WO2017047318A1 - 光電変換素子及びその製造方法 - Google Patents

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健史 森
雄太 松本
嘉高 銭谷
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シャープ株式会社
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    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element.
  • Patent Document 1 describes a method for manufacturing a photoelectric conversion element including a step of patterning a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer formed on the back surface of a substrate using an etching paste.
  • One embodiment of the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion element in which a semiconductor layer is patterned with high precision and a method for manufacturing the photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion element according to the first aspect of the present invention is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and on the second surface.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element of the first aspect of the present invention further includes a liquid repellent layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer except between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. It is not provided between.
  • the photoelectric conversion element according to the first aspect of the present invention is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • a photoelectric conversion element is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and on the second surface.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the second aspect of the present invention further includes an n-type semiconductor layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. .
  • the n-type semiconductor layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. Not provided between the layers.
  • the photoelectric conversion element according to the second aspect of the present invention is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • a photoelectric conversion element is provided on a second substrate, a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, A first amorphous semiconductor layer having a conductivity type; and a second amorphous semiconductor layer provided on the second surface and having a second conductivity type different from the first conductivity type. .
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the third aspect of the present invention further includes an i-type semiconductor layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. .
  • the i-type semiconductor layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. Not provided between the layers.
  • the photoelectric conversion element according to the third aspect of the present invention is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the fourth aspect of the present invention is provided on the second surface, the semiconductor substrate having the first surface and the second surface opposite to the first surface, and the first surface.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the fourth aspect of the present invention further includes a silicon nitride layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer.
  • the silicon nitride layer includes a first amorphous semiconductor layer and a second amorphous semiconductor layer excluding a portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. It is not provided between.
  • the photoelectric conversion element according to the fourth aspect of the present invention is further provided on the second surface and electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second electrode.
  • a method for manufacturing a photoelectric conversion element comprising: preparing a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface; Forming a first amorphous semiconductor layer having a first conductivity type on the surface.
  • the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the fifth aspect of the present invention includes forming a liquid repellent layer on the first amorphous semiconductor layer, forming an etching paste on the liquid repellent layer, Removing a part of the liquid repellent layer and the first amorphous semiconductor layer using an etching paste.
  • a method for producing a photoelectric conversion element on a first amorphous semiconductor layer and on a second surface of a semiconductor substrate from which the first amorphous semiconductor layer has been removed comprising: providing a first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer on the second surface; Providing a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer on the surface.
  • a photoelectric conversion element in which a semiconductor layer is patterned with high precision can be provided.
  • the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the fifth aspect of the present invention there can be provided a method for manufacturing a photoelectric conversion element in which the semiconductor layer can be patterned with high accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic sectional drawing which shows 1 process in the manufacturing method of the photoelectric conversion element which concerns on Embodiment 1 to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 3 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1 to Embodiment 4.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 5 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • A is a figure which shows the elements on larger scale of the area
  • FIG. (B) is a figure which shows the elements on larger scale of the area
  • FIG. 7 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the process shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 6 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 9 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 10 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • 12 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 11 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 12 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 1.
  • 5 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 4 in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 15 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 17 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the process shown in FIG.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 16 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 18 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 19 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 21 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 2 and Embodiment 3.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 4 in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 23 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 25 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the step shown in FIG. 24 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 26 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 27 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 25 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the step shown in FIG. 24 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 26 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 27 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Em
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 28 in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 29 in the method for manufacturing the photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 30 in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • 6 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element according to Embodiment 4.
  • the photoelectric conversion element 1 which concerns on Embodiment 1 is demonstrated.
  • the photoelectric conversion element 1 of this embodiment includes a semiconductor substrate 11, a first amorphous semiconductor layer 13, a second amorphous semiconductor layer 15, a liquid repellent layer 16, and a first electrode 17.
  • the second electrode 18 is mainly provided.
  • the semiconductor substrate 11 may be an n-type or p-type semiconductor substrate.
  • an n-type single crystal silicon substrate is used as the semiconductor substrate 11.
  • the semiconductor substrate 11 has a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a.
  • the semiconductor substrate 11 has an uneven structure on the first surface 11a. Light enters the photoelectric conversion element 1 from the first surface 11a side. By providing the concavo-convex structure on the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 that is the light incident surface, reflection of incident light on the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 can be suppressed, and more Light can enter the photoelectric conversion element 1. The efficiency of converting light energy into electric energy in the photoelectric conversion element 1 can be improved.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 has the first conductivity type.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 may be an n-type or p-type amorphous semiconductor layer.
  • a p-type amorphous silicon film is used as the first amorphous semiconductor layer 13.
  • “amorphous semiconductor” means not only an amorphous semiconductor in which dangling bonds of atoms constituting the semiconductor are not terminated with hydrogen, but also a semiconductor such as hydrogenated amorphous silicon. Also included is an amorphous semiconductor in which dangling bonds of the atoms constituting are terminated with hydrogen.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 may be provided in a stripe shape extending in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the first electrode 17 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. More specifically, the first electrode 17 is provided on the first amorphous semiconductor layer 13 in a stripe shape extending in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The first electrode 17 is electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13.
  • a metal electrode may be exemplified as the first electrode 17. In the present embodiment, silver (Ag) is used as the first electrode 17. In the present embodiment, the first electrode 17 may be a p-type electrode.
  • a second amorphous semiconductor layer 15 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • the second amorphous semiconductor layer 15 has a second conductivity type different from the first conductivity type of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the second amorphous semiconductor layer 15 may be an n-type or p-type amorphous semiconductor layer.
