１の領域の第３の部分に向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率が減少してもよい。誘電体層の第１の領域のうち半導体基板から最も遠い第４の部分から誘電体層の第１の領域のうち半導体基板に最も近い第３の部分に向かうにつれて、窒素のモル分率の増加率が減少するため、誘電体層のうち第１の部分を含む領域に、比較的小さな窒素のモル分率を有する窒化シリコンを厚く形成することができる。窒化シリコンは、窒素のモル分率が減少するとパッシベーション特性が向上するという性質を有する。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板の第１の表面の近くに、高いパッシベーション特性を有する窒化シリコン層がより大きな厚さで形成され得る。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０７】
（７）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第１の導電型を有する第１の非晶質半導体層と、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の非晶質半導体層とをさらに備えてもよい。第１の電極は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第１の非晶質半導体層と電気的に接続されてもよい。第２の電極は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第２の非晶質半導体層と電気的に接続されてもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子では、第１の電極及び第２の電極は、光の入射面である半導体基板の第１の表面側に設けられていないので、光電変換素子に入射する光が第１の電極及び第２の電極によって遮られない。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、高い短絡電流ＪSCが得られ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。また、ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板は、非晶質半導体層（第１の非晶質半導体層及び第２の非晶質半導体層）と接してもよい。そのため、半導体基板の第１の表面側から入射する光によって半導体基板内に生成されたキャリアが半導体基板の第２の表面において再結合することを低減することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０８】
（８）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と第１の非晶質半導体層との間に第１のｉ型非晶質半導体層をさらに備えてもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子１では、半導体基板は、非晶質半導体層（第１のｉ型非晶質半導体層）と接してもよい。そのため、半導体基板の第１の表面側から入射する光によって半導体基板内に生成されたキャリアが半導体基板の第２の表面において再結合することを低減することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。
【０１０９】
（９）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と第２の非晶質半導体層との間に第２のｉ型非晶質半導体層をさらに備えてもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板は、非晶質半導体層（第２のｉ型非晶質半導体層）と接してもよい。そのため、半導体基板の第１の表面側から入射する光によって半導体基板内に生成されたキャリアが半導体基板の第２の表面において再結合することを低減することができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、さらに向上したパッシベーション特性と高い開放電圧ＶOCとを有する光電変換素子を提供することができる。また、ここで開示された実施形態の光電変換素子では、第１の非晶質半導体層と第２の非晶質半導体層とは、第２のｉ型非晶質半導体層によって分離されてもよく、第１の非晶質半導体層は第２の非晶質半導体層に接しなくてもよい。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１０】
（１０）ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板は、半導体基板の第２の表面に、第１の導電型を有する第１の不純物含有領域と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域とを含んでもよい。第１の電極は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第１の不純物含有領域と電気的に接続されてもよい。第２の電極は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第２の不純物含有領域と電気的に接続されてもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子では、第１の電極及び第２の電極は、光の入射面である半導体基板の第１の表面側に設けられていないので、光電変換素子に入射する光が第１の電極及び第２の電極によって遮られない。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、高い短絡電流ＪSCが得られ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１１】
