"基部と、前記基部上に形成されているナノ構造化層とを備え、前記層は、前記基部の反対側にナノ構造化表面を備え、前記ナノ構造化表面は、波の規則的構造パターンを有する、細長い隆起要素の準周期的な異方性アレイを有し、各隆起要素は、波状断面を有し、実質的に第1の方向に配向されている、太陽電池。前記ナノ構造化層は、エミッタ層、または前面フィールド層、または裏面フィールド層である、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化層は、前記基部に隣接する平坦な表面を備えている、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化層の前記ナノ構造化表面の少なくとも一部分を覆って配置されている不動態化層をさらに備えている、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化表面の反射係数は、400~900nmの光波長の範囲にわたって5以下である、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化表面の反射係数は、400~900nmの光波長の範囲にわたって2以下である、請求項1に記載の太陽電池。前記基部は、シリコンを含む、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化表面を覆って形成されている透明導体層をさらに備えている、請求項1に記載の太陽電池。前記ナノ構造化層と前記基部との間の接合は、平面的である、請求項1に記載の太陽電池。前記アレイの平均周期は、20~200nmの範囲内である、請求項1に記載の太陽電池。前記隆起要素の平均高度と前記アレイの平均周期との比は、2~3の範囲内である、請求項1に記載の太陽電池。各隆起要素は、そのピーク付近で10nm以下の幅を有する、請求項1に記載の太陽電池。シリコン基礎領域と、前記シリコン基礎領域上に配置されているドープ層とを備え、前記ドープ層は、第1の導電型の第1のドーパントでドープされたシリコンを含み、前記ドープ層は、前記基部の反対側にナノ構造化表面をさらに備え、前記ナノ構造化表面は、波の規則的構造パターンを有する、細長い隆起要素の準周期的な異方性アレイを有し、各隆起要素は、波状断面を有し、実質的に第1の方向に配向されている、半導体素子。前記シリコン基礎領域は、前記第1の導電型とは異なる第2の導電型の第2のドーパントでドープされている、請求項13に記載の半導体素子。前記第1の導電型は、n型である、請求項14に記載の半導体素子。前記ドープ層と前記シリコン基層との間の接合は、ナノ構造化されていない、請求項13に記載の半導体素子。前記ドープ層は、10nm以下の厚さを有する、請求項13に記載の半導体素子。半導体素子を作製する方法であって、前記方法は、窒素イオンの斜めのビームを用いてウエハの表面を照射することにより、ナノマスクを形成することであって、前記ナノマスクは、波の規則的構造パターン、および波頭を伴う波状断面を有する細長い要素の準周期的な異方性アレイを備え、前記波頭は、前記窒素イオンの入射面と実質的に垂直である、ことと、前記ナノマスクを用いて前記ウエハの前記表面をエッチングすることにより、前記ナノマスクに対応するナノ構造化表面を生成することと、前記ウエハの中にドープ層を形成することであって、前記ドープ層は、前記ナノ構造化表面を備えている、こととを含む、方法。ドープ層を形成することは、前記窒素イオンの斜めのビームを用いて前記ウエハの前記表面を照射する前に、前記ウエハの一部分をドープすることを含む、請求項18に記載の方法。ドープ層を形成することは、前記ナノ構造化表面を生成した後に、前記ウエハの一部分をドープすることを含む、請求項18に記載の方法。ドープ層を形成することは、前記ナノマスクを形成した後、かつ前記ナノ構造化表面を生成する前に、前記ウエハの一部分をドープすることを含む、請求項18に記載の方法。前記ウエハの前記表面をエッチングすることは、前記ナノマスクを除去することを含む、請求項18に記載の方法。前記ウエハの鋸で損傷した層をエッチングすることをさらに含む、請求項18に記載の方法。前記窒素イオンの斜めのビームを用いた前記ウエハの前記表面の照射の間、前記ウエハを移動させることをさらに含む、請求項18に記載の方法。一実施形態は、基部と、基部上に形成されているナノ構造化層とを含む太陽電池である。ナノ構造化層は、基部の反対側にナノ構造化表面を有する。ナノ構造化表面は、波の規則的構造パターンを有する、細長い隆起要素の準周期的な異方性アレイを有し、各隆起要素は、波状断面を有し、実質的に第1の方向に配向される。別の実施形態は、シリコン基礎領域と、シリコン基礎領域上に配置されているドープ層とを含む半導体素子である。ドープ層は、第1の導電型の第1のドーパントでドープされたシリコンを含む。ドープ層は、基部の反対側にナノ構造化表面を有する。ナノ構造化表面は、波の規則的構造パターンを有する、細長い隆起要素の準周期的な異方性アレイを有し、各隆起要素は、波状断面を有し、実質的に第1の方向に配向される。さらに別の実施形態は、半導体素子を作製する方法である。本方法は、ナノマスクを形成するように窒素イオンの斜めのビームを用いてウエハの表面を照射することを含む。ナノマスクは、波の規則的構造パターン、および窒素イオンの入射面と実質的に垂直である波頭を伴う波状断面を有する細長い要素の準周期的な異方性アレイを有する。本方法はさらに、ナノマスクに対応するナノ構造化表面を生成するように、ナノマスクを用いてウエハの表面をエッチングすることと、ウエハの中にドープ層を形成することであって、ドープ層は、ナノ構造化表面を備えている、こととを含む。本発明の非限定的かつ非包括的な実施形態が、以下の図面を参照して説明される。図面では、類似参照数字は、特に指定がない限り、種々の図の全体を通して類似部品を指す。本発明をより良く理解するために、添付図面と関連して読まれるものである、以下の発明を実施するための形態が参照されるであろう。本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するための半導体素子の分野に関し、特に、単結晶および多結晶シリコンに基づく電池を含む、太陽光PV電池の分野に関する。本発明はまた、それらの表面からの光の反射を低減させるように、シリコンソーラウエハの表面上にナノ構造化要素を形成する技術にも関する。例えば、太陽電池は、層の表面上に形成されたナノ構造化要素を伴うシリコンウエハを含む。ナノ構造化要素は、窒素イオンのビームによるシリコンウエハ表面の照射中に自己形成される、波状窒化ケイ素ナノマスクを使用して形成され得る。反応性イオンエッチングRIE等のエッチング後、ナノマスクは、シリコン表面上に実質的に等しい高度を伴うナノリッジの密集した準周期的な異方性アレイに変わる。図14Aは、p導電型の基礎領域141a、p型の拡散領域162、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型の低ドープエミッタ層143、エミッタ層143を覆う薄い不動態化層144、層144を通ってn型の高度ドープ拡散領域163a選択的エミッタまで延在する接点145、領域162への開口部を伴う酸化ケイ素の層156、および後方接点としての金属化層157を伴う、シリコンウエハ140aを含む、選択的エミッタ太陽電池の一実施形態を図示する。図15Aで図示されるもの等の従来の選択的エミッタ太陽電池と比べた、この太陽電池の1つの独特の特徴は、エミッタ層143の底部が平坦である一方で、図15Aの太陽電池のエミッタは、平坦ではなく、ウエハのピラミッド表面テクスチャを辿ることである。本明細書で説明される太陽電池のこの特徴は、少なくとも部分的に、以下で説明されるp-n接合深度およびp-n接合形成方法と比較してナノリッジ24の非常に小さいサイズによるものである。平坦なエミッタは、より高い変換効率をもたらす、太陽電池のより低い飽和電流という利点を提供し得る、より小さい表面積を有する。平面的なp-n接合は、図15Aの太陽電池等の非平面的接合と比較して、より高い変換効率をもたらすことができる。加えて、ナノ構造化表面が、非常に低い反射を有することができるので、ナノ構造化表面を伴う太陽電池では、反射防止コーティングの必要性がないであろう。