  • an n-type amorphous silicon film is used as the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the second amorphous semiconductor layer 15 may be provided in a stripe shape extending in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 covers the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is stacked on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the edge portion of the first amorphous semiconductor layer 13 means a portion included in the edge region 19 in the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the edge portion of the second amorphous semiconductor layer 15 means a portion included in the edge region 19 of the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the second electrode 18 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. More specifically, the second electrode 18 is provided on the second amorphous semiconductor layer 15 in a stripe shape extending in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The second electrode 18 is electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15.
  • a metal electrode may be exemplified as the second electrode 18. In the present embodiment, silver (Ag) is used as the second electrode 18. In the present embodiment, the second electrode 18 may be an n-type electrode.
  • the first electrode 17 and the second electrode 18 are provided on the second surface 11 b side of the semiconductor substrate 11.
  • the first electrode 17 and the second electrode 18 are not provided on the first surface 11a side of the semiconductor substrate 11 which is a light incident surface.
  • the light incident on the photoelectric conversion element 1 is not blocked by the first electrode 17 and the second electrode 18. According to the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, a high short-circuit current J SC can be obtained, and the efficiency of converting light energy into electric energy can be improved.
  • the photoelectric conversion element 1 includes a liquid repellent layer 16 provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the liquid repellent layer 16 is formed between the first amorphous semiconductor layer 13 and the second non-removable layer except between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It may not be provided between the crystalline semiconductor layer 15.
  • the liquid repellent layer 16 may be formed of a material that prevents the etching paste 21 from spreading on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type and the etching paste 21.
  • the liquid repellent layer 16 may be formed of any material.
  • the liquid repellent layer 16 may be exemplified by an n-type semiconductor layer, more specifically an n-type silicon layer. .
  • the etching paste 21 is used for patterning the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the liquid repellent layer 16 may be formed of a material in which the fluidizing patterning agent is less likely to spread on the surface than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • a first i-type amorphous semiconductor layer 12 may be provided between the semiconductor substrate 11 and the first amorphous semiconductor layer 13.
  • a second i-type amorphous semiconductor layer 14 may be provided between the semiconductor substrate 11 and the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the first i-type amorphous semiconductor layer 12 and the second i-type amorphous semiconductor layer 14 have carriers generated in the semiconductor substrate 11 by light incident from the first surface 11 a side of the semiconductor substrate 11. Recombination at the second surface 11b of the semiconductor substrate 11 can be reduced.
  • the “i-type semiconductor” is not only a completely intrinsic semiconductor but also a sufficiently low concentration (the n-type impurity concentration is less than 1 ⁇ 10 15 / cm 3 and the p-type impurity concentration is 1 ⁇ 10 15. including semiconductor n-type or p-type impurities of less than pieces / cm 3) were mixed.
  • i-type amorphous silicon films are used as the first i-type amorphous semiconductor layer 12 and the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 are the first i-type amorphous semiconductor.
  • the edge of the layer 12 and the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 are covered.
  • the edge portion of the first i-type amorphous semiconductor layer 12 means a portion included in the edge region 19 of the first i-type amorphous semiconductor layer 12.
  • the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 means a portion included in the edge region 19 of the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 protrude from the surface of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 is provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the liquid repellent layer 16 excludes the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 and the first amorphous semiconductor layer 13 and the second i. It may not be provided between the type amorphous semiconductor layer 14.
  • the edge of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 is in contact with both the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15 are separated by the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 is not in contact with the second amorphous semiconductor layer 15. Therefore, the efficiency of converting light energy into electrical energy in the photoelectric conversion element 1 can be improved.
  • the semiconductor substrate 11 includes the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15, or the first i-type amorphous semiconductor layer 12 and It is in contact with the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the semiconductor substrate 11 and the amorphous semiconductor layer (the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15 or the first i-type amorphous semiconductor).
  • the heterogeneous semiconductor layer 12 and the second i-type amorphous semiconductor layer 14) are heterojunctioned. Therefore, the photoelectric conversion element 1 having improved passivation properties and a high open circuit voltage V OC can be obtained. According to the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, the efficiency of converting light energy into electrical energy can be improved.
  • a semiconductor substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a is prepared.
  • an uneven structure is formed on first surface 11 a of semiconductor substrate 11.
  • the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 which is an n-type single crystal silicon substrate is anisotropically etched using potassium hydroxide (KOH), whereby the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 is uneven.
  • KOH potassium hydroxide
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is formed on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 Is formed, the first i-type amorphous semiconductor layer 12 is formed on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11, and then the first i-type amorphous semiconductor layer 12 is formed on the first i-type amorphous semiconductor layer 12.
  • An amorphous semiconductor layer 13 may be formed.
  • the method of forming the first i-type amorphous semiconductor layer 12 and the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is not particularly limited. For example, plasma chemical vapor deposition (CVD) is used. possible.
  • a liquid repellent layer 16 is formed on the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 is formed of a material on the surface of which the etching paste 21 is less likely to spread than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type and the etching paste 21.
  • the liquid repellent layer 16 is formed of a different material. Examples of the liquid repellent layer 16 include an n-type semiconductor layer, more specifically an n-type silicon layer.
  • the method for forming the liquid repellent layer 16 is not particularly limited, and may be, for example, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method.
  • the etching paste 21 is used for patterning the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the liquid repellent layer 16 may be formed of a material in which the fluidizing patterning agent is less likely to spread on the surface than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • an etching paste 21 containing a component capable of etching the liquid repellent layer 16 and the first amorphous semiconductor layer 13 is formed on a part of the liquid repellent layer 16.
