(57)【要約】【課題】少数キャリアを光の進入深さ以上の幅の空乏層内部で発生させて内部電界で加速して電極にキャリアを集めるようにしたシリコンを用いた太陽電池を提供する。【解決手段】空乏層を光の進入深さより広く設計することにより、表面電極を例えばグリッド状に配置させることが可能となり、反射界面の面積を減少させ、空乏層に表面電極層を通さず光照射してキャリアを発生させ当該キャリアを空乏層の電界で加速して電極に輸送できるので、光の利用効率を向上させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合の作る空乏層の幅が、基板の厚みを超えない範囲で、可視光の吸収係数の逆数よりも大きいことを特徴とするシリコンを用いた太陽電池。
【請求項２】
前記空乏層が、基板上に成長させたシリコン成長層に作られることを特徴とする請求項１に記載のシリコンを用いた太陽電池。
【請求項３】
光の入射する側の拡散層が、前記空乏層に拡散層を横切らずに至るよう光を通過させる窓領域を有して、配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンを用いた太陽電池。
【請求項４】
前記光の入射する側の拡散層が、ドット状、線状、グリッド状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシリコンを用いた太陽電池。
【請求項５】
表面にシリコンよりもバンドギャップが大きい材料を形成させたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシリコンを用いた太陽電池。
【請求項６】
酸素濃度が、７×１０１７／ｃｍ３以下で、かつ、１×１０１７／ｃｍ３以上のシリコン層を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシリコンを用いた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電効率を高めるシリコンを用いた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンのｐｎ接合を用いた太陽電池が一般的に使用されている。一般的には、厚み２００−４００ｕｍのｐ型シリコン基板の表面に薄い（厚さ１ｕｍ以下）ｎ型拡散層が形成されて、それを表面電極として用いる。基板が光を吸収して、電子・正孔が発生するが、それが拡散して電極に到達したものが発電に寄与するため、電気にエネルギー変換できるかどうかはその発生場所に依存して決まる。
【０００３】
図９（Ｂ）に、典型的なシリコンｐｎ接合太陽電池の断面模式図を示す。ここでは、表面の透明電極と裏面の金属電極は示していない。ｐ型基板の表面に、ｎ型層が形成され、ｐ型基板との界面に空乏層が形成される。その表面から光を入射させたときの進入光の相対強度を模式的に図９（Ａ）に示す。
【０００４】
光は、波長に依存する屈折率の違う材料の界面で反射される。ｎ型拡散層には、多数キャリアの電子がある。このために、この層の表面である反射面１は、反射面となり反射が起きる。そのため、進入光１１の強度は、反射面１で減衰する。通過した光は減衰しながら反射面２に到達する。空乏層とｎ型拡散層の多数キャリアの密度の違いから屈折率が違うために、反射を起こし、進入光１２は反射面２で減衰する。
【０００５】
空乏層を通過した進入光１３は、空乏層とｐ型層の界面である反射面３に到達して、屈折率の違いのために反射面３で反射されて減衰する。反射による強度の減衰を模式的に反射１、反射２、反射３として反射面１、反射面２、反射面３に対応させて図９（Ａ）に示した。
【０００６】
反射面３を通過した進入光１４は、ｐ型層の基板内部に到達する。以上のように光に対する屈折率の違う層の界面で光の反射が起きるので、進入光は反射面１，２，３で反射による減衰とシリコンのバンド間遷移の吸収による減衰を伴いながらｐ型基板層に到達する。
【０００７】
空乏層が、光を吸収すると電子と正孔が生成される。それぞれは、空乏層内の電界で加速されてｎ型層とｐ型層に到達して電圧を生じさせて電気エネルギーを作る。ｎ型層の少数キャリア（正孔）拡散長Ｌｐとｐ型層の少数キャリア（電子）拡散長Ｌｎの範囲で光が吸収されて生成した正孔と電子も拡散により空乏層に到達して空乏層の電界で加速されて移動して電気エネルギーに変換される。
【０００８】