不動態化層144は、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウムAl2O3、または水素化窒化ケイ素SiN等を使用して形成され得る。裏面接点太陽電池の実施形態が、図14Bで図示され、n導電型の基礎領域141b、組み合わされたp型の領域164およびn型の領域165、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型の前面フィールド層166a、前面フィールド層を覆う薄い不動態化層144、領域164および165への開口部を伴う酸化ケイ素の層156、ならびに領域164および165に接続された接点176を伴う、シリコンウエハ140bを有する。この実施形態では、前面フィールド層166aと基礎領域141bとの間の接合は、太陽電池飽和電流を低減させ、より高い電池効率をもたらし得る、図15Bに示される構造化されたピラミッド形の接合よりも小さい表面積を伴って、平面的である。両面太陽電池の実施形態が、図14Cで図示され、p導電型の基礎領域141c、p型の拡散層142裏面フィールド層、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型のエミッタ層143a、エミッタ層を覆う薄い不動態化層144、層144を通ってエミッタ層143aまで延在する前面金属接点145、および反射防止層154を通って裏面フィールド層142まで延在する後方金属接点155を伴う、シリコンウエハ140cを有する。この実施形態では、エミッタ層143aと基礎領域141cとの間の接合は、太陽電池飽和電流を低減させ、より高い電池効率をもたらし得る、図15Cに示される構造化されたピラミッド形の接合よりも小さい表面積を伴って、平面的である。両面太陽電池の別の実施形態が、図14Dで図示され、p導電型の基礎領域141d、p型の拡散層142裏面フィールド層、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型のエミッタ層143a、エミッタ層を覆う透明導電性酸化物TCOの薄い層171、ならびに前TCO層171および裏TCO層172に接続された金属接点173を伴う、シリコンウエハ140dを有する。TCOとして厚さ80nmのIn2O3層を使用してチョクラルスキー型単結晶シリコンウエハ上に製造された、この太陽電池のプロトタイプ2×2cm2は、18.6の変換効率を明示した。対称両面太陽電池の実施形態が、図14Eで図示され、p導電型の基礎領域141e、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するp型の拡散層142a裏面フィールド層、拡散層を覆う薄い不動態化層144、薄い不動態化層144によって覆われたナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型のエミッタ層143a、層144を通ってエミッタ層143aまで延在する前面金属接点145、および層144を通って裏面フィールド層142aまで延在する裏面金属接点145を伴う、シリコンウエハ140eを有する。この実施形態では、エミッタ層143aと基礎領域141eとの間、裏面フィールド層142aと基礎領域141eとの間の両方の接合は、図15Dに示される構造化されたピラミッド形の接合よりも小さい表面積を伴って、平面的であり、太陽電池飽和電流を低減させ、より高い電池効率をもたらし得る。ウエハの前面および裏面上のナノリッジは、光の捕捉を最適化するように、平行、垂直、または角度を成す相対的配向を有し得る。対称両面太陽電池の別の実施形態が、図14Fで図示され、p導電型の基礎領域141f、ナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するp型の拡散層142a裏面フィールド層、拡散層を覆う薄いTCO層171、薄いTCO層171によって覆われたナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型のエミッタ層143a、およびTCO層への前面および裏面金属接点173を伴う、シリコンウエハ140fを有する。この実施形態では、エミッタ層143aと基礎領域141fとの間、裏面フィールド層142aと基礎領域141fとの間の両方の接合は、、図15Dに示される構造化されたピラミッド形の接合よりも小さい表面積を伴って、平面的であり、太陽電池飽和電流を低減させ、より高い電池効率をもたらし得る。ウエハの前面および裏面上のナノリッジは、光の捕捉を最適化するように、平行、垂直、または角度を成す相対的配向を有し得る。太陽電池の別の実施形態が、図14Gで図示され、p導電型の基礎領域141g、薄いTCO層171によって覆われたナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型またはn型の極浅エミッタ層143b、TCO層への前面金属接点173、p型の拡散領域162、領域162への開口部を伴う酸化ケイ素の層156、および後方接点としての金属化層157を伴う、シリコンウエハ140gを有する。この実施形態では、例えば、ドープしたシリコンのエピタキシャル成長によって、約10nm以下の厚さを伴う極浅エミッタ層143bを作製することができる。ナノリッジ24の最上部は、例えば、ナノリッジの最上部で光によって生成される電荷担体を効果的に捕捉するためにTCOとして使用されるインジウムスズ酸化物層ITOによって、緊密に包まれることができる。いかなる特定の理論にも限定されることを所望しないが、本明細書で説明される太陽電池配列は、多重励起子生成MEGをもたらし得ると考えられる。MEGとは、単一の光子による複数の励起子例えば、電子正孔対の生成を指す。MEGを促進するために、ナノリッジ24またはナノピーク26の最上部は、好ましくは、エミッタ層の中で量子閉じ込め効果を提供するように十分な鋭さを有する。実施例として、それらの曲率半径Rは、室温でのシリコンにおける量子閉じ込め効果に十分である、10nm以下の隆起の幅をピーク付近で提供するように、5nm以下である図14Iに示されるように。太陽電池の別の実施形態が、図14Hで図示され、p導電型の基礎領域141h、薄いTCO層171によって覆われたナノリッジ24を伴うナノ構造化表面を有するn型またはn型の極浅エミッタ層143b、基礎領域141hとエミッタ層143bとの間の真性シリコンの層143c、TCO層への前面金属接点173、p型の拡散領域162、領域162への開口部を伴う酸化ケイ素の層156、および後方接点としての金属化層157を伴う、シリコンウエハ140hを有する。この実施形態では、両方とも約10nm以下の厚さを伴う極浅エミッタ層143bおよび真性層143cは、例えば、基礎領域のナノ構造化表面上の非ドープおよびドープしたシリコンの連続エピタキシャル成長によって、作製することができる。ナノリッジ24の最上部は、例えば、ナノリッジの最上部で光によって生成される電荷担体を効果的に捕捉するためにTCOとして使用されるインジウムスズ酸化物層ITOによって、緊密に包まれることができる。MEGを促進するために、ナノリッジ24またはナノピーク26の最上部は、好ましくは、エミッタ層の中で量子閉じ込め効果を提供するように十分な鋭さを有する。実施例として、それらの曲率半径Rは、室温でのシリコンにおける量子閉じ込め効果に十分である、10nm以下の隆起の幅をピーク付近で提供するように、5nm以下であり得る図14Iに示されるように。ナノリッジ24の最上部を包むTCO層を伴う図14D、14F、14G、および14Hで図示されるもの等の太陽電池における、それらの小さいサイズ例えば、10nm以下のサイズによる、ナノリッジの最上部での量子閉じ込め効果は、MEGの発現につながり、したがって、太陽電池の効率への寄与を追加し得る。ナノリッジ24の代わりに、ナノピーク26が、MEG効果を生じるために使用され得る。MEG効果は、太陽電池効率を最大10以上増加させることができる。図14A-14Fの実施形態は、太陽電池の実施例である。ナノ構造化表面を含むように、他の種類の太陽電池構成を修正できることが理解されるであろう。また、ナノ構造化表面を伴って、他の半導体素子も形成できることも理解されるであろう。