  • the etching paste 21 includes the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type non-layer.
  • a component capable of etching the crystalline semiconductor layer 12 is contained.
  • the etching paste 21 may be formed on the liquid repellent layer 16 by a screen printing method or the like. In the present embodiment, the etching paste 21 is used for patterning the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. However, even if another patterning agent having fluidity is used. Good.
  • etching paste 21 is formed on liquid repellent layer 16.
  • the liquid repellent layer 16 is formed of a material on the surface of which the etching paste 21 is less prone to wet than the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 is formed of a material such that the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21. Is done. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16 beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy. Referring to FIG. 8, the contact angle ⁇ between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 may be not less than 45 ° and not more than 135 °.
  • phosphoric acid can be exemplified.
  • the component for etching the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 is contained in an amount of 10% by mass to 40% by mass with respect to the mass of the etching paste 21 as a whole. It is preferable that The content of the component that etches the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 is less than 10 mass% with respect to the total mass of the etching paste 21.
  • the content of the component that etches the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 is more than 40% by mass with respect to the total mass of the etching paste 21.
  • the viscosity of the etching paste 21 becomes low, and it may be difficult to form the etching paste 21 by printing.
  • the etching paste 21 preferably has a viscosity of 10 Pa ⁇ s to 40 Pa ⁇ s in order to achieve both etching performance and printing performance.
  • Etching paste 21 may further contain water, an organic solvent, and a thickener.
  • organic solvent for example, at least one kind of alcohol such as ethylene glycol, ether such as ethylene glycol monobutyl ether, ester such as propylene carbonate, or ketone such as N-methyl-2-pyrrolidone may be used.
  • the thickener for example, at least one of cellulose, ethyl cellulose, cellulose derivatives, polyamide resin such as nylon 6 or polymer in which vinyl group such as polyvinyl pyrrolidone is polymerized may be used.
  • the liquid repellent layer 16 and a part of the first amorphous semiconductor layer 13 are removed using the etching paste 21.
  • the liquid-repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i are used by using the etching paste 21.
  • a part of the type amorphous semiconductor layer 12 is removed. More specifically, the semiconductor substrate 11 on which the etching paste 21 is formed is subjected to heat treatment, so that the liquid repellent layer 16 on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11, the first amorphous semiconductor layer 13, and The portion of the first i-type amorphous semiconductor layer 12 where the etching paste 21 is formed may be etched and removed.
  • the heating temperature of the heat treatment is preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the heating temperature of the heat treatment is less than 200 ° C.
  • the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 are etched insufficiently, There is a possibility that the liquid layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 remain.
  • the heating temperature of the heat treatment exceeds 400 ° C., the etching paste 21 burns on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11, and the etching paste 21 is transferred to the second surface of the semiconductor substrate 11 in a step after the heat treatment. It may be difficult to completely remove the surface 11b.
  • the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 included in the etching paste 21 are etched.
  • phosphoric acid is used as a component. Phosphoric acid is hardly vaporized even at room temperature and at the heating temperature of the heat treatment. Etching of the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12 other than the portion where the etching paste 21 is formed can be suppressed.
  • the liquid repellent layer 16 By using the etching paste 21, the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous material with an aspect ratio as high as etching performed using a photolithography process.
  • the semiconductor layer 12 can be etched.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the etching paste 21 can be formed on the liquid repellent layer 16 by a method such as printing, the photoelectric conversion element 1 can be manufactured at a lower cost than the photolithography process.
  • the heating device used for the heat treatment is not particularly limited, and may be, for example, a hot plate, a belt furnace, or an oven.
  • the etching paste 21 when phosphoric acid is used as a component for etching the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12, phosphoric acid is difficult to vaporize. Therefore, the etching paste 21 can suppress corrosion of the heating device. Therefore, a belt furnace or an oven can be used as a heating device used for the heat treatment. When the heat treatment is performed by a belt furnace or an oven, a temperature difference is unlikely to occur between the peripheral edge portion and the central portion of the semiconductor substrate 11.
  • the liquid repellent layer 16 By performing the heat treatment with a belt furnace or an oven, the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor are disposed between the peripheral portion and the central portion of the semiconductor substrate 11. Variations in the etching of layer 12 can be suppressed.
  • the etching paste 21 is removed by washing the second surface 11b of the semiconductor substrate 11. In this manner, as shown in FIG. 9, openings are formed in part of the liquid repellent layer 16, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type amorphous semiconductor layer 12. In the opening, a part of the second surface 11b of the semiconductor substrate 11 is exposed.
  • the first conductivity type is formed on the first amorphous semiconductor layer 13 and on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11 from which the first amorphous semiconductor layer 13 has been removed.
  • a second amorphous semiconductor layer 15 having a second conductivity type different from is formed.
  • the liquid repellent layer 16 is formed on the first amorphous semiconductor layer 13
  • a second amorphous semiconductor layer 15 having a second conductivity type different from the first conductivity type is formed on the surface 11b.
  • the second amorphous semiconductor layer 15 Is formed on the liquid repellent layer 16 and on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11 from which the liquid repellent layer 16 has been removed.
  • the second amorphous semiconductor layer 15 may be formed on the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the formation method of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 and the second amorphous semiconductor layer 15 having the second conductivity type is not particularly limited, but for example, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method. possible.
  • a part of the second amorphous semiconductor layer 15 is removed.
  • part of the liquid repellent layer 16 is also removed.
