JP2016143721A - 光電変換素子および光電変換素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電流収集量を向上することが可能となる構成を提供する。【解決手段】光電変換素子は、第１導電型の半導体基板１と、半導体基板１上の第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５とを備えている。第２導電型非晶質半導体膜５に互いに間隔を空けて設けられた複数の開口部９において、第１導電型非晶質半導体膜３が半導体基板１と電気的に接続されている。【選択図】図１
Description
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。
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。なかでも、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。
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裏面接合型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）。
図１９に、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の模式的な断面図を示す。図１９に示される裏面接合型太陽電池は、ｎ型の単結晶シリコンウェハーからなる基板１１１の受光面上に、実質的に真性な非晶質半導体１１９、ｎ型非晶質シリコン１２０、および窒化シリコンなどの保護膜１２４が順次積層された構成を有する。
基板１１１の裏面のｎ型電極１１６に対応するｎ領域１２２においては、基板１１１上に、実質的に真性な非晶質半導体層１１２、ｎ型非晶質半導体層１１４、窒化シリコン層１２１、およびｎ型電極１１６が順次積層されている。また、窒化シリコン層１２１を貫通する穴を介して、ｎ型非晶質半導体層１１４とｎ型電極１１６とが接続されている。
基板１１１の裏面のｐ型電極１１７に対応するｐ領域１２３においては、基板１１１上に、実質的に真性な非晶質半導体層１１３、ｐ型非晶質半導体層１１５、およびｐ型電極１１７が順次積層されている。
ｎ型電極１１６およびｐ型電極１１７は、それぞれ、スパッタなどにより形成した下地電極１１６ａ，１１７ａ上にめっきにより銅層１１６ｂ，１１７ｂを設けて形成されている。
図２０に、図１９に示される裏面接合型太陽電池の裏面の模式的な平面図を示す。図２０に示されるように、ｎ型電極１１６およびｐ型電極１１７は、それぞれ、基板１１１の裏面全体を略覆うように、互いに所定の間隔を隔てて櫛型形状に形成されている。
しかしながら、従来においては、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の電流収集量をさらに多くすることが要望されていた。
ここで開示された実施形態は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板上の第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とを備え、第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて設けられた複数の開口部において、第１導電型非晶質半導体膜が半導体基板と電気的に接続されている光電変換素子である。
また、ここで開示された実施形態は、第１導電型の半導体基板上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて複数の開口部を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜および複数の開口部に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、を含み、第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程において、第１導電型非晶質半導体膜は半導体基板と電気的に接続される光電変換素子の製造方法である。
ここで開示された実施形態によれば、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる構成を提供することができる。
以下、ここで開示される実施形態の光電変換素子の一例としての実施形態１〜４のヘテロ接合型バックコンタクトセルについて説明する。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。
［実施形態１］
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構造＞
図１に、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の端部の模式的な拡大平面図を示す。図１に示す平面視においては、第１方向３１に延在するライン状の第１導電型非晶質半導体膜５と、第１方向３１に延在するライン状の第２導電型非晶質半導体膜３とが第２方向３２に交互に配置されている。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構造＞
図１に、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の端部の模式的な拡大平面図を示す。図１に示す平面視においては、第１方向３１に延在するライン状の第１導電型非晶質半導体膜５と、第１方向３１に延在するライン状の第２導電型非晶質半導体膜３とが第２方向３２に交互に配置されている。
本実施形態において、第１導電型の半導体基板１はｎ型単結晶シリコン基板であり、第１導電型非晶質半導体膜５はｎ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜３はｐ型非晶質シリコン膜である。また、本実施形態において、第１方向３１と第２方向３２とは９０°の角度を為しているが、第１方向３１と第２方向３２とが為す角度は９０°には限定されない。
第１導電型非晶質半導体膜５上には第１電極８が位置しており、第２導電型非晶質半導体膜３上には第２電極７が位置している。第１電極８は第１導電型非晶質半導体膜５の延在方向（第１方向３１）に延在するライン状に設けられており、第２電極７も第２導電型非晶質半導体膜３の延在方向（第１方向３１）に延在するライン状に設けられている。
第２導電型非晶質半導体膜３には第１方向３１に間隔を空けて複数のドット状の開口部９が並んでおり、第１方向３１に並んでいる複数のドット状の開口部９の列９ａが第２方向３２に間隔を空けて並んでいる。
本実施形態において、複数のドット状の開口部９のそれぞれの形状は平面視において円形状であり、それぞれの開口部９の第２方向３２における長さＤは、電流収集量を多くする観点からは、２００μｍ以上１０００μｍ以下とすることが好ましい。また、第１方向３１において隣り合う２つの開口部９の間の第１方向３１における間隔Ｇは、電流収集量を多くする観点からは、５０μｍ以上２０００μｍ以下とすることが好ましい。
図２に、図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面を模式的に示す。図２は、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含む箇所の断面である。図２に示されるように、半導体基板１は、受光面となる第１の面１ａと、受光面とは反対側の裏面となる第２の面１ｂとを備えている。半導体基板１の第２の面１ｂ上には、第１導電型領域５１と、第２導電型領域５２とが交互に配置されている。第１導電型領域５１は、第１のｉ型非晶質半導体膜４と第１導電型非晶質半導体膜５との積層体である。また、第２導電型領域５２は、第２のｉ型非晶質半導体膜２と第２導電型非晶質半導体膜３との積層体である。本実施形態において、第１のｉ型非晶質半導体膜４および第２のｉ型非晶質半導体膜２は、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン膜である。