また、p型領域をn型領域と置換することによって、およびその逆によって、上記で説明される実施形態を修正できることも理解されるであろう。また、100または111のいずれか一方、あるいは任意の他の配向を有する、単結晶シリコンウエハの表面、ならびに多結晶シリコンウエハの表面を、ナノ構造化させることができることも理解されるであろう。シリコンウエハをドープするためにn型およびp型ドーパントを使用して、p型、n型、p型、およびn型領域を形成する方法、ならびに不動態化層、接点、透明導電性酸化物層、酸化ケイ素層等を形成する方法が、概して公知であり、これらの構造を形成するために、任意の好適な方法を使用することができる。シリコンウエハ上でナノマスクを形成する方法は、両方とも参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第7,768,018号および米国特許出願公開第2008/0119034号で説明されている。波の規則的構造パターンに基づく極薄膜が、参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第7,604,690号で説明されている。少なくともいくつかの実施形態では、窒素イオンのビームによるシリコンソーラウエハの表面の照射によって、次いで、ナノリッジまたはナノピークの密集した準周期的アレイの形態でシリコンウエハのナノ構造化表面を作成するエッチング例えば、ウェットエッチングまたは反応性イオンエッチングによって、波状窒化ケイ素ナノマスクが形成される。このナノマスクは、ナノ構造化表面を伴うウエハから太陽光電池を製造するために使用することができる。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの平均周期は、太陽電池の性能を増加させるように、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内で制御可能に変化させられる。このプロセスは、確実に再現可能であり、均一な波状窒化ケイ素ナノマスク、ならびにシリコンのウエハの表面上のナノ構造を形成する。少なくともいくつかの実施形態では、硬質ナノマスクは、波の規則的構造パターンおよび波状断面を有する、細長い要素の準周期的な異方性アレイとして、複数の要素を含む。要素のうちの少なくともいくつかは、シリコンの内側領域、および内側領域の第1の部分を覆い、窒素イオンビームによってシリコンから形成されている窒化ケイ素の第1の外側領域といった構造を断面に有する。少なくともいくつかの実施形態では、第1の外側領域は、網状または島状構造あるいはそれらの任意の組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの平均周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、シリコンは、太陽電池等級の単結晶または多結晶シリコンである。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクはさらに、窒素イオンビームを使用した照射によってシリコンから形成され、内側領域の第2の部分を覆い、波頭において第1の外側領域と接続する、窒化ケイ素の第2の外側領域を断面に含み、第1の外側領域は、第2の外側領域よりも実質的に厚い。少なくともいくつかの実施形態では、断面において、第2の外側領域の厚さは、中央で最小であり、中央からその境界に向かって増加する。少なくともいくつかの実施形態では、それぞれ、xおよび1-xという相対的割合でNイオンおよびN2イオンを用いた、窒素イオンのビームについて、ナノマスク平均周期、ナノマスク形成深度、およびナノマスクを形成するイオン線量は、N2イオンビームのものよりも1х倍大きい。少なくともいくつかの実施形態では、N2イオンビームのイオン線量は、1×1017~5×1017cm-2の範囲内であり、第1の外側領域の最大厚さは、式T=21xEによって決定され、Tは、nm単位の厚さであり、Eは、keV単位のイオンビームエネルギーである。少なくともいくつかの実施形態では、第1の外側領域の厚さは、要素に沿って準周期的に変化する。少なくともいくつかの実施形態では、要素に沿った第1の外側領域の厚さの周期的変化は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内の平均アレイ周期の対応する変化について、最大厚さの50~10である。少なくともいくつかの実施形態では、第1の外側領域の厚さの変化の周期は、平均アレイ周期以上である。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクは、硬質ナノマスクが形成されるまで、窒素イオンの斜めのビームを使用してシリコン表面を照射することによって形成され、ナノマスク要素は、シリコン表面へのイオン流の投射と実質的に垂直である。太陽光電池用のシリコンウエハは、ナノ構造を備えているウエハの少なくとも1つの表面を伴って、形成することができ、該ナノ構造は、シリコンナノリッジの準周期的な異方性アレイとして分配された複数のナノリッジを有し、該複数のナノリッジは、波の規則的構造パターン、および本質的に等しい高度を伴う波状断面を有し、硬質ナノマスクから形成されている。波状断面の一実施例は、鋭い最上部および底部を伴う鋸歯断面であるが、他の波状断面を形成できることが理解されるであろう。ナノマスクは、波の規則的構造パターンおよび波状断面を有する、細長い要素の準周期的な異方性アレイを形成する複数の要素を含む。細長い要素のうちの少なくともいくつかは、シリコンの内側領域、および内側領域の第1の部分を覆い、窒素イオンビームによってシリコンから形成されている窒化ケイ素の第1の外側領域といった構造を断面に有する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジは、網状または島状構造あるいはそれらの任意の組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジのアレイの平均周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、平均ナノリッジ高度対平均アレイ周期比は、2~3の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、ウエハは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンでできている。太陽光電池用のシリコンウエハは、準周期的な列として配列され、硬質ナノマスクから形成される、本質的に等しい高度の複数のシリコンナノピークを備えている、ナノ構造化表面を伴って形成することができる。ナノマスクは、波の規則的構造パターンおよび波状断面を有する、細長い要素の準周期的な異方性アレイの中に複数の要素を含み、要素のうちの少なくともいくつかは、シリコンの内側領域、および内側領域の第1の部分を覆い、窒素イオンビームによってシリコンから形成されている窒化ケイ素の第1の外側領域といった構造を断面に有し、第1の外側領域の厚さは、要素に沿って準周期的に変化する。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの平均周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、準周期的な列の周期に対するナノピーク高度の比は、2~3の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、ウエハは、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンでできている。少なくともいくつかの実施形態では、太陽光電池は、ウエハのナノ構造化表面に電気接触するための透明導体の層を含む。少なくともいくつかの実施形態では、透明導体は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、またはインジウムスズ酸化物、あるいはそれらの任意の組み合わせ等の透明導電性酸化物から作製される。