  • the photoelectric conversion element 1 including the second i-type amorphous semiconductor layer 14 the liquid repellent layer 16, the second amorphous semiconductor layer 15, and the second i-type amorphous semiconductor layer 14. A part of is removed.
  • an etching mask 23 is formed on a part of the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the etching mask 23 is provided on the opening shown in FIG. 9 and on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the etching mask 23 may be formed on a part of the second amorphous semiconductor layer 15 by photolithography or a method of applying a masking paste.
  • the liquid repellent layer 16, the second amorphous semiconductor layer 15, and the second i-type amorphous semiconductor layer 14 in the region not covered with the etching mask 23 are dry-etched or It is removed by a method such as wet etching.
  • etching mask 23 is removed to expose the surface of second amorphous semiconductor layer 15.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 covers the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is stacked on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 is formed between the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 13 except between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It is not provided between the amorphous semiconductor layer 15.
  • the first electrode 17 that is electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Specifically, the first electrode 17 is provided on the first amorphous semiconductor layer 13.
  • a second electrode 18 that is electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Specifically, the second electrode 18 is provided on the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 is provided, and on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11, Providing the second electrode 18 that is electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15 may be performed first or simultaneously.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • the liquid repellent layer on the first amorphous semiconductor layer 13 after the step shown in FIG. 9 and before the step shown in FIG. All 16 may be removed.
  • the photoelectric conversion element 1 manufactured by the manufacturing method of this modified example does not include the liquid repellent layer 16.
  • the photoelectric conversion element 1 of this Embodiment and its manufacturing method is demonstrated.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment is provided on a semiconductor substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a, and the second surface 11b, A first amorphous semiconductor layer 13 having a first conductivity type and a second amorphous semiconductor layer provided on the second surface 11b and having a second conductivity type different from the first conductivity type And a semiconductor layer 15.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment further includes a liquid repellent layer 16 provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. .
  • the liquid repellent layer 16 is formed between the first amorphous semiconductor layer 13 and the second non-removable layer except between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It is not provided between the crystalline semiconductor layer 15.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment is further provided on the second surface 11b, and the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 and the second electrode A second electrode 18 is provided on the surface 11 b and electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the first conductive type is formed by using a flowable patterning agent such as the etching paste 21 formed on the liquid repellent layer 16.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having can be patterned.
  • the liquid repellent layer 16 is less prone to wet spreading of the patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. It is possible to prevent the patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16 beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the first conductivity type may be p-type
  • the liquid repellent layer 16 may be an n-type semiconductor layer. Since the liquid repellent layer 16 that is an n-type semiconductor layer is located on the first amorphous semiconductor layer 13, a fluidized patterning agent such as the etching paste 21 formed on the liquid repellent layer 16 is used. The first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type may be patterned. In addition, the liquid repellent layer 16 that is an n-type semiconductor layer is wetted and spreads by the patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 on the surface thereof, rather than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. Hateful.
  • a photoelectric conversion element in which the p-type first amorphous semiconductor layer 13 is patterned with high accuracy can be provided.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment is provided on a semiconductor substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a, and the second surface 11b, A p-type first amorphous semiconductor layer 13 and an n-type second amorphous semiconductor layer 15 are provided on the second surface 11b.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment further includes an n-type semiconductor layer (16) provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. ).
  • the n-type semiconductor layer (16) includes the first amorphous semiconductor layer 13 and the first amorphous semiconductor layer 13 except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It is not provided between the two amorphous semiconductor layers 15.
  • the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment is further provided on the second surface 11b, and the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 and the second electrode A second electrode 18 is provided on the surface 11 b and electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15.
  • a patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 formed on the n-type semiconductor layer (16) is used.
  • the p-type first amorphous semiconductor layer 13 can be patterned.
  • the n-type semiconductor layer (16) is less likely to wet and spread a flowable patterning agent such as the etching paste 21 on the surface than the p-type first amorphous semiconductor layer 13 is.
  • the flowable patterning agent such as the etching paste 21 can be prevented from spreading over the n-type semiconductor layer (16) beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the p-type first amorphous semiconductor layer 13 is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element 1 of this embodiment may further include a first i-type amorphous semiconductor layer 12 between the semiconductor substrate 11 and the first amorphous semiconductor layer 13.
  • a first i-type amorphous semiconductor layer 12 between the semiconductor substrate 11 and the first amorphous semiconductor layer 13.
  • carriers generated in the semiconductor substrate 11 by light incident from the first surface 11 a side of the semiconductor substrate 11 are recombined on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Can be reduced.
  • the efficiency of converting light energy into electrical energy can be improved.
  • the photoelectric conversion element 1 of this embodiment may further include a second i-type amorphous semiconductor layer 14 between the semiconductor substrate 11 and the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the second i-type amorphous semiconductor layer 14 carriers generated in the semiconductor substrate 11 by light incident from the first surface 11 a side of the semiconductor substrate 11 are recombined on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Can be reduced.
  • the efficiency of converting light energy into electrical energy can be improved.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15 are separated by the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 is not in contact with the second amorphous semiconductor layer 15. Therefore, according to the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, the efficiency of converting light energy into electrical energy can be improved.
  • the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 may be provided with a concavo-convex structure that reduces the light reflectivity on the first surface 11a.
  • a concavo-convex structure that reduces the light reflectivity on the first surface 11a.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 includes preparing a semiconductor substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a; Forming a first amorphous semiconductor layer 13 having a first conductivity type on the second surface 11b.