図２に示されるように、開口部９に位置する第１導電型領域５１においては、第１のｉ型非晶質半導体膜４が半導体基板１の第２の面１ｂ上に位置しており、第１導電型非晶質半導体膜５が第１のｉ型非晶質半導体膜４上に位置している。これにより、第１導電型非晶質半導体膜５は、開口部９において、第１のｉ型非晶質半導体膜４を介して、半導体基板１と電気的に接続されている。
また、図２に示されるように、開口部９を取り囲む第２導電型領域５２においては、第２のｉ型非晶質半導体膜２が半導体基板１の第２の面１ｂ上に位置しており、第２導電型非晶質半導体膜３が第２のｉ型非晶質半導体膜２上に位置している。また、開口部９の周囲に位置する第２導電型非晶質半導体膜３の部分である周縁部３ａ上には第１導電型領域５１（第１のｉ型非晶質半導体膜４と第１導電型非晶質半導体膜５との積層体）が位置している。
第１電極８は、第１導電型非晶質半導体膜５上に位置している。また、第２電極７は、第２導電型非晶質半導体膜３上に位置している。第１電極８と第２電極７とは間隔を空けて位置している。
図３に、図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を模式的に示す。図３は、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含まない箇所の断面である。図３に示される箇所においては、第２方向３２に隣り合う２つの第２電極７の間の第２導電型領域５２上に第１導電型領域５１が位置している。なお、図３に示される箇所においては、第２導電型非晶質半導体膜３と第１導電型非晶質半導体膜５との間に第１のｉ型非晶質半導体膜４が位置しているため、第２導電型非晶質半導体膜３と第１導電型非晶質半導体膜５とを電気的に絶縁することができる。
なお、本実施形態において「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。また、本実施形態において「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。ｎ型不純物濃度およびｐ型不純物濃度は、たとえば二次イオン質量分析法によって測定することができる。
また、本実施形態において「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手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。
＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法＞
以下、図４〜図９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。
以下、図４〜図９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、第１導電型の半導体基板１を準備する。第１導電型の半導体基板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型半導体基板を用いることもできる。
次に、図５に示すように、半導体基板１の第２の面１ｂの全面に第２導電型領域５２を形成する。第２導電型領域５２の形成方法は特に限定されないが、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、半導体基板１の第２の面１ｂに接して第２のｉ型非晶質半導体膜２を形成し、その後、第２のｉ型非晶質半導体膜２に接して第２導電型非晶質半導体膜３を形成する方法等を用いることができる。
第２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。
第２導電型非晶質半導体膜３としては、ｐ型非晶質シリコン膜を好適に用いることができるが、ｐ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ｐ型非晶質半導体膜を用いることもできる。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。
次に、図６に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜２と第２導電型非晶質半導体膜３との積層体である第２導電型領域５２の一部を厚さ方向に除去することによって、複数のドット状の開口部９を形成する。なお、図６においては、説明の便宜のため、開口部９を１つのみ図示している。
ドット状の開口部９の形成方法は特に限定されないが、たとえば、ドット状の開口部９の形成箇所に対応する位置に開口を有するフォトレジストを第２導電型非晶質半導体膜３上に形成した後に、当該フォトレジストをマスクとして、第２導電型領域５２を厚さ方向にエッチングするフォトエッチング等の方法を用いることができる。
次に、図７に示すように、複数のドット状の開口部９の形成後の第２導電型領域５２を覆うように第１導電型領域５１を形成する。第１導電型領域５１の形成方法は特に限定されないが、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、複数のドット状の開口部９から露出した半導体基板１の第２の面１ｂおよび第２導電型領域５２に接して第１のｉ型非晶質半導体膜４を形成し、その後、第１のｉ型非晶質半導体膜４に接して第１導電型非晶質半導体膜５を形成すること等により行うことができる。
第１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。
第１導電型非晶質半導体膜５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型非晶質半導体膜を用いることもできる。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。
次に、図８に示すように、第１導電型領域５１の一部を厚さ方向に除去することによって第２導電型非晶質半導体膜３を露出させる。第１導電型領域５１の除去方法は、特に限定されないが、たとえばフォトエッチング等の方法を用いることができる。
次に、図９に示すように、第２導電型非晶質半導体膜３上に第２電極７を形成するとともに、第１導電型非晶質半導体膜５上に第１電極８を形成する。第１電極７および第２電極８の形成方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法等により形成することができる。
以上の方法により、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルを製造することができる。
＜課題解決のメカニズム＞
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、第２導電型領域５２に設けられた複数のドット状の開口部９において、第１導電型領域５１の第１導電型非晶質半導体膜５と第１導電型の半導体基板１とを電気的に接続している。これにより、実施形態１においては、半導体基板１の第２の面１ｂ上に設けられる第２導電型領域５２の形成面積を特許文献１と比べて大きくすることができる。これにより、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、特許文献１と比べて、第２導電型領域５２上の第２電極７の形成面積を大きくすることができ、ひいては特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