少なくともいくつかの実施形態では、太陽光電池は、ナノ構造化表面、ナノ構造化表面に電気接触するためのナノ構造化表面を覆う透明導体の層、および透明導体の層の表面上の金属ワイヤのグリッドを伴うウエハを含み、ワイヤは、ナノリッジと実質的に垂直に位置付けられる。少なくともいくつかの実施形態では、光起電モジュールは、ナノ構造化表面を有するウエハを伴う太陽光電池を含む。モジュールは、ナノリッジがほとんど東西の線に沿って位置付けられるよう、水平線の東西の点に対して位置付けることができる。太陽光電池用のシリコンウエハの表面をナノ構造化するための方法は、硬質ナノマスクが形成されるまで、窒素イオンの斜めのビームを用いてウエハの表面を照射することを含む。ナノマスクは、波の規則的構造パターンおよび波状断面を有する、細長い要素の準周期的な異方性アレイを含む。要素のうちの少なくともいくつかは、シリコンの内側領域、および内側領域の第1の部分を覆い、窒素イオンビームによってシリコンから形成されている窒化ケイ素の第1の外側領域といった構造を断面に有する。本方法はまた、ナノ構造がウエハ表面上に形成されるまで、ナノマスクおよびシリコンをエッチングすることも含む。少なくともいくつかの実施形態では、硬質ナノマスクの細長い要素は、ウエハ表面上へのイオン流の投射と実質的に垂直であるように位置付けられる。少なくともいくつかの実施形態では、イオンエネルギーは、0.5~8keVの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、照射中、ウエハは、式V=J×L/Dによって決定される速度で、第1の方向にすなわち、ウエハ表面上へのイオン流の投射と垂直にウエハ表面の平面内で移動し、式中、Vは、cm/s単位の速度であり、Jは、cm-2s-1単位のウエハ表面の平面内のイオン流の密度であり、Lは、cm単位の運動方向へのウエハ表面の平面内の最大強度の半分でのイオンビームの幅であり、Dは、cm-2単位のナノマスク形成のためのイオン線量である。少なくともいくつかの実施形態では、ウエハは、第1の方向と垂直に移動する。少なくともいくつかの実施形態では、イオンビームは、ウエハ面の表面と平行に細長い線形イオン源によって形成される。少なくともいくつかの実施形態では、線形イオンビームの強度は、ウエハ運動の方向に不均一である。少なくともいくつかの実施形態では、照射前に、例えば、ウエハを切断するために使用される鋸により損傷した層が、研磨溶液を使用した湿式除去方法によって、ウエハ表面から除去される。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクおよびナノリッジのアレイの両方の形成と関連付けられるエッチングは、湿式方法、乾式方法、またはイオンビーム方法、あるいはそれらの任意の組み合わせによって行われる。少なくともいくつかの実施形態では、エッチングは、プラズマを使用した反応性イオンエッチングによって行われ、ウェットエッチングによるプラズマによって損傷したシリコン層の後続の除去を伴う。少なくともいくつかの実施形態では、エッチング持続時間が監視され、ウエハ表面からの反射光の強度によって制御される。少なくともいくつかの実施形態では、ナノ構造は、波の規則的構造パターンおよび本質的に等しい高度を伴う鋸歯断面を有する、シリコンナノリッジの準周期的な異方性アレイとして、複数のナノリッジを含む。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジは、網状または島状構造あるいはそれらの任意の組み合わせを形成する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジアレイの平均周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジアレイの平均周期に対するナノリッジ高度の比は、2~3の範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、断面において、ナノマスクは、窒素イオンビームによってシリコンから形成され、内側領域の第2の部分を覆い、波頭において第1の外側領域と接続する、窒化ケイ素の第2の外側領域をさらに含み、第1の外側領域は、第2の外側領域よりも実質的に厚い。少なくともいくつかの実施形態では、断面において、第2の外側領域の厚さは、中央で最小限であり、中央からその境界に向かって増加する。少なくともいくつかの実施形態では、第1の外側領域の厚さは、要素に沿って準周期的に変化する。少なくともいくつかの実施形態では、要素に沿った第1の外側領域の厚さの周期的変化は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内の要素アレイ周期の対応する変化について、最大厚さの50~10である。少なくともいくつかの実施形態では、第1の外側領域の厚さの変化の周期は、平均アレイ周期以上である。少なくともいくつかの実施形態では、ナノ構造は、準周期的な列として配列され、硬質ナノマスクから形成される、本質的に等しい高度の複数のシリコンナノピークを含む。少なくともいくつかの実施形態では、列の間の平均周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。少なくともいくつかの実施形態では、列の間の平均周期に対するナノピーク高度の比は、2~3の範囲内である。図1Aは、自己形成する波の規則的構造WOSの上面図の強化コントラストを伴うハーフトーンがないSEM画像を示す。WOSは、平均周期3波長λ=70nmを伴う波状ナノマスク1である。SEM画像の幅は、3μmに等しい。白いストライプ10および黒いストライプ20は、WOSの波の反対の傾斜である。図1Bは、シリコン2の表面上のXZ面内に波の断面を伴うWOSの斜視断面図を示す。波傾斜10および20の場所およびそれらの配向は、XY面に対応する図1Aと同一である。波頭は、平均してY軸と平行であり、すなわち、波のアレイは異方性である。断面内の単一の波ナノマスク要素は、第1の部分100および第2の部分200を含む、シリコンの内側領域を有する。波はまた、低含有量の埋め込み窒素原子を伴う第1の部分10および第2の部分20を含む、窒化ケイ素の外側領域も有する。領域10および20は、窒素イオンのビームを使用した照射によって、シリコンから形成される。少なくともいくつかの実施形態では、ビームのイオンは、ナノマスク形成中に真空内で0.5~8keVの範囲内のエネルギーを有する。領域10および20は、波頭またはピークで互に接続される。ナノマスク1の波の傾斜は、好ましくは、XY面に対して対称に傾斜している。いくつかの実施形態では、傾斜は、約30°の角度にある。図1Aで見られるように、ナノマスク1の波は、途切れ、屈曲、および分岐、すなわち、互との接続を有する。概して、波は、Y軸に沿って細長く、これらの細長い要素は、例えば、10λ~30λの範囲内の長さを有する。同時に、より多いまたは少ない伸長を有する要素、ならびにλ未満のサイズを伴うサブ波長点状要素がある。一般に、波のアレイは、準周期的であり、波のパターンは、均一であり、同一の形成条件下で同一の平均周期および同一の波の平均伸長を伴って、これらのアレイを再現することができる。少なくともいくつかの実施形態では、周期は、20~150nm、あるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲から選択することができる。波状ナノマスクの独特の特徴は、そのパターンが、ナノマスクの自己形成性質により、要素の同一の相対位置を伴うアレイの反復部分を含まないことである。図1Aのナノマスク1の局所構造の特性は、分岐構造またはメッシュを形成するように、いくつかの要素の領域10が互に接続され、いくつかの要素の領域20も互に接続されることである。同時に、分離領域10および分離領域20の両方がある。図1Cは、Y軸に沿った、すなわち、領域10の領域の表面と垂直な面内の波に沿った、その中央での領域10の断面の一実施形態を示す。少なくともいくつかの実施形態では、領域10の厚さは、周期6で、その最も薄い部分4から最も厚い5まで波に沿って変化する。それぞれ、xおよび1-xという相対的割合でNイオンおよびN2イオンを用いた、窒素イオンのビームに対する領域10の最大厚さは、少なくともいくつかの実施形態では、Tがnm単位の厚さであり、EがkeV単位のイオンビームエネルギーである、式T=21xEによって決定される。