  • the liquid repellent layer 16 is formed on the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21 is formed on the liquid repellent layer 16. And removing a part of the liquid repellent layer 16 and the first amorphous semiconductor layer 13 using the etching paste 21.
  • the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1 according to the present embodiment includes the first amorphous semiconductor layer 13 and the second surface 11b of the semiconductor substrate 11 from which the first amorphous semiconductor layer 13 has been removed. Forming a second amorphous semiconductor layer 15 having a second conductivity type different from the first conductivity type; removing a part of the second amorphous semiconductor layer 15; Removing a part of the liquid repellent layer 16.
  • the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 is provided on the second surface 11b
  • the second A second electrode 18 electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15 is further provided on the surface 11b of the first amorphous semiconductor layer 11b.
  • the etching paste 21 is formed on the liquid repellent layer 16.
  • the liquid repellent layer 16 is less likely to wet and spread the etching paste 21 on its surface than the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the etching paste 21 is formed directly on the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. Referring to FIG. 7B, the etching paste 21 spreads over the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type beyond the design range. In the method for manufacturing the photoelectric conversion element of the comparative example, it is difficult to pattern the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type with high accuracy.
  • the first conductivity type may be p-type
  • the liquid repellent layer 16 may be an n-type semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer 16 that is an n-type semiconductor layer is less likely to wet and spread the etching paste 21 on its surface than the p-type first amorphous semiconductor layer 13.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 that is an n-type semiconductor layer and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having p-type and the etching paste 21. large.
  • FIG. 7A it is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16 beyond the design range.
  • the p-type first amorphous semiconductor layer 13 can be patterned with high accuracy.
  • the etching paste 21 is formed directly on the first amorphous semiconductor layer 13 having p-type. Referring to FIG. 7B, the etching paste 21 spreads over the first amorphous semiconductor layer 13 having p-type beyond the design range. In the method for manufacturing the photoelectric conversion element of the comparative example, it is difficult to pattern the first amorphous semiconductor layer 13 having p-type with high accuracy.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 may be 45 ° or more and 135 ° or less. Since the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 and the etching paste 21 is 45 ° or more, the etching paste 21 can be prevented from spreading on the liquid repellent layer 16 beyond the design range. Since the contact angle between the surface of the liquid-repellent layer 16 and the etching paste 21 is 135 ° or less, the etching paste 21 applied to the surface of the liquid-repellent layer 16 largely recedes and is removed by the etching paste 21. It can be suppressed that the first amorphous semiconductor layer 13 becomes excessively small. According to the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the etching paste 21 may contain phosphoric acid. Since phosphoric acid is difficult to vaporize at room temperature and the heating temperature of the heat treatment, it is possible to suppress etching of the liquid repellent layer 16 and the first amorphous semiconductor layer 13 other than the portion where the etching paste 21 is formed. Can be done. According to the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, the liquid repellent layer 16 and the first amorphous semiconductor layer 13 are etched with a high aspect ratio by using the etching paste 21 containing phosphoric acid. As a result, the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the heating device is made by the etching paste 21 containing phosphoric acid. Corrosion can be suppressed.
  • the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1 according to the present embodiment further includes forming the first i-type amorphous semiconductor layer 12 between the semiconductor substrate 11 and the first amorphous semiconductor layer 13. Also good. In the first i-type amorphous semiconductor layer 12, carriers generated in the semiconductor substrate 11 by light incident from the first surface 11 a side of the semiconductor substrate 11 are recombined on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Can be reduced. According to the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of the present embodiment, a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1 according to the present embodiment further includes forming the second i-type amorphous semiconductor layer 14 between the semiconductor substrate 11 and the second amorphous semiconductor layer 15. Also good.
  • the second i-type amorphous semiconductor layer 14 carriers generated in the semiconductor substrate 11 by light incident from the first surface 11 a side of the semiconductor substrate 11 are recombined on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11. Can be reduced.
  • a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 15 are separated by the second i-type amorphous semiconductor layer 14.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 is not in contact with the second amorphous semiconductor layer 15. Therefore, according to the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of this Embodiment, the photoelectric conversion element in which the efficiency which converts light energy into electrical energy was improved can be manufactured.
  • the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1 according to the present embodiment may further include forming a concavo-convex structure on the first surface 11a of the semiconductor substrate 11 to reduce the light reflectance on the first surface 11a.
  • a concavo-convex structure on the first surface 11 a of the semiconductor substrate 11 that is the light incident surface, more light can be incident into the photoelectric conversion element 1.
  • a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the photoelectric conversion element 1a of the present embodiment shown in FIG. 14 has basically the same configuration as the photoelectric conversion element 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, and is shown in FIGS.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1a of this Embodiment shown in 22 is equipped with the process similar to the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of Embodiment 1 shown in FIGS. Is different.
  • an n-type semiconductor layer such as an n-type silicon layer is used as the liquid repellent layer 16.
  • an i-type semiconductor layer such as an i-type silicon layer is used as the liquid repellent layer 16a.
  • the liquid repellent layer 16a which is an i-type semiconductor layer, is formed of a material that prevents the etching paste 21 from spreading on its surface more easily than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the liquid repellent layer 16a is formed of a material whose contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16a and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21. Is done.
  • a concavo-convex structure is formed on the first surface 11 a of the semiconductor substrate 11, and the first conductivity type is formed on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • An amorphous semiconductor layer 13 is formed.
  • a liquid repellent layer 16 a is formed on the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 a is formed of a material that prevents the etching paste 21 from spreading on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 a is formed of a material such that the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 a and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21. Is done.