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、第２導電型領域５２に設けられた複数のドット状の開口部９において、第１導電型領域５１の第１導電型非晶質半導体膜５と第１導電型の半導体基板１とを電気的に接続している。これにより、実施形態１においては、半導体基板１の第２の面１ｂ上に設けられる第２導電型領域５２の形成面積を特許文献１と比べて大きくすることができる。これにより、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、特許文献１と比べて、第２導電型領域５２上の第２電極７の形成面積を大きくすることができ、ひいては特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
すなわち、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルおよび特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池においては、半導体基板１および基板１１１とは逆の導電型の領域（本実施形態においてはｐ型領域）上に設けられた電極（第２電極７およびｐ型電極１１７）から電流が取り出されるため、当該電極の形成可能面積が大きい方が電流収集量を多くすることが可能となる。そして、電流が取り出される電極の形成面積を大きくすることによって、電極から取り出される電流の収集量を多くすることができる。
なお、上記においては、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とした場合について説明したが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型とした場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
［実施形態２］
図１０に、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、第１導電型非晶質半導体膜５のそれぞれの表面の内側にアイランド状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。
図１０に、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、第１導電型非晶質半導体膜５のそれぞれの表面の内側にアイランド状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。
図１１に、図１０のＸＩ−ＸＩに沿った断面を模式的に示す。図１１は、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含む箇所の断面である。図１１に示されるように、開口部９の内側には、第１のｉ型非晶質半導体膜４と第１導電型非晶質半導体膜５との積層体である第１導電型領域５１と、第１導電型領域５１上の第１電極８とが配置されている。また、開口部９の外側には、第２のｉ型非晶質半導体膜２と第２導電型非晶質半導体膜３との積層体である第２導電型領域５２と、第２導電型領域５２上の第２電極７とが配置されている。また、アイランド状の第１電極８は、第１導電型非晶質半導体膜５の表面の内側に配置されている。
図１２に、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面を模式的に示す。図１２は、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含まない箇所の断面である。図１２に示される箇所においては、第２方向３２に隣り合う２つの第２電極７の間の第２導電型領域５２の第２導電型非晶質半導体膜３上には何も形成されていない。
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。
［実施形態３］
図１３に、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、アイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５の複数を電気的に接続するように、第１方向３１に延在するライン状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。また、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１方向３１に延在する第２電極７の側面が、複数の開口部９のそれぞれの周縁の一部を取り囲む形状の凹部７ａと、隣り合う２つの開口部９の間の間隙に向かって突出する凸部７ｂとを交互に備えることも特徴としている。
図１３に、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、アイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５の複数を電気的に接続するように、第１方向３１に延在するライン状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。また、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１方向３１に延在する第２電極７の側面が、複数の開口部９のそれぞれの周縁の一部を取り囲む形状の凹部７ａと、隣り合う２つの開口部９の間の間隙に向かって突出する凸部７ｂとを交互に備えることも特徴としている。
図１４に、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面を模式的に示す。図１４は、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含む箇所の断面である。図１４に示されるように、開口部９の内側には、第１のｉ型非晶質半導体膜４と第１導電型非晶質半導体膜５との積層体である第１導電型領域５１と、第１導電型領域５１上の第１電極８とが配置されている。また、開口部９の外側には、第２のｉ型非晶質半導体膜２と第２導電型非晶質半導体膜３との積層体である第２導電型領域５２と、第２導電型領域５２上の第２電極７とが配置されている。
図１５に、図１３のＸＶ−ＸＶに沿った断面を模式的に示す。図１５は、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含まない箇所の断面である。図１５に示される箇所においては、第２方向３２に隣り合う２つの第２電極７の間の第２導電型領域５２の第２導電型非晶質半導体膜３上に絶縁層１０が配置されており、絶縁層１０上に第１電極８が配置されている。なお、絶縁層１０は、第２導電型非晶質半導体膜３と第１電極８とを電気的に絶縁できる材質であれば特に限定されない。
実施形態３においては、実施形態１および実施形態２と比べて、第２導電型非晶質半導体膜３上における第２電極７の形成面積を大きくすることができる。そのため、実施形態３においては、実施形態１および実施形態２よりも電流収集量をさらに多くすることができる。
実施形態３における上記以外の説明は実施形態１〜実施形態２と同様であるため、その説明については繰り返さない。
［実施形態４］
図１６に、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、第１導電型非晶質半導体膜５のそれぞれの表面の内側にアイランド状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。また、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１方向３１に延在する第２電極７の側面が、複数の開口部９のそれぞれの周縁の一部を取り囲む形状の凹部７ａと、隣り合う２つの開口部９の間の間隙に向かって突出する凸部７ｂとを交互に備えることも特徴としている。