一般に、ｎ型層は高ドープするので、電子正孔の再結合時間が短くＬｐは小さいので、光を透過させるこの層は短いし、Ｌｐに見合って薄く設計する。発電に寄与する光は、空乏層とそれを挟むＬｎとＬｐの領域で吸収される光である。発電効率を上げるにはなるべく光を当該領域で吸収させることが必要になる。
【０００９】
光の反射と吸収に注目し、従来技術を設計の観点から説明する。発電効率を上げるには、少数キャリアの拡散長ＬｐとＬｎの領域で光を吸収させる割合を大きくする必要があることをすでに述べた。拡散長は結晶欠陥の少なさ（品質）に依存するので、欠陥の少ない、または不純物の少ない結晶を用いる。欠陥は結晶表面にもあるので、少数キャリアが表面に到達しないようにバンド障壁を作る工夫がされる。
【００１０】
進入した光は、バンドギャップ以上のエネルギーのときに、ある確率でホノンを吸収してバンド間遷移を起こし結晶に吸収される。吸収により、電子正孔の対が生成される。この吸収により、光の強度はｅ−αtに従い減衰する。ここで、ｔは光路長である。αは吸収係数とよばれて、光子エネルギー（波長）の関数である。光子エネルギーが約１．４ｅＶのときシリコンのαは１０３／ｃｍにあるので、この値を用いて計算すると光が光路長約４６ｕｍ進行すると強度が１００分の１に減衰する計算になる。即ち、光の十分な吸収には４６ｕｍの厚みが必要であるという計算になる。
【００１１】
なお、光電変換効率に着目した従来技術としては、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、微結晶シリコン層、非晶質シリコン層からなる単位積層体を繰り返し数が２〜１０回の範囲で積層した積層体などからなる素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公平７−３８４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
反射に伴う課題を整理する。反射面１で生じる反射１は、反射を起こさせる層の多数キャリアに依存するだけでなく厚みにも依存する。可視光の波長が６００−４００ｕｍとすると、ｎ型層の厚みが１ｕｍ程度あるいは、それ以下で干渉が生じる。実際、この干渉を利用して層の厚みを測定することが可能である。反射と進入（透過）は、ｎ型層のキャリア濃度と厚みに依存して生じるが、高い光電気変換効率を得るためにはこの反射を抑制しなくてはならない。
【００１３】
反射２は、ｎ型層と空乏層との界面である反射面２で生じる。この反射により、進入光１２の強度は減衰する。また、空乏層とｐ型層との界面である反射面３で反射３が生じる。反射光は、空乏層に戻るので、進入光１３の電気エネルギー変換への寄与の損失は大きくない。以上のように、反射面の存在が課題の一つである。
【００１４】
次に、空乏層の厚みの課題について考察する。吸収係数が１０３／ｃｍの波長（またはエネルギー）の光の強度は４６ｕｍの光路長で１００分の１程度に減衰すると計算されることを述べた。空乏層の厚みＷがそれより薄い場合、空乏層より外の領域であっても生成された少数キャリアは拡散長の範囲にあるものはおおむね空乏層に広がり、発電に寄与できる。拡散長は５０−２００ｕｍ、またはそれ以上にあるとき４６ｕｍの深さ（吸収深さ）にまで進入した光は、その領域で吸収されて電子または正孔の少数キャリアを生成して発電に寄与する。
【００１５】
空乏層の側に移動したものは有効であるが、しかし、反対方向に拡散で移動したものは有効でない。その分は熱となり電力としては変換できない損失となる。仮に、進入深さ４６ｕｍより厚い空乏層が備わっていれば、吸収されて生成した電子正孔は、空乏層の内部電界で加速されて両電極に到達できるので、欠陥で消滅しない限り有効に発電に寄与できる。したがって、効率改善のためには４６ｕｍを超える厚みの空乏層が望ましい。吸収係数が１０３／ｃｍ以下のエネルギーの光に対しては、もっと広い空乏層が必要という計算になる。
【００１６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、少数キャリアを光の進入深さ以上の幅の空乏層内部で発生させて内部電界で加速して電極にキャリアを集めるようにしたシリコンを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記した課題を解決するために以下の事項を提案している。
【００１８】