  • an i-type semiconductor layer such as an i-type silicon layer may be used.
  • the method for forming the liquid repellent layer 16a is not particularly limited, and may be, for example, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method.
  • an etching paste 21 containing a component capable of etching the liquid repellent layer 16a and the first amorphous semiconductor layer 13 is formed on a part of the liquid repellent layer 16a.
  • the etching paste 21 includes the liquid repellent layer 16a, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type non-type.
  • a component capable of etching the crystalline semiconductor layer 12 is contained.
  • the etching paste 21 may be formed on the liquid repellent layer 16a by a screen printing method or the like.
  • the etching paste 21 is formed on the liquid repellent layer 16a, so that the etching paste 21 is prevented from spreading over the liquid repellent layer 16a beyond the design range. Can be done.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy. Referring to FIG. 17, the contact angle ⁇ between the surface of the liquid repellent layer 16a and the etching paste 21 may be not less than 45 ° and not more than 135 °.
  • phosphoric acid can be exemplified.
  • the etching paste 21 of the present embodiment may be the same as the etching paste 21 of the first embodiment.
  • the liquid-repellent layer 16 a and a part of the first amorphous semiconductor layer 13 are removed using the etching paste 21.
  • the liquid-repellent layer 16 a, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i are used by using the etching paste 21.
  • a part of the type amorphous semiconductor layer 12 is removed.
  • the process shown in FIG. 18 may be the same as the process shown in FIG.
  • the first conductivity type is formed on first amorphous semiconductor layer 13 and on second surface 11b of semiconductor substrate 11 from which first amorphous semiconductor layer 13 has been removed.
  • a second amorphous semiconductor layer 15 having a second conductivity type different from is formed.
  • the process shown in FIG. 19 may be the same as the process shown in FIG. 10 except for the liquid repellent layer 16.
  • a part of the second amorphous semiconductor layer 15 is removed.
  • part of the liquid repellent layer 16a is also removed.
  • the photoelectric conversion element 1a including the second i-type amorphous semiconductor layer 14 the liquid repellent layer 16a, the second amorphous semiconductor layer 15, and the second i-type amorphous semiconductor layer 14 are manufactured. A part of is removed.
  • the steps shown in FIGS. 20 to 22 may be the same as the steps shown in FIGS. 11 to 13, respectively.
  • the first electrode 17 that is electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 is provided on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • a second electrode 18 is provided on the second amorphous semiconductor layer 15 on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • all of the liquid repellent layer 16a on the first amorphous semiconductor layer 13 is removed after the step of FIG. 18 and before the step of FIG. May be.
  • the photoelectric conversion element 1a manufactured by the manufacturing method of this modification does not include the liquid repellent layer 16a.
  • the photoelectric conversion element 1a and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have the same effects as the photoelectric conversion element 1 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, but are different in the following points.
  • the liquid repellent layer 16a may be an i-type semiconductor layer. Since the liquid repellent layer 16a, which is an i-type semiconductor layer, is located on the first amorphous semiconductor layer 13, a patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 formed on the liquid repellent layer 16a is used. The first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type may be patterned. In addition, the liquid repellent layer 16a, which is an i-type semiconductor layer, has a fluidized patterning agent such as an etching paste 21 spread on its surface more than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. Hateful.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element 1a of the present embodiment is provided on a semiconductor substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b opposite to the first surface 11a, and the second surface 11b, A first amorphous semiconductor layer 13 having a first conductivity type and a second amorphous semiconductor layer provided on the second surface 11b and having a second conductivity type different from the first conductivity type And a semiconductor layer 15.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the photoelectric conversion element 1a of the present embodiment further includes an i-type semiconductor layer (16a) provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. ).
  • the i-type semiconductor layer (16a) includes the first amorphous semiconductor layer 13 and the first amorphous semiconductor layer 13 except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It is not provided between the two amorphous semiconductor layers 15.
  • the photoelectric conversion element 1a of the present embodiment is further provided on the second surface 11b, and the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 and the second electrode A second electrode 18 is provided on the surface 11 b and electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15.
  • a fluidizing patterning agent such as the etching paste 21 formed on the i-type semiconductor layer (16a) is used.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type may be patterned.
  • the i-type semiconductor layer (16a) is less likely to wet and spread the fluidizing patterning agent such as the etching paste 21 on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the flowable patterning agent such as the etching paste 21 can be prevented from spreading over the i-type semiconductor layer (16a) beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the liquid repellent layer 16a may be an i-type semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer 16a which is an i-type semiconductor layer, is less likely to wet the etching paste 21 on its surface than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid-repellent layer 16 a that is an i-type semiconductor layer and the etching paste 21 is the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type and the etching paste 21. Greater than the corner. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16a beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • Embodiment 3 With reference to FIGS. 2 to 4 and FIGS. 14 to 22, a photoelectric conversion element 1b according to Embodiment 3 and a method for manufacturing the photoelectric conversion element 1b will be described.
  • the photoelectric conversion element 1b and the manufacturing method thereof according to the present embodiment are basically the same as the photoelectric conversion element 1a and the manufacturing method thereof according to Embodiment 2, but differ in the following points.
  • an i-type semiconductor layer such as an i-type silicon layer is used as the liquid repellent layer 16a.
  • a silicon nitride layer is used as the liquid repellent layer 16a.
  • the liquid repellent layer 16a which is a silicon nitride layer, is formed of a material in which the etching paste 21 is less likely to spread on the surface than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the liquid repellent layer 16a is formed of a material whose contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16a and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21. Is done.