図１６に、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの裏面の模式的な拡大平面図を示す。実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、複数のドット状の開口部９のそれぞれの内側にアイランド状の第１導電型非晶質半導体膜５が設けられており、第１導電型非晶質半導体膜５のそれぞれの表面の内側にアイランド状の第１電極８が設けられていることを特徴としている。また、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、第１方向３１に延在する第２電極７の側面が、複数の開口部９のそれぞれの周縁の一部を取り囲む形状の凹部７ａと、隣り合う２つの開口部９の間の間隙に向かって突出する凸部７ｂとを交互に備えることも特徴としている。
図１７に、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面を模式的に示す。図１７は、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの開口部９を含む箇所の断面である。図１７に示されるように、半導体基板１の第２の面１ｂ上の開口部９の内側には、第１のｉ型非晶質半導体膜４と第１導電型非晶質半導体膜５との積層体である第１導電型領域５１と、第１導電型領域５１上の第１電極８とが配置されている。また、開口部９の外側には、第２のｉ型非晶質半導体膜２と第２導電型非晶質半導体膜３との積層体である第２導電型領域５２と、第２導電型領域５２上の第２電極７とが配置されている。
図１８に、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿った断面を模式的に示す。図１８は、開口部９を含まない箇所の断面である。図１８に示される箇所においては、第２方向３２に隣り合う２つの第２電極７の間の間隔が実施形態１〜実施形態３と比べてさらに狭くなっている。
実施形態４においては、実施形態１〜実施形態３と比べて、第２導電型非晶質半導体膜３上における第２電極７の形成面積をさらに大きくすることができる。そのため、実施形態４においては、実施形態１〜実施形態３よりも電流収集量をさらに多くすることができる。
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。
［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板上の第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とを備え、第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて設けられた複数の開口部において、第１導電型非晶質半導体膜が半導体基板と電気的に接続されている光電変換素子である。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板上の第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とを備え、第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて設けられた複数の開口部において、第１導電型非晶質半導体膜が半導体基板と電気的に接続されている光電変換素子である。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、複数の開口部はそれぞれドット状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、複数の開口部はそれぞれ平面視において円形状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、複数の開口部は第１方向に並んでいることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（５）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１方向に並んでいる複数の開口部の列が第１方向とは異なる第２方向に並んでいることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（６）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、複数の開口部のそれぞれの第２方向における長さは、２００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（７）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方向に隣り合う２つの開口部の間の第１方向における間隔は、５０μｍ以上であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（８）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第２導電型非晶質半導体膜の複数の開口部以外の領域の少なくとも一部に第１導電型非晶質半導体膜が位置することが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（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１導電型非晶質半導体膜との間に第１のｉ型非晶質半導体膜をさらに備えることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１０）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ｉ型非晶質半導体膜は、半導体基板および第１導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接することが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１１）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ｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１２）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１のｉ型非晶質半導体膜の一部が第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜との間に位置していることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１３）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導電型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜をさらに備えることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１４）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２のｉ型非晶質半導体膜は、半導体基板および第２導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接することが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１５）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１６）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