原子窒素イオンNについては、第1の外側領域の最大厚さは、分子イオンN2よりも2倍大きい。イオンNのナノマスク周期およびその形成深度もまた、イオンN2よりも2倍高い。エネルギーE/2を伴うNイオンおよびエネルギーEを伴うN2イオンのビームは、同一の形成深度で同一の平均周期および第1の外側領域の同一の厚さを伴うナノマスクを形成する。したがって、N/N2イオンビームについて、ナノマスクの平均周期λ、その第1の外側領域の厚さT、低い波の振幅を伴うその形成の深度Dm、成長飽和した波の振幅を伴うその形成の深度DF、およびイオンスパッタリングの対応する深度のためのイオン線量は、純N2イオンビームの値よりも1x倍大きい。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクは、5×1016~5×1017cm-2のイオン線量範囲内のN2イオンビームによって形成される。N2イオンビームについて、1×1016~5×1017cm-2の線量範囲を使用することが好ましくあり得る。ソーラシリコンウエハ上でナノマスクを形成するように混合ビームを有する工業用イオン源を使用するために、所与の規則性が必要である。周期的変化が、波に沿った領域10の厚さに起こり得、そのような変化は、アレイの平均周期3の対応する変化について、例えば、その最大厚さの50~10に及び得る。いくつかの実施形態では、平均アレイ周期は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内である。例えば、平均周期3が長くなるほど、領域10の厚さの相対的変化が小さくなる。ナノマスク周期が減少する場合、アレイ要素に沿った第1の外側領域の厚さの相対的な周期的変化が増加し、要素に沿った第1の外側領域の厚さの周期的変動は、アレイ周期が150~20nmあるいは180~20nmまたは200~20nmの範囲内で減少するときに、その最大厚さの10~50である。少なくともいくつかの実施形態では、アレイの平均周期3を比例的に増加させることは、領域10の厚さを増加させる。領域10の厚さの変化の平均周期6は、アレイの平均周期3よりも大きくあり得る。境界21および22におけるXZ断面内の領域10は、くちばし状の形状を有し得る。少なくともいくつかの実施形態では、XZ面内の断面での領域20の厚さは、境界21および22の間の中間点7において最小であり、境界21および22に向かって次第に増加する。1A-1Cに示されるナノマスクは、窒素イオンN2のビームを用いたシリコンの照射によって、シリコン表面上に形成することができる。一実施例では、ナノマスクは、5keVのエネルギーを有し、Z軸から角度θ=53°で矢印31に沿ったXZ入射面内に方向付けられる、ビームを使用して形成される。XY面上のイオン流31の投射は、この実施例ではX軸に沿っている。窒素イオンによるシリコンのスパッタリング中に、自己形成プロセスが起こり、波状ナノマスク1の形成をもたらす。一実施例では、スパッタリングの深度DFは、シリコン表面の初期水平面から100nmである。本実施例では、領域10は、ほぼ垂直角で窒素イオンによって衝撃を受け、領域20は、視射角で衝撃を受け、それが領域10および20の厚さを決定する。アレイの中のナノマスク波頭は、主に、シリコンの表面上のイオン流の投射と垂直に例えば、イオン流投射がX軸に沿っているときにX軸と垂直に配向することができる。少なくともいくつかの実施形態では、イオンエネルギーが減少し、表面法線Z軸から測定されるイオン衝撃角θが増加するとともに、アレイの波長λまたは周期3を低減させることができる。イオンエネルギーは、例えば、Nイオンについては0.5~4keV、例えば、N2イオンについては1~8keVに及ぶことができる。そのようなエネルギー範囲は、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmの範囲内のナノマスク周期をもたらし得る。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスク1の局所構造は、θ=50°~55°の範囲内の衝撃角については変化しない。8keVよりも大きいイオンエネルギーを用いて、かつN2イオンビームを使用して、150、180、または200nmよりも大きい周期を伴うナノマスクを形成することができる。図1D-1Fは、領域10がほとんど互に分離され、領域20がほとんど連続網の中で互に接続されるという点で特徴付けられる、局所構造を伴うナノマスク11を示す。ナノマスク11は、シリコン表面に対するイオン入射のより大きい角度例えば、約θ=60°~65°の角度でN2ビームを使用した照射によって、形成される。図1Gに示されるようなナノマスク11の要素の断面は、領域10がほとんど領域20よりも大きい角度でアレイXY面に対して傾斜しているという点で特徴付けられる。アレイ面に対して、領域10の傾斜は、約30°~35°であり、領域20の傾斜は、約20°~25°である。典型的な波の途切れの端面19は、約70°以上のグレージング角で窒素イオンのビームによって照射され、したがって、領域20と同一の厚さであり、連続メッシュの中で領域20を接続する。波の途切れ19はまた、ナノマスク1でも起こる。図1Hは、領域10がほとんど連続メッシュの中で互に接続され、領域20がほとんど互に分離されているという点で特徴付けられる、局所構造を伴うナノマスク12を示す。ナノマスク12は、約θ=42°~45°のシリコン表面に対するイオン入射の角度でN2ビームを使用した照射によって、形成される。図1Iに示されるようなナノマスク12の要素の断面は、領域10が、概して、領域20よりも小さい角度でアレイXY面に対して傾斜しているという点で特徴付けられる。アレイ面に対して、領域10の傾斜は、約25°~30°であり、領域20の傾斜は、約30°~35°である。典型的な波の接合の表面18は、30°未満の角度で窒素イオンビームによって照射され、したがって、それらは、領域10と同一の厚さであり、領域18は、連続メッシュの中で領域10を接続する。領域18の厚さは、Y軸と平行に位置する領域10の厚さよりもわずかに小さい。波の接合18はまた、ナノマスク1および11でも見られる。波の途切れ19もまた、ナノマスク12で起こる。図1A-1Iでは、WOSナノマスクが、スパッタリング深度DFでの波の振幅成長の最終段階で示されていることに留意されたい。成長飽和した波の振幅を伴うそのようなナノマスクでは、領域20は、全ての場合において形成されるわけではなく、例えば、初期シリコン表面に対するイオン入射の大きいグレージング角θ>65°について、それらがないことがあり、θ=45°~65°であるとき、領域20の中の窒化ケイ素の形成は、数10分間の真空中でのそれらの弛緩、または空気への暴露を必要とする。対照的に、波の振幅成長の段階でのWOSナノマスクについては、スパッタリング深度dDm<d<DFで、領域10および領域20の両方が形成され、波の振幅の増加中に、領域10の厚さが増加し、領域20の厚さが減少する。ナノマスク要素に沿った領域10の厚さの顕著な周期的変化は、成長した波のみに特徴的である。さらなるスパッタリング中に、特に、スパッタリング深度>3DFで、WOSナノマスクの周期の増加とともに、ナノマスク要素に沿った領域10の厚さの周期的変化が弱くなる。したがって、領域20およびナノマスク要素に沿った領域10の厚さの周期的変化の両方は、ナノマスクの強制的な特徴ではなく、特定の条件下のみで発現し得る。図2Aは、鋸歯断面を伴うシリコンナノリッジの準周期的アレイを用いたナノ構造化表面の形成のためのRIEプロセス中のナノマスク1の変形段階を概略的に示す。所望であれば、主要RIEプロセスの前に、窒化物領域10の間の極薄領域20<0.5nmが、初期構造400から除去され、したがって、ナノマスク1のコントラストを強化する。このプロセスは、約2秒かかり、ナノマスク1のエッチングを有意に加速することを可能にし得る。それは、主要RIE段階の非選択的プラズマHe/CHF3または選択的プラズマO2/Cl2の両方で実行することができる。後者の場合、エッチング下のウエハへのバイアスが、短期間に上昇させられ、それが領域20のイオンスパッタリングのためのモードを提供する。