  • the photoelectric conversion element 1b and its manufacturing method of the present embodiment have the same effects as the photoelectric conversion element 1a of the second embodiment and its manufacturing method, but are different in the following points.
  • the liquid repellent layer 16a may be a silicon nitride layer. Since the liquid repellent layer 16a, which is a silicon nitride layer, is located on the first amorphous semiconductor layer 13, using a flowable patterning agent such as the etching paste 21 formed on the liquid repellent layer 16a, The first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type may be patterned. In addition, the liquid repellent layer 16a, which is a silicon nitride layer, is less likely to wet and spread the fluidized patterning agent such as the etching paste 21 on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. .
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element 1b of the present embodiment is provided on the semiconductor substrate 11 having the first surface 11a and the second surface 11b opposite to the first surface 11a, and the second surface 11b.
  • a semiconductor layer 15 The edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the photoelectric conversion element 1b of the present embodiment further includes a silicon nitride layer (16a) provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. Is provided.
  • the silicon nitride layer (16 a) includes the first amorphous semiconductor layer 13 and the second amorphous semiconductor layer 13 except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer 13 and the edge of the second amorphous semiconductor layer 15. It is not provided between the amorphous semiconductor layer 15.
  • the photoelectric conversion element 1b of the present embodiment is further provided on the second surface 11b, and the first electrode 17 electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 and the second electrode A second electrode 18 is provided on the surface 11 b and electrically connected to the second amorphous semiconductor layer 15.
  • a first patterning agent having fluidity such as an etching paste 21 formed on the silicon nitride layer (16a) is used.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having one conductivity type may be patterned.
  • the patterning agent having fluidity such as the etching paste 21 is less likely to wet and spread on the surface of the silicon nitride layer (16a) than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type. It can be suppressed that the flowable patterning agent such as the etching paste 21 extends over the silicon nitride layer (16a) beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the liquid repellent layer 16a may be a silicon nitride layer.
  • the liquid repellent layer 16a which is a silicon nitride layer, is less likely to wet and spread the etching paste 21 on its surface than the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 a that is a silicon nitride layer and the etching paste 21 is the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type and the etching paste 21. Bigger than. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16a beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1c of the present embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of the first embodiment shown in FIGS. Different.
  • an n-type semiconductor layer is used as the liquid repellent layer 16.
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 is subjected to a liquid repellent treatment, whereby the liquid repellent property is formed on the first amorphous semiconductor layer 13.
  • Layer 16b is formed.
  • a concavo-convex structure is formed on the first surface 11 a of the semiconductor substrate 11, and the first conductivity type is formed on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • An amorphous semiconductor layer 13 is formed.
  • the liquid repellent layer 16b is formed on the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16 b is less likely to wet and spread the etching paste 21 on its surface than the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16 b and the etching paste 21 is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21.
  • Forming the liquid repellent layer 16 b on the first amorphous semiconductor layer 13 includes performing a liquid repellent treatment on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the solvent of the etching paste 21 mainly contains a hydrophilic solvent such as water
  • the first amorphous semiconductor layer 13 is provided so as to impart hydrophobicity to the surface of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the surface of the film is subjected to a liquid repellent treatment.
  • the solvent of the etching paste 21 mainly includes a hydrophobic solvent
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 is repellent so as to impart hydrophilicity to the surface of the first amorphous semiconductor layer 13. Liquid treatment.
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 may be subjected to a water repellent treatment with a silylating agent.
  • the silylating agent may include hexamethyldisilazane (HMDS), trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA) or trimethylsilyldimethylamine (TMSDMA).
  • the semiconductor substrate 11 having the first amorphous semiconductor layer 13 is baked at a temperature of, for example, 100 ° C. or more and 200 ° C. or less. By this baking treatment, water molecules attached to the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 are removed.
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 is exposed to a silylating agent.
  • a liquid silylating agent may be applied to the surface of the first amorphous semiconductor layer 13, or the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 may be exposed to a gaseous silylating agent.
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 is modified with a hydrophobic group, so that the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 is Is imparted with hydrophobicity.
  • the portion modified with the hydrophobic group on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 functions as the liquid repellent layer 16b with respect to the etching paste 21 whose solvent is water.
  • the semiconductor substrate 11 having the first amorphous semiconductor layer 13 exposed to the silylating agent is baked at a temperature of, for example, 100 ° C. or more and 200 ° C. or less. By this baking treatment, unreacted silylating agent and side reaction products are removed.
  • an etching paste 21 containing a component capable of etching the liquid repellent layer 16b and the first amorphous semiconductor layer 13 is formed on a part of the liquid repellent layer 16b.
  • the etching paste 21 includes the liquid repellent layer 16b, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i-type non-layer.
  • a component capable of etching the crystalline semiconductor layer 12 is contained.
  • the etching paste 21 may be formed on the liquid repellent layer 16b by a screen printing method or the like.
  • etching paste 21 is formed on liquid repellent layer 16b, so that etching paste 21 exceeds the design range and liquid repellent layer 16b. Spreading over the top can be suppressed.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the contact angle ⁇ between the surface of the liquid repellent layer 16b and the etching paste 21 may be not less than 45 ° and not more than 135 °.
  • phosphoric acid can be exemplified.
  • the etching paste 21 of the present embodiment may be the same as the etching paste 21 of the first embodiment.
  • part of liquid-repellent layer 16b and first amorphous semiconductor layer 13 is removed using etching paste 21.