１のｉ型非晶質半導体膜の一部が第１導電型非晶質半導体膜および第２導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接していることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１７）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極をさらに備えることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１８）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電極はライン状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（１９）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電極はアイランド状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２０）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電極は平面視において円形状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２１）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極をさらに備えることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２２）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２電極はライン状であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２３）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、複数の開口部のそれぞれの周縁の一部を取り囲む凹部と、隣り合う２つの開口部の間の間隙に向かって突出する凸部とを交互に備えることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２４）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２電極は、第１電極と間隔を空けて配置されていることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２５）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導電型非晶質半導体膜は、第１導電型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２６）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第２導電型非晶質半導体膜は、第２導電型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２７）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、半導体基板は、第１導電型の結晶シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２８）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導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（２９）ここで開示された実施形態は、第１導電型の半導体基板上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて複数の開口部を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜および複数の開口部に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、を含み、第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程において、第１導電型非晶質半導体膜は半導体基板と電気的に接続される光電変換素子の製造方法である。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程は、半導体基板上に第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導電型非晶質半導体膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３１）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２のｉ型非晶質半導体膜は半導体基板に接して形成され、第２導電型非晶質半導体膜は第２のｉ型非晶質半導体膜に接して形成されることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３２）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３３）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、複数の開口部をそれぞれドット状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３４）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、複数の開口部をそれぞれ平面視において円形状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３５）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、複数の開口部が第１方向に並べて複数の開口部を形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３６）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、第１方向に並んでいる複数の開口部の列が第１方向とは異なる第２方向に並ぶように複数の開口部を形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３７）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、複数の開口部のそれぞれの第２方向における長さが２００μｍ以上１０００μｍ以下となるように複数の開口部を形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３８）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１方向に隣り合う２つの開口部の間の第１方向における間隔は、５０μｍ以上であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（３９）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、複数の開口部を形成する工程は、第２導電型非晶質半導体膜の一部をフォトエッチングする工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程は、複数の開口部を形成した後の第２導電型非晶質半導体膜を覆うように第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