（１１）ここで開示された実施形態の光電変換素子では、第１の電極は、半導体基板の第２の表面上に設けられるとともに、第１の導電型を有する半導体基板と電気的に接続されてもよい。半導体基板は、半導体基板の第１の表面に、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の不純物含有領域を含んでもよい。第２の電極は、半導体基板の第１の表面上に設けられるとともに、第２の不純物含有領域と電気的に接続されてもよい。ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板の第１の表面上に設けられた誘電体層は、窒化シリコン中の窒素のモル分率が連続的に変化する第１の領域を含む。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、入射光に対してさらに低減された反射率を有するとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を提供することができる。
【０１１２】
（１２）ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板は、半導体基板の第２の表面に、第１の導電型を有する不純物を半導体基板よりも多く含む第１の不純物含有領域をさらに含んでもよい。第１の不純物含有領域は第１の導電型を有する不純物を半導体基板よりも多く含むため、第１の不純物含有領域は、裏面電界層として機能することができる。半導体基板と第１の不純物含有領域との界面において第１のエネルギーバンドに形成された障壁と電界とによって、半導体基板と第１の不純物含有領域との界面に近づく半導体基板中の少数キャリアは、半導体基板の内部に押し戻される。そのため、半導体基板の第２の表面において、半導体基板中の少数キャリアと多数キャリアとが再結合することを抑制することができる。半導体基板と第１の不純物含有領域との界面において第２のエネルギーバンドに形成される電界によって、半導体基板中の多数キャリアを第１の電極へ高い効率で導くことができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１３】
（１３）ここで開示された実施形態の光電変換素子では、半導体基板の第１の表面に、第１の表面における光反射率を低下させる凹凸構造が設けられてもよい。光の入射面である半導体基板の第１の表面上に凹凸構造を設けることによって、より多くの光が光電変換素子内に入射され得る。そのため、ここで開示された実施形態実施の形態の光電変換素子によれば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１４】
（１４）ここで開示された実施形態の光電変換モジュールは、以上に述べた光電変換素子と、誘電体層上に設けられた封止層と、封止層上に設けられた透明部材とを備える。そのため、ここで開示された実施形態の光電変換モジュールによれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができるとともに、向上したパッシベーション特性を有する光電変換素子を備える光電変換モジュールを提供することができる。
【０１１５】
（１５）ここで開示された実施形態の光電変換モジュールでは、封止層の屈折率は、誘電体層の第２の部分の屈折率よりも小さくてもよい。封止層の屈折率を、誘電体層の第２の部分の屈折率よりも小さくすることによって、半導体基板と封止層との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換モジュールによれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１６】
（１６）ここで開示された実施形態の光電変換モジュールでは、透明部材の屈折率は、封止層の屈折率よりも小さくてもよい。透明部材の屈折率を封止層の屈折率よりも小さくすることによって、半導体基板と透明部材との間の屈折率の変化を緩やかにすることができる。その結果、ここで開示された実施形態の光電変換モジュールによれば、入射光に対する反射率をさらに低減することができ、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上させることができる。
【０１１７】
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。例えば、実施の形態１から実施の形態３の１つの変形例では、半導体基板１１、第１の非晶質半導体層１３、第２の非晶質半導体層１５は、それぞれ、ｐ型半導体基板、ｎ型非晶質半導体層、ｐ型非晶質半導体層であってもよい。実施の形態４の１つの変形例では、半導体基板１１、第１の不純物含有領域３３、第２の不純物含有領域３５は、それぞれ、ｐ型半導体基板、ｎ型の不純物含有領域、ｐ型の不純物含有領域であってもよい。実施の形態５の１つの変形例では、半導体基板１１、第１の不純物含有領域４３、第２の不純物含有領域４５は、それぞれ、ｎ型半導体基板、ｎ型の不純物含有領域、ｐ型の不純物含有領域であってもよい。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。
【符号の説明】
【０１１８】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  光電変換素子、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  光電変換モジュール、１１  半導体基板、１１ａ  第１の表面、１１ｂ  第２の表面、１２  第１のｉ型非晶質半導体層、１３  第１の非晶質半導体層、１４  第２のｉ型非晶質半導体層、１５  第２の非晶質半導体層、１６  第１の誘電体層、１６ａ  第１の部分、１６ｂ  第２の部分、１６ｆ  第１の領域、１６ｓ  第２の領域、１７  第１の電極、１７ａ  第１の電極前駆体、１８  第２の電極、１８ａ  第２の電極前駆体、２１  エッチングペースト、２３  エッチングマスク、２６  封止層、２８  透明部材、３２  第２の誘電体層、３２ａ  貫通孔、３３，４３  第１の不純物含有領域、３５，４５  第２の不純物含有領域、３６  第１の拡散防止マスク、３６ａ  開口部、３７  第１のエッチングペースト、３８  第２の拡散防止マスク、３８ａ  開口部、４１  第３の誘電体層、４２  第４の誘電体層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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