（１）本発明は、ｐｎ接合の作る空乏層の幅が、基板の厚みを超えない範囲で、可視光の吸収係数の逆数よりも大きいことを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【００１９】
（２）本発明は、（１）のシリコンを用いた太陽電池について、前記空乏層が、基板上に成長させた成長層に作られることを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【００２０】
（３）本発明は、（１）または（２）のシリコンを用いた太陽電池について、光の入射する側の拡散層が、前記空乏層に拡散層を横切らずに至るよう光を通過させる窓領域を有して、配置されていることを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【００２１】
（４）本発明は、（１）から（３）のシリコンを用いた太陽電池について、前記光の入射する側の拡散層が、ドット状、線状、グリッド状に配置されていることを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【００２２】
（５）本発明は、（１）から（３）のシリコンを用いた太陽電池について、表面にシリコンよりもバンドギャップが大きい材料を形成させたことを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【００２３】
（６）本発明は、（１）から（５）のシリコンを用いた太陽電池について、酸素濃度が、７×１０１７／ｃｍ３以下で、かつ、１×１０１７／ｃｍ３以上のシリコン層を用いることを特徴とするシリコンを用いた太陽電池を提案している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光の吸収によって発生させた少数キャリアの拡散によって電極まで輸送するのでなく、それらを光の進入深さ以上の幅の空乏層内部で発生させて拡散電位差が作る内部電界で加速して電極にキャリアを集めることにより、光の利用効率を高め、コストの低減を実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２６】
図１から図４を用いて、本発明の実施形態について、説明する。
損失の原因である表面拡散層、空乏層の界面の反射面２、空乏層と基板との界面の反射面３での光の反射を減らすために、図１に示すように、本実施形態においては、空乏層を可視光の吸収係数αの逆数よりも広くして光が空乏層の底に到達する前にほとんどが吸収される構造とした。
【００２７】
なお、ｐｎ接合が作る空乏層の幅は、吸収係数αが小さい値の、または透過する波長の光に対して、基板の厚みを超えることを考慮して、基板の厚みを超えない範囲で、可視光の吸収係数αの逆数よりも広くなっている。ここで、ｎ型拡散層表面の反射面１は、図９に示す従来構造と同じであるが、本実施形態では、上述のように、空乏層の幅を広くしたため、図９にあった反射面３には、十分な光が到達しないので反射面として考えなくて良い。
【００２８】
図３は、線状または、ドット状に拡散電極を形成した太陽電池基板の断面模式図を示している。図２に示すように、ｎ型拡散層３４が離散されて配置されており、従来構造と異なり、表面全体を覆わない構造になっている。離散拡散層３４とｐ型基板３１とが作る平面方向と深さ方向の広い空乏層３５には内部電界３３がある。離散ｎ型拡散層３４は真空管のグリットのように作用して静電界が空乏層３５全体に分布している。このことを図２では、等電位面３６の分布図として模式的に示している。空乏層３５で光励起されたキャリアは、この静電界３３で加速されて電極３４とｐ型シリコン基板層３１にまで移動して電力となる。
【００２９】
このように、空乏層３５が、深さ方向にも、平面方向にも、広がる構造であれば、表面のｎ型拡散層３４はグリッド状でも良い。また、図２の静電界構造は、ｎ型拡散層が線状であっても、ドット（島）状であっても良く、光が通過できる窓の領域を有していれば、どんな形態であっても構わない。
【００３０】
この拡散層を離散配置させることにより、拡散層を通さずに光が通過できる窓３７ができたことになる。この窓３７の領域では、反射面２（３８）は存在しない。従って、大きな領域で反射面２と３を排除した構造が、厚い空乏層３５を作ることにより可能となる。
【００３１】
空乏層が、吸収深さより厚いと、吸収が静電界のなかで起きるため、生成された電子と正孔が静電界で加速されて有効に電極に集まる。このことにより光の利用効率が高まる。したがって、上記のような構造を採用すれば、光から電気への変換効率を改善できる。