導電型非晶質半導体膜を形成する工程とを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４１）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１のｉ型非晶質半導体膜は、第２導電型非晶質半導体膜および複数の開口部における半導体基板に接して形成され、第１導電型非晶質半導体膜は第１のｉ型非晶質半導体膜に接して形成されることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４２）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１のｉ型非晶質半導体膜は、ｉ型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４３）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法は、第１のｉ型非晶質半導体膜および第１導電型非晶質半導体膜のそれぞれの一部を除去する工程と、除去する工程後の第２導電型非晶質半導体膜上に第２電極を形成する工程とをさらに含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４４）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２電極を形成する工程は、第２電極をライン状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４５）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２電極を形成する工程は、第２電極の側面が複数の開口部のそれぞれの周縁の一部を取り囲む形状の凹部と隣り合う２つの開口部の間の間隙に向かって突出する凸部とを交互に備えるように第２電極を形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４６）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法は、第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程をさらに含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４７）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１電極を形成する工程は、第１電極をライン状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４８）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１電極を形成する工程は、第１電極をアイランド状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（４９）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２電極を形成する工程は、第２電極を平面視において円形状に形成する工程を含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（５０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１導電型非晶質半導体膜は、第１導電型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（５１）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第２導電型非晶質半導体膜は、第２導電型非晶質シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（５２）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、半導体基板は、第１導電型の結晶シリコンを含むことが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
（５３）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型であることが好ましい。この場合には、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて電流収集量を多くすることが可能となる。
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。
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。
ここで開示された実施形態は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に利用することができ、好適には太陽電池及び太陽電池の製造方法に利用できる可能性があり、特に好適に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利用できる可能性がある。
１ 半導体基板、１ａ 第１の面、１ｂ 第２の面、２ 第２のｉ型非晶質半導体膜、３ 第２導電型非晶質半導体膜、３ａ 周縁部、４ 第１のｉ型非晶質半導体膜、５ 第１導電型非晶質半導体膜、７ 第２電極、７ａ 凹部、７ｂ 凸部、８ 第１電極、９ 開口部、９ａ 列、１０ 絶縁層、３１ 第１方向、３２ 第２方向、５１ 第１導電型領域、５２ 第２導電型領域、 １１１ 基板、１１２ ｎ領域、１１３ ｐ領域、１１４ ｎ型非晶質半導体層、１１５ ｐ型非晶質半導体層、１１６ ｎ型電極、１１６ａ 下地電極、１１６ｂ 銅層、１１７ ｐ型電極、１１７ａ 下地電極、１１７ｂ 銅層、１１９ 実質的に真性な非晶質半導体、１２０ ｎ型非晶質シリコン、１２１ 窒化シリコン層、１２２ ｎ領域、１２３ ｐ領域、１２４ 保護膜。
Claims (5)
- 第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上の第１導電型非晶質半導体膜と第２導電型非晶質半導体膜とを備え、
前記第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて設けられた複数の開口部において、前記第１導電型非晶質半導体膜が前記半導体基板と電気的に接続されている、光電変換素子。 - 前記複数の開口部はそれぞれドット状である、請求項１に記載の光電変換素子。
- 前記複数の開口部は第１方向に並んでいる、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子。
- 前記第２導電型非晶質半導体膜の前記複数の開口部以外の領域の少なくとも一部に前記第１導電型非晶質半導体膜が位置する、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。
- 第１導電型の半導体基板上に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第２導電型非晶質半導体膜に互いに間隔を空けて複数の開口部を形成する工程と、
前記第２導電型非晶質半導体膜および前記複数の開口部に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、を含み、
前記第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程において、前記第１導電型非晶質半導体膜は前記半導体基板と電気的に接続される、光電変換素子の製造方法。
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