結果として、ナノマスク401が領域20を伴わずに形成される。領域20はまた、数秒間のHNO3/HF溶液中のウェットエッチングによって除去することもできる。空気中でそれを露出することなく、WOSナノマスクの形成の直後にRIEプロセスが実装されるとき、領域20がしばしば発生しないので、これらの領域を除去するステップが行われないことがある。主要RIE段階は、窒化物に選択的であり、構造402-405をもたらす、塩素O2/Cl2プラズマ中でシリコンをエッチングすることを含む。主要RIE段階は、例えば、20秒かかり、高いプロセス生産性の潜在性を提供する。最初に、構造402の中のシリコン2のエッチング中に、窒化ケイ素の領域10の間の溝の壁が、垂直にエッチングされる。エッチングプロセスは、窒化ケイ素の領域10の厚さの段階的減少をもたらし、これらの領域10は、領域10aおよび10bに変わる。溝の壁は、傾斜して、構造403および404をもたらす。溝の壁から下方に反射されるプラズマイオン流が、溝の底部を鋭くする。ナノマスク、すなわち、領域10bの完全な除去後、構造形状は、鋸歯断面を伴うシリコンのナノリッジ24の準周期的アレイを伴う構造405として、三角形の外形になる傾向がある。アレイ周期3は、ナノマスク1の周期と一致する。少なくともいくつかの実施形態では、ナノリッジ24の高度25は、アレイの中の全てのナノリッジについて本質的に同一である。アレイ周期3に対するナノリッジ高度25の比は、例えば、2~3の範囲内であり得る。いくつかのRIEモードについては、後続のウェットエッチングを使用することが賢明である。図2Bは、RIE後のHNO3/HF=250:1体積比の溶液中のウェットエッチングによる、ナノリッジの形状の変化を示す。このRIEモードでは、丸みを帯びた最上部を伴うナノリッジ24aのアレイが、構造406のように形成する。アレイ周期は、約90nmであった。10秒間のウェットエッチングが、厚さ約7nmのシリコン層およびRIEによって作製された欠陥を除去し、構造407のような鋭い最上部およびほとんど同一の高度を伴うナノリッジ24bの形成につながった。ナノリッジ断面の形状の変化は、黒青から黒へのナノ構造化表面の可視的な色の変化を伴う。図3Aは、凸状壁を伴うナノリッジ24の断面形状の実施例を示し、図3Bは、凹状壁を伴う実施例を示す。ナノリッジ24の高度および形状の変動は、RIEおよびウェットエッチングのモードを変更することによって実行される。ナノマスク11および12は、RIEおよびウェットエッチングの結果として類似の変形を受ける。ナノリッジのアレイの概して望ましくない断面形状が、ナノリッジ24の間にシリコン表面の平坦な領域17を伴って、図3Cに示される。ナノリッジ24の間に、ウエハ表面から光を反射する平坦な領域17がないように、エッチングモードが調整されるべきである。図4A-4D、5A-5B、6A-6B、および7は、同一の局所構造を伴うが、異なる周期を伴って、ナノマスク1から形成されたナノリッジのアレイを示す。85、53、36、および30nmの平均周期を伴うナノリッジのアレイが、同一の対応する周期を伴うナノマスク1からRIEによって得られた。ナノマスクは、それぞれ、5、4、2、および1.5keVのエネルギーを用いた、角度θ=53°での窒素イオンビームN2による、シリコンウエハの領域の衝撃によって得られた。ナノマスク1の周期が減少するにつれて、ナノリッジのアレイの局所構造は、ナノマスク1の中の領域10の局所構造から、分離したナノピークのアレイまで有意に変化する。85nmの平均周期を伴う細長いナノリッジのアレイのSEM画像上面図が、図4Aに示される。ナノリッジの最上部薄い色のストライプ24の中間が、濃い色のスレッドとしてSEMにおいて表示される。この特徴は、30keVという電子の高いエネルギーで達成される最大分解能である、特定のSEM機器LEO430に関係付けられる。低電圧SEMの場合、ナノリッジの最上部が明るく見える。このSEM画像から、ナノリッジが、アレイの平面内で細長く、1つの方向に、すなわち、画像の垂直縁に沿って、実質的に配向され、いくつかのナノリッジは、隣接するナノリッジに接続し、分岐構造を形成することが分かる。53nmの平均周期を伴う細長いナノリッジのアレイのSEM画像上面図が、図4Bで挙げられる。ナノリッジ24の最上部は、白いストライプとしてSEMに示される。周期が減少するにつれて、ナノリッジのアレイの局所構造が変化することが分かる。以前の場合のように、ナノリッジは、アレイの平面内で細長く、1つの方向に実質的に配向されるが、ここでは、ナノリッジは、ほとんど互に分離される。ナノリッジのアレイの周期が36nmまでさらに減少すると、ますます増加する分離したナノピークが、図4Cで示されるように観察される。しかしながら、この場合、ナノリッジの大部分が細長い形状を有するので、それらの一方向性配向が明白である。ナノリッジのアレイの周期が30nmに達する場合、パターンが有意に変化する。ここでは、アレイは、主に分離したナノピーク26から成り、そのうちのいくつかは、図4Dに示されるように準周期的な列として配列される。準周期的な列の配列は、ナノマスクの領域10のパターンによって決定される。ナノリッジのアレイの局所構造の観察された変化は、その周期の減少とともに、波状ナノマスクの中の領域10の厚さの相対的変化の強化によって引き起こされ得、より低い選択性を有するRIEモードで現れる。これらのRIEモードでは、20~40nmの範囲内のより短い周期を伴うナノマスクについては、領域10の最も薄い領域4は、最も熱い領域5よりも速くエッチングされ図1C参照、結果として、これらのナノマスクは、分離したナノピークの連鎖または列に変わる。これが起こるにつれて、ナノピークのサイズが10nmに達し、これが、室温でのシリコンにおいて多重励起子生成MEGを活性化する能力を提供し、増加した太陽電池効率につながる。最大限の選択性を有するRIEモードでは、ナノマスクは、ナノピークのアレイに変わらない。これらのモードは、20~40nmの範囲内の周期を伴う初期マスクの局所構造を有する、細長いナノリッジのアレイをもたらす。RIEエッチングモードの選択性を低下させることによって、20~150nmあるいは20~180nmまたは20~200nmのナノマスク周期の範囲内でナノピークの準周期的な列を得ることが可能である。図5Aおよび5Bは、それぞれ、約85~53nmの周期および約170~150nmのアレイの中のナノリッジの高さがある、シリコンナノリッジの準周期的アレイを伴うシリコンウエハの劈開サンプルを示す。図5Aのアレイの周期に対するナノリッジ高度の比は、2に近く、図5Bでは3に近い。図6Aおよび6Bは、それぞれ、85~100nmの周期がある、シリコンナノリッジの準周期的アレイを伴う単結晶シリコンソーラウエハの上面図および劈開を示す。ウエハは、ナノリッジがない領域内を有することが分かる。図6Cおよび6Dは、それぞれ、70~95nmの周期がある、シリコンナノリッジの準周期的アレイを伴う多結晶シリコンソーラウエハの上面図および劈開を示す。また、ウエハは、ナノリッジがない領域を有することも分かる。図7は、図4Aおよび5Aで提示されるSEM画像に基づいて得られた。ナノリッジ24のアレイの周期は、85nmであり、ナノリッジの高度は、約170nmである。ナノリッジの最上部は、鋸歯断面を伴うシリコンナノリッジの準周期的アレイの局所構造の視覚的表現のために、曲線30によって示される。アレイの中のナノリッジの高度は、図5、6B、6D、および7に示されるのとほとんど同一である。図8Aおよび8Bに示される角度依存は、シリコンソーラウエハの曲面上の波状ナノマスクの形成、およびナノマスクによる、したがって、ナノリッジのアレイによる、被覆の程度を実証する。以下のように、それぞれ、4および8keVのイオンN2のエネルギーについて得られる線51および52から、ナノマスク形成の深度DFは、43°~65°のθの範囲内で局所表面法線から測定されるイオン衝撃の角度θに若干依存する。ナノマスク周期λもまた、線41および42から分かるように、角度θの特定範囲内でわずかしか変化しない。したがって、ウエハの表面への平均法線に対して53°~55°の範囲内で角度θを選択するとき、局所法線の±10°の許容誤差が、典型的には容認可能であり、ナノマスクの不連続性につながらない。したがって、角度のそのような局所変動を伴う表面の100が、ナノマスクによって覆われる可能性が高い。上記から、工業用イオン源に典型的な±5°のイオンビームの発散も許容可能であるという結果になるしかしながら、表面が地形を発現した場合には、いくつかの領域は、グレージング角θ>70°で、または法線θ<40°に近い角度で、イオンによって照射される。これらの領域上では、ナノマスクがしばしば形成されない。組成および厚さによって、これらの領域は、それぞれ、領域20および10に近い。図6Aは、その局所法線に対して角度θ>70°で窒素イオンによって照射される、ウエハ表面上の裸領域を示し、図6Bは、角度θ<40°で窒素イオンによって照射される、ウエハ表面上の裸領域を示す。これらの裸領域上では、ナノマスクが形成されず、したがって、RIEの結果として、ナノリッジのアレイが生産されなかった。窒素イオンによる、異なる局所法線を伴う太陽電池シリコンウエハの異なる領域の同時衝撃下で、波状ナノマスクは、それらの上で必ずしも同時に形成されない。最初に、ナノマスクは、より大きい角度θで衝撃を受ける表面領域上で、次いで、より小さい角度θで衝撃を受ける領域上で発生する。ナノマスク形成のプロセスで、低振幅波が、イオンスパッタリング深度Dmで出現する。これらの低振幅波は、SEMで観察することができる。Dm未満であるスパッタリング深度で、より低い振幅を有する波は、SEMで視認することが困難である。イオンスパッタリング中に、波の振幅が増加し、スパッタリング深度DFθ=43°~63°についてDF≒1.5Dm≒λで飽和に達する。DFの角度依存が、図8Bに示される。衝撃角に応じて、深度DFは、θ=43°で3.2×1017cm-2、θ=53°で1.1×1017cm-2、θ=63°で0.8×1017cm-2といった、N2イオンの線量に対応する。したがって、異なるウエハ領域上の広いイオンビームについては、それらの形成の異なる段階でのナノマスクがある。ウエハの衝撃中に、平均角度θ=53°にて、局所角度θ=53°を伴う領域上で2×1017cm-2の平均線量を用いると、ナノマスク1は、約1.8DFの深度で形成し、θ=43°を伴う領域上で、ナノマスク12は、約0.6DFの深度で形成し、θ=63°を伴う領域上で、ナノマスク11は、約2.5DFの深度で形成する。したがって、ナノマスク11は、その形成後、すなわち、波成長の飽和後に、最も長期間にわたってイオンスパッタリングを受け、ナノマスク12は、まだ波成長の段階にとどまる。成長した波を伴うナノマスク1は、中間状態を有する。イオンスパッタリングは、ナノマスク11に最も影響を及ぼし、波の途切れ19図1G参照の集中スパッタリングが、図8Aの依存のそれと比較して、ナノマスクの平均周期λの有意な増加につながる。ナノマスク11の周期は、スパッタリング深度≦DFで変化せず、図8Aの角度依存と一致する。スパッタリング深度がさらに増加する場合、ナノマスク11の周期は、ナノマスク1および12に対する角度θ=42°~55°と比較した角度θ=60°~65°でのより激しいイオンスパッタリングにより、図8Aの値と比較して大幅に増加する。ナノマスク1および12の周期λは、スパッタリング深度≦3DFに対して変化せず、図8Aの角度依存と一致する。スパッタリング深度がさらに増加するとき、これらの周期は、図8Aの値を超え始める。少なくともいくつかの実施形態では、波状ナノマスクは、N2イオンビームについては5×1016~5×1017cm-2の範囲内のイオン線量で形成される。この線量範囲は、深度Dmで小振幅波を有するナノマスク、およびスパッタリング深度>DFで波の成長飽和した振幅を有するナノマスクの両方に対応する。N2イオンビームについては、1×1017~5×1017cm-2のイオン線量の範囲は、深度>DFで成長した波を有するナノマスクに対応する。図9Aに示される地形を伴う太陽電池単結晶シリコンのウエハ上で、皿形の領域の平均サイズは、約60μmであり、これらの凹状領域上の局所法線は、±10°以内で円滑に変化する。したがって、そのようなウエハについては、波状ナノマスクによる表面被覆の程度は、その平均表面法線に対してθ=53°でのウエハの衝撃について、ほぼ100に達する。図9Bは、波状ナノマスク1を観察するのに十分な倍率で、同一のウエハの表面の画像を示す。波は、図9Bの左右の部分について異なって配向される。これは、表面のこれらの領域が、画像の中央の隆起の中で交差する異なる局所平面に対応し、したがって、これらの領域でのイオン流束の投射の方向が異なったためである。図10Aは、約20μmの平均サイズを伴うエッチピットの形態で、テラス形状の地形を伴う単結晶シリコンウエハの表面の一部分を示す。テラスの表面上で、局所法線は若干変化するが、テラスの境界上およびエッチピットの壁上に、最大±37°の急激な変化があり得る。したがって、この場合、ウエハ平面法線に対するウエハ衝撃の角度θ=53°の選択が最適である。なぜなら、ピットの壁がイオンビームからそれらの底部を遮らず、したがって、ナノマスクによるウエハ表面の最大程度の被覆をもたらすからである。図10Bは、波状ナノマスク1を観察するのに十分な倍率で、同一のウエハの表面の画像を示す。ナノマスク波は、エッチピットの壁で方向を急に変化させ、θ=0°~40°である裸領域上で、ナノマスクが存在しないことが分かる。表面のこの部分に対する波状ナノマスクによる表面被覆の程度は、90以上である。図11Aは、多結晶シリコンウエハの表面の一部分を示す。皿形の領域の平均サイズは、約5μmである。これらの凹状領域上の局所法線は、±13°以内で円滑に変化する。したがって、そのようなウエハについては、波状ナノマスクによる表面被覆の程度は、θ=53°でのウエハの衝撃に対してほぼ100に達する。図11Bは、波状ナノマスクを伴う同一のウエハの表面の拡大画像を示す。異なる局所構造1、11、および12を伴うナノマスクが、隆起によって分離された皿形の領域の表面上に示される。ナノマスクの波長周期は、ナノマスク11の増加した周期に考慮される許容量で、図8Aで提示される角度依存に従って、表面にわたって変化する。窒素イオンビームが、図11A-11Fのナノマスクについて右から左に方向付けられた。波状ナノマスクの波は、図11Bおよび11D-11Fの画像の垂直境界に沿って1つの方向で実質的に配向される。図11Cは、ポリシリコンウエハの表面上に局所構造1および11を伴う波状ナノマスクの拡大画像を示す。ナノマスクを伴う表面の皿形の領域を分離する、大規模な隆起を見ることができる。アレイの中の波の方向は、表面領域上のイオン流の局所投射の方向に対応する。図11Dはさらに、全ての種類の局所構造1、11、および12を伴うポリシリコンウエハの表面上の波状ナノマスクの画像を示す。図11E-11Fは、イオンN2のより低いエネルギーで得られるポリシリコンウエハの表面上の波状ナノマスクの画像を示す。図11E-11Fとの図11B-11Dの比較は、5~2keVへのイオンエネルギーの減少とともに、ナノマスク周期が減少することを示す。図11Eは、局所構造1および12を伴うナノマスクの領域を示し、図11Fは、局所構造1および11を伴うナノマスクの領域を示す。また、大規模な隆起も、ウエハの皿形の領域の境界線で明確に現れる。波状ナノマスクを伴うモノおよびポリシリコンの劈開ウエハが、それぞれ、図12Aおよび12Bに示される。単結晶シリコン上のテラスの壁の傾斜角は、平均で37°以下であるので、その表面への平均法線に対して53°の角度での窒素イオンビームによるウエハの照射が、ナノマスクによる最大表面被覆のために最適である。多結晶シリコンウエハの表面上のほとんどの領域に対する局所法線の偏差は、平均法線から±13°以内であり、ナノマスクによるウエハ表面の100に近い被覆を提供する。85nmの周期および約170nmの高度がある、ナノリッジのアレイを伴う単結晶シリコンウエハの表面からの偏光されていない光の測定された反射係数は、400~900nmの光の波長の範囲全体にわたって、2未満である。極めて低い光反射率を伴うナノ構造化シリコン表面は、明るい光を受けても黒く見え、ブラックシリコンと称することができる。少なくともいくつかの実施形態では、ナノ構造化表面の反射係数は、400~900nmの光波長の範囲にわたって、5以下、4以下、3以下、または2以下である。ウエハ表面から反射する光の強度によって、ブラックシリコン形成のプロセスを制御すること、および反射率が所望の所定値に達する瞬間にそれを終了することが好ましい。そのような方法およびデバイスが公知であり、現代のRIEシステムは、エッチングを停止する瞬間を決定するための光学センサを装備している。グレージング入射角において、ナノリッジのアレイを伴うナノ構造は、ナノリッジに沿って方向付けられる光が、ナノリッジと垂直に方向付けられる光と比較された場合、有意に大きい光吸収を示すことに留意することが重要である。したがって、ナノリッジの同一の配向で光起電モジュールの中に太陽光電池を配列すること、およびナノリッジがほとんど東西の線に沿って位置付けられるように、水平線の東西の点に対して光起電モジュールを配向することが合理的である。これは、太陽が空の低い場所にある期間中に、モジュールの効率を向上させることを可能にする。シリコンウエハはしばしば、線鋸を用いてシリコンインゴットをウエハに切断することによって作製される。好ましくは、ウエハは、その表面から鋸で損傷した層を除去するように、化学的に研磨される。この動作は、アルカリ性または酸性エッチャントを使用する方法を含む、公知の方法によって実行することができる。少なくともいくつかの実施形態では、ナノマスクの形成の前に、鋸で損傷した層は、酸性研磨溶液中でウエハの表面から除去される。少なくともいくつかの実施形態では、ウエハ領域の局所法線の偏差は、平均法線から±10°以内である。溶解シリコンからEFG法edge-definedfilm-fedgrowthによって製造されたウエハは、鋸で損傷した層を備えず、その除去は、これらのウエハには必要とされない。少なくともいくつかの実施形態では、大きいサイズの線形イオンビームによって、シリコンソーラウエハの表面上にナノマスクを形成することが好ましい。この機器は、例えば、ドイツの会社RothRauAGによって生産されている。イオンビームの寸法は、例えば、400×120~2000×120mm2の範囲内、イオンのエネルギーは最大2keV、イオン電流密度は1mA/cm2であり得る。少なくともいくつかの実施形態では、図13Aに示されるような固定イオンビーム130の下で、移動運搬機上に列で配列されるウエハ134の照射を実行することが好ましい。この場合、イオン源131の開口の長辺136は、Y軸に沿ってウエハのXY面と平行に、すなわち、X軸に沿ったウエハ運動の方向と垂直に位置付けられる。イオン源131の開口の短辺137は、イオンビーム130がXZ面内で矢印31に沿って位置付けられるよう、XY面に対して斜めに位置付けられる。イオン照射中のウエハは、X軸の方向に、または反対方向に移動させることができる。特定の実施例では、156×156mm2の12個のウエハの列が、Y軸に沿ってすなわち、第1の方向に沿って、それぞれ、イオン源131に沿って位置する。列の長さ135は、イオン源開口の長辺136のサイズに等しい。少なくともいくつかの実施形態では、ウエハ平行移動の速度V、cm/sは、イオン照射の線量によって決定され、式V=J×L/Dによって計算され、式中、Jは、cm-2s-1単位のウエハ表面のXY面内のイオンの流束であり、L、cmは、X軸に沿った運動方向でのウエハ表面のXY面内の半最大強度でのイオンビームのサイズ133であり、D、cm-2は、ナノマスクを形成するイオン線量である。XY面内のイオンビームの強度132は、X軸に沿ったウエハ平行移動の方向で均一である必要はない。ビームの均一性は、Y軸の方向でのみ必要である。したがって、イオンビーム130は、ウエハ表面と平行かつそれらの移動方向と垂直に細長い、線形イオン源131によって形成される。一実施例では、イオン源開口の出口での1mA/cm2のイオン電流密度は、θ=53°でのXY面内のJ=3.8×1015cm-2s-1に対応する。L=20cm、D=2×1017cm-2、V=4mm/sは、ウエハの連続供給を用いて、長さ2mの単一のイオン源について毎時間156×156mm2で1000個のウエハというスループットを提供することができる。少なくともいくつかの実施形態では、線形イオン源は、図13Bに示されるようなモジュール131aから成る。XY面内のイオンビームの強度132bは、Y軸に沿って、X軸に沿ったその強度132aほど均一ではない。ウエハは、第1の方向に、すなわち、ウエハ表面へのイオンビーム投射と垂直に、Y軸に沿って移動する。これは、真空システムのより小型の設計、および以前の実施例と同一のスループットを提供する。高生産性RIEおよびウェットエッチングツールもまた、例えば、太陽電池および液晶ディスプレイの生産のために、業界によって使用される。ウエハ表面をナノ構造化するステップ後に、例えば、ナノ構造化ウエハ表面上にリンケイ酸塩ガラスPSG膜の形態でドーパント源を堆積させるステップ、および拡散p-n接合を形成するステップ等の、公知の製造ステップを使用して、ナノ構造化表面を伴うp導電型のシリコンソーラウエハを備えているシリコン太陽光電池を作製することができる。製造プロセスは、PSG膜からウエハの表面近くの領域の中へのリンドーパントの拡散を伴う高温ウエハ加熱することと、ナノ構造化ウエハ表面からPSG膜を除去することと、ナノ構造化ウエハ表面を不動態化することと、接点を印刷して焼成することと、ウエハ縁を隔離することとを含み得る。窒化ケイ素等の反射防止層の堆積は、概して、必要とされない。ナノ構造化シリコン表面の不動態化は、公知の方法によって、例えば、厚さ数ナノメートルの酸化ケイ素の薄い層を成長させることによって、薄い水素化窒化ケイ素層を堆積させることによって、または酸化アルミニウムの薄い層を堆積させることによって、実行することができる。接点焼成のステップが、所与の不動態化層に選択されるべきである。透明導電性酸化物TCO、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、またはインジウムスズ酸化物ITO、あるいはそれらの任意の組み合わせの層は、従来の非晶質シリコン/単結晶シリコンヘテロ接合太陽電池で行われるように、その上に金属電極のグリッドが配置される、ナノ構造化表面への透明接点として使用することができる。ウエハ表面上の細長いナノリッジのアレイおよびITO層ITO層は、ナノリッジの間の空間を充填するナノ構造を平坦化するため、およびナノリッジの最上部より上側に薄い層を形成するために十分であるの場合、ナノリッジに沿った方向でのITO層の伝導度は、ナノリッジと垂直な方向での伝導度よりも高い。したがって、ナノリッジのアレイを伴うウエハを備えている、太陽電池では、金属導体がナノリッジと実質的に垂直に位置付けられるように、ITO層上の金属導体ワイヤのグリッドが整列させられることが好ましい。λ=36nmの周期を伴うナノマスクが、初期シリコン表面から100nm未満であるDFの深度で形成され、RIE後のナノ構造の振幅が、150nm未満であるという事実は、拡散p-n接合を形成した後に太陽電池のウエハ表面をナノ構造化することを可能にする。この場合、ナノ構造を形成するプロセスは、欠陥を伴う拡散誘起故障層をウエハ表面から除去し、したがって、シリコンの表面層の質を向上させ、太陽電池の効率を増加させる。拡散プロセスはまた、硬質ナノマスク形成ステップ後、およびRIEステップの前に実行することもできる。この場合、はるかに少ないシリコンが、ナノ構造形成のために除去され、より浅いp-n接合が可能である。対称両面太陽電池を製造するために、当技術分野で公知であるようなエミッタおよび裏面フィールド層を形成するための同時拡散プロセスを実装することが可能である。拡散プロセスは、ウエハの両面上でのナノ構造生成後、またはウエハの両面上でのナノマスク形成後、およびRIEステップの前、またはナノマスク形成の前に、実行することができる。したがって、本発明による、ナノ構造化表面を伴うウエハを備えている太陽電池を、異なる方法で製造することができる。上記の仕様、実施例、およびデータは、本発明の組成物の製造および使用の説明を提供する。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施形態を作製することができるため、本発明はまた、以降に添付される請求項にも属する。新しく請求され、かつ米国特許証によって保護されることが所望される範囲を以下に記載する。"