【００３２】
しかし、高いエネルギーの光には、電力変換に有効な電子と正孔の生成に寄与できないため、熱になって消耗される成分がある。それを有効にするには、シリコンよりバンドギャップの大きい材料をヘテロ接合させる方法がある。これはタンデム構造と呼ばれ、原理的には有効であるが、製造工程が複雑になり高価になるという弊害があった。
【００３３】
しかし、空乏層を広くしてｎ型拡散層をグリッド状に配置する窓あり構造にすることで、これまで使用できなかったヘテロ構造が可能になる。これを図３および図４に示す。図３は、構造の断面模式図、図４は、そのエネルギーバンドダイヤグラムである。なお、図はバンドギャップの違いを誇張して示した。
【００３４】
へテロ接合４３は、従来のように、電極を介して行うのでなく、ｐｎ接合層が形成する空乏層４５に接合させる点が、特徴的に従来のタンデム構造と異なる。図４には、Ｘ１−Ｘ２の経路に沿ったバンドダイヤグラムとＸ１−Ｘ３に沿ったバンドダイヤグラムをＸ１で接続させて示している。ワイドバンドギャップ薄膜層４２で発生しシリコン空乏層４５に拡散した電子４６は、伝導帯の高い電位から低い電位に沿って、ｎ型拡散層４４にいたる。価電子帯で発生した正孔４７は、電位面に沿ってｐ型拡散層４８に向けて加速されて集まる。ワイドギャップ薄膜層としてはアモルファスシリコンやポーラスシリコン層がある。
【００３５】
例えば、高抵抗基板４１の表面に光をあてながら、フッ酸溶液中で陽極酸化すると、シリコンが溶出してポーラスシリコンのワイドギャップ薄膜層４２が生成される。ポーラスシリコンの製造とその性質の解説は例えば以下の論文にある。
Ａ.Ｇ.Ｃｕｌｌｉｓ,Ｌ.Ｔ.Ｃａｎｈａｍ,ａｎｄ Ｐ.Ｄ.Ｃａｌｃｏｔｔ；Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ
ｓｉｌｉｃｏｎ：Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.８２，９０９（１９９７）;
【００３６】
孔の径は、０．１−１ｕｍで制御できる。例えば、０．１ｕｍ以下のシリコン壁に囲まれたポーラスな層は直接遷移型の電子構造に近づき光の吸収と放出が可能になる。
【００３７】
また、進行方向に孔ができているために、進入した光は反射されないで、吸収されるため、無反射面としても作用する。また、そのバンドギャップは、シリコンより大きくシリコンと異種接合（ヘテロ接合）４３を形成する。そのような基板に、ｎ型拡散層４４をグリッド状に作る。
【００３８】
シリコンの間接遷移バンドギャップより大きいエネルギーの光に対して、ヘテロ構造は少数キャリアを発生させ電子と正孔を空乏層に放出するため、光スペクトルの利用効率を高めることが可能になる。
【００３９】
また、シリコンよりもバンドギャップが大きく、安価に生成できる一般的な材料として、アモルファスシリコンが利用できる。本実施形態では、アモルファス層は、キャリアを輸送する層ではなく、それを発生させる層として利用するだけなので、アモルファス層のシリコンよりも短いライフタイムの短所を軽減することができる。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態によれば、光の吸収によって発生させた少数キャリアの拡散によって電極まで輸送するのでなく、それらを光の進入深さ以上の幅の空乏層内部で発生させて内部電界で加速して電極にキャリアを集めることにより、光の利用効率を高め、コストの低減を実現できる。
【００４１】
＜実施例１＞
次に、図５を用いて、具体的な実施例について、説明する。
図５は、ＭＣＺ（強力な磁場をかけるチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）結晶成長方法）を用いた高抵抗基板を使って、課題を解決するための広い空乏層を形成する方法を示している。基板として、酸素濃度を８ｐｐｍ以下にしたＭＣＺ法によるｎ型２００Ωｃｍのシリコン基板５１を用いる。拡散防止のためのノンドープ酸化膜５２を２００ｎｍの厚みで全面に例えば、熱酸化法で成長させる。
【００４２】
次に、枚葉のフッ酸洗浄で周辺と表面の酸化膜５２を残し裏面酸化膜を除去する。そして、リン拡散のためのリンガラス（ＰＳＧ)５３を１００ｎｍ成長させる。
【００４３】
さらに、枚葉のフッ酸洗浄で周辺と裏面のＰＳＧ５３と酸化膜５２を残し表面のＰＳＧと酸化膜を除去し、ボロン拡散のためのボロンガラス（ＢＳＧ）５４をＣＶＤ法で１００ｎｍ成長させる。
【００４４】
これを窒素雰囲気中で加熱してリンとボロンを拡散させる。これで表面にｐ型の拡散層５５と裏面にｎ型の拡散層５６が形成される。これを模式的に図５（Ａ)に示す。
【００４５】
次に、周辺をのこし、表面の中心部のＢＳＧを枚葉の洗浄装置で除去し、透明電極としてネサ膜５７を２００ｎｍ成長させる。これを模式的に図５（Ｂ）に示す。
【００４６】
さらに、周辺をのこし、裏面の中心部のＰＳＧを枚葉の洗浄装置で除去し、周辺をクランプして裏面電極としてのＡ１膜５８を５００ｎｍスパッタして成長させる。これを模式的に図５（Ｃ）に示す。２００Ωｃｍの高抵抗の基板を用いたことで基板内部に抵抗に対応した幅の空乏層ができる。２００Ωｃｍ以上の高抵抗の基板は不純物を入れないＭＣＺシリコンウエハで実現できる。
【００４７】
通常のＣＺウェハに含まれる溶解酸素がｎ型のドナーとなる性質があるので、製造開始時の抵抗値を維持するのは困難である。一方、ドナー化するのを抑制して、４６ｕｍを超える幅の広い空乏層を安定に製造するには、酸素濃度を一定以下に減らす必要がある。使用したＭＣＺウェハの酸素濃度は、７×１０１７／ｃｍ３以下の酸素濃度を実現しており、安定に１００Ωｃｍ以上の比抵抗値が認められた。
【００４８】
また、通常使用される石英坩堝を用いて、ＭＣＺウェハを試作したところ、１Ｅ１６／ｃｍ３実現困難であった。よって、低いほうが望ましいがＭＣＺ法では酸素濃度は、１Ｅ１７／ｃｍ３が製造上の下限界であると思われる。
【００４９】
酸素ドナーの出現を避けるために、本実施例では、酸素を溶解しにくいＭＣＺ法による基板を用いた。酸素を含まない結晶基板としてはＦＺ（フローティングゾーン)シリコン基板を用いる方法も可能である。ＦＺ結晶では、例えば、１０００Ωｃｍの基板作製が可能である。他の酸素を含まないシリコン基板としてはアンドープのエピタキシャル膜が付いた基板を用いることも可能である。
【００５０】
また、放射線を照射して欠陥を作り不純物がキャリアを作るのを防止する方法も可能である。さらに、ガラスや石英の基板の上にポリシリコン層を成長させ１００Ωｃｍ以上の高抵抗のシリコン層を得て利用することも可能である。ｎ型基板を用いて光があたる面に、ｐ型拡散層５５を作製する例を述べたが、基板と拡散層の伝道型ｐｎを反対にすることは、設計で自由である。
【００５１】
＜実施例２＞
図２に示したように、空乏層の幅Ｗが例えば、１００ｕｍあると、線状の拡散層から１００ｕｍの距離以内に発生した少数キャリアを内部電界で加速して電極に集められる。従って、グリッド状に配置した拡散層電極の間の空間（窓）には拡散層が上になくても照射した光で発生した少数キャリアのうち表面で再結合して消滅しなかった大半を電極に集めて電気エネルギーに変換できる。
【００５２】
図６にはその製造方法を示す。ＭＣＺ高抵抗（１００−５００Ωｃｍ）ｐ型シリコン基板６１にノンドープシリコン酸化膜（ＮＳＧ）６２を２００ｎｍ成長させる。この膜は、不純物の拡散防止の役目をする。枚葉のフッ酸洗浄で、周辺と表面のＮＳＧを残し裏面のＮＳＧを除去する。ボロン拡散のためのボロンガラス（ＢＳＧ）６４を１００ｎｍ成長させる。
【００５３】
次に表面に２００ｕｍ口のスペース（窓）を持つ１０ｎｍ幅のグリッドの抜きレジストパターンを転写してＮＳＧをエッチングして、グリッドの溝を作る。この上に、リンガラス（ＰＳＧ）６３を１００ｎｍ成長させる。
【００５４】
窒素雰囲気中で、加熱してリンとボロンを拡散させる。表面にｎ型のグリッド拡散層６５と裏面にｐ型の拡散層６６が形成される。これを模式的に図６（Ａ）に示す。
【００５５】
表面のＰＳＧを枚葉の洗浄装置で除去する。透明電極としてネサ膜６７を２００ｎｍ成長させる。これを模式的に図６（Ｂ）に示す。
【００５６】
裏面中心部のボロンガラス（ＢＳＧ）６４を枚葉の洗浄装置で除去する。周辺をクランプして裏面電極としてのＡ１膜６８を５００ｎｍスパッタして成長させる。これを模式的に図６（Ｃ）に示す。
【００５７】
以上で、グリッド状の拡散層６５をもった光の進入深さ４６ｕｍより広い空乏層を持つ太陽電池基板を製造できる。ｎ型拡散６５間のスペース部分には、拡散層がない空乏層が見える窓（空乏層窓）６９ができる。
【００５８】
照射された光は、この窓６９を通して空乏層に到達して、キャリアを生成する。ｎ型拡散層は、グリッド状として、これを例にして実施例を示したが、図７に示すように、拡散層はドット状拡散層７５であっても線状拡散層７６であっても良いし、光が通過できる領域を有していれば、どんな形態であっても構わない。
【００５９】
＜実施例３＞
実施例３として、表面にポーラスシリコン層を配置させて、図６に示した空乏層窓６９の下にワイドギャップのシリコン層８８を配置させる構造を図８に示す。予め表面にポーラスシリコン層８８をｐ型高抵抗ＭＣＺシリコン基板８１に作製する。その基板の断面構造を模式的に図８（Ａ）に示す。
【００６０】
なお、ポーラスシリコン層８８の作製は、カンタム１４社（〒１８４−８５８８  東京都小金井市中町２丁目２４番１６号、国立大学法人東京農工大インキュベーション施設１２０４号室）の公開技術例に従った。具体的には、フッ酸溶液中にシリコン表面を露出させて浸漬して、光を当てながら陽極酸化させて作製する。
【００６１】
図８（Ｂ）にポーラスシリコン層で作製したワイドパンドギャップシリコン層８８を持つｐ型高抵抗ＭＣＺシリコン基板８１にグリッド状のｎ型拡散層８５と裏面にｐ型拡散層８６を形成した基板断面模式図を示す。グリッド状ｎ型拡散層８５を形成した、この基板は図６（Ａ）グリッド状ｎ型拡散層６５を形成した断面模式図に相当する。この後の工程は、実施例２と同様である。空乏層窓８９の下にワイドギャップポーラスシリコン層８８が形成された太陽電池が、これで作製できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
光の吸収によって発生させた少数キャリアを拡散によって電極まで輸送するのでなく、それらを光の進入深さ以上の幅の空乏層内部で発生させて内部電界で加速して電極にキャリアを集めるように設計した太陽電池の製造方法を提示した。これにより、光の利用効率を高めることができるため、設置コストを下げることができる。
【００６３】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係る空乏層を光の進入深さより広くした太陽電池のｐｎ接合断面の模式図である。
【図２】本実施形態に係る線状またはドット状拡散電極を形成した太陽電池基板の断面模式図である。
【図３】本実施形態に係る表面にワイドギャップ薄膜層を形成させた基板断面模式図である。
【図４】本実施形態に係る表面にワイドギャップ薄膜層を形成させた基板のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。
【図５】実施例１に係る(Ａ)拡散層を形成形させた断面模式図、(Ｂ)表面に透明導電膜をつけた断面模式図、(Ｃ)裏面にアルミニューム電極をつけた断面模式図である。
【図６】実施例２に係る(Ａ)拡散層を形成形させた断面模式図、(Ｂ)表面に透明導電膜をつけた断面模式図、(Ｃ)裏面にアルミニューム電極をつけた断面模式図である。
【図７】実施例３に係る(Ａ)ドット状拡散層パターン、(Ｂ)線状拡散層パターン、  (Ｃ)グリッド状拡散層パターンを示す図である。
【図８】実施例３に係るポーラスシリコン層を配置した太陽電池基板に関し、(Ａ)表面にポーラス層を作製した基板の断面模式図、(Ｂ)拡散層の形成の断面模式図である。
【図９】従来例に係る太陽電池のｐｎ接合断面と光強度の模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
３１・・・ｐ型シリコン基板
３３・・・内部電界
３４・・・ｎ型拡散層
３５・・・空乏層
３６・・・等電位面
３７・・・窓
４１・・・ｐ型高抵抗シリコン基板
４２・・・ワイドギャップ薄膜層
４３・・・異種接合
４４・・・ｎ型拡散層
４５・・・空乏層
４６・・・生成した電子
４７・・・生成した正孔
５１・・・ｎ型高抵抗ＭＣＺシリコン基板
５２、６２，８２・・・拡散防止のノンドープシリコン酸化膜
５３，６３，８３・・・リンガラス（ＰＳＧ）
５４，６４，８４・・・ボロンガラス（ＢＳＧ）
５５，６６，８６・・・ｐ型拡散層
５６・・・ｎ型拡散層
５７，６７・・・ネサ膜
５８，６８・・・アルミニューム膜
６１，８１・・・ｐ型高抵抗ＭＣＺシリコン基板
６５，８５・・・グリッド状ｎ型拡散層
６９，８９・・・空乏層窓
７５・・・ドット状ｎ型拡散層
７６・・・線状ｎ型拡散層
８８・・・ワイドギャップポーラスシリコン層
【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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