  • the liquid-repellent layer 16 b, the first amorphous semiconductor layer 13, and the first i are used by using the etching paste 21.
  • a part of the type amorphous semiconductor layer 12 is removed.
  • the process shown in FIG. 27 may be the same as the process shown in FIG. In the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1c according to the present embodiment, the liquid repellent layer 16b may be entirely removed after the first amorphous semiconductor layer 13 is partially removed.
  • a first conductivity type is formed on first amorphous semiconductor layer 13 and on second surface 11b of semiconductor substrate 11 from which first amorphous semiconductor layer 13 has been removed.
  • a second amorphous semiconductor layer 15 having a second conductivity type different from is formed.
  • the process shown in FIG. 28 may be the same as the process shown in FIG. 10 except for the liquid repellent layer 16.
  • a part of the second amorphous semiconductor layer 15 is removed.
  • the photoelectric conversion element 1c including the second i-type amorphous semiconductor layer 14 is manufactured, the second amorphous semiconductor layer 15 and a part of the second i-type amorphous semiconductor layer 14 are removed. Is done.
  • an etching mask 23 is formed on a part of the second amorphous semiconductor layer 15.
  • the etching mask 23 is provided on the opening shown in FIG. 27 and on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the etching mask 23 may be formed on a part of the second amorphous semiconductor layer 15 by photolithography or a method of applying a masking paste.
  • a method such as dry etching or wet etching is performed on second amorphous semiconductor layer 15 and second i-type amorphous semiconductor layer 14 in a region not covered with etching mask 23.
  • etching mask 23 is removed to expose the surface of second amorphous semiconductor layer 15.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 covers the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer 15 is stacked on the edge of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the first electrode 17 that is electrically connected to the first amorphous semiconductor layer 13 is provided on the second surface 11b of the semiconductor substrate 11.
  • a second electrode 18 is provided on the second amorphous semiconductor layer 15 on the second surface 11 b of the semiconductor substrate 11.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1c of the present embodiment has the same effect as the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 of the first embodiment, but differs in the following points.
  • the formation of the liquid repellent layer 16b on the first amorphous semiconductor layer 13 is a liquid repellent treatment on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13.
  • the liquid repellent layer 16b formed by subjecting the surface of the first amorphous semiconductor layer to the liquid repellent treatment has an etching paste 21 on the surface thereof rather than the first amorphous semiconductor layer 13 not subjected to the liquid repellent treatment. Is difficult to spread.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16b formed by performing the liquid repellent treatment on the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21 is the first non-liquid repellent treated non-repellent treatment.
  • the contact angle between the surface of the crystalline semiconductor layer 13 and the etching paste 21 is larger. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16b beyond the design range. According to the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1c of the present embodiment, the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the liquid repellent treatment of the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 exposes the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 to a silylating agent.
  • the liquid repellent layer 16b formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 to a silylating agent is more surface than the first amorphous semiconductor layer 13 not exposed to the silylating agent.
  • the etching paste 21 is difficult to spread. In other words, the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16b formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 to the silylating agent and the etching paste 21 is not exposed to the silylating agent.
  • the contact angle between the surface of one amorphous semiconductor layer 13 and the etching paste 21 is larger. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16b beyond the design range. According to the method for manufacturing the photoelectric conversion element 1c of the present embodiment, the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the silylating agent may include hexamethyldisilazane (HMDS).
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • the liquid repellent layer 16b formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 to hexamethyldisilazane (HMDS) is a first amorphous layer not exposed to hexamethyldisilazane (HMDS).
  • the etching paste 21 is less likely to spread on the surface than the semiconductor layer 13.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer 16b formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 to hexamethyldisilazane (HMDS) and the etching paste 21 is hexamethyldisilazane (HMDS)
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer 13 that is not exposed to HMDS and the etching paste 21 is larger. It is possible to suppress the etching paste 21 from spreading over the liquid repellent layer 16b beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the second surface, A first amorphous semiconductor layer having a first conductivity type, and a second amorphous semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type, provided on the second surface With.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein further includes a liquid repellent layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer except between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. It is not provided between.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • the first repellent layer having the first conductivity type is formed using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the liquid repellent layer.
  • the amorphous semiconductor layer can be patterned.
  • the liquid repellent layer is less likely to wet and spread a patterning agent having fluidity such as an etching paste on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type. It can be suppressed that a patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the first conductivity type may be p-type
  • the liquid repellent layer may be an n-type semiconductor layer. Since the liquid repellent layer, which is an n-type semiconductor layer, is located on the first amorphous semiconductor layer, the p-type layer is formed using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the liquid repellent layer. The first amorphous semiconductor layer having may be patterned. In addition, the liquid repellent layer, which is an n-type semiconductor layer, is less prone to wet spreading of a patterning agent having fluidity, such as an etching paste, on its surface than the first amorphous semiconductor layer having p-type.
  • a patterning agent having fluidity such as an etching paste
  • a patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein it is possible to provide a photoelectric conversion element in which the p-type first amorphous semiconductor layer is accurately patterned.
  • the liquid repellent layer may be an i-type semiconductor layer. Since the liquid repellent layer which is an i-type semiconductor layer is located on the first amorphous semiconductor layer, the first repellent layer is formed by using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the liquid repellent layer. The first amorphous semiconductor layer having a conductivity type may be patterned. In addition, the liquid repellent layer which is an i-type semiconductor layer is less likely to wet and spread the fluidizing patterning agent such as the etching paste 21 on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type.
  • a patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer 13 having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the liquid repellent layer may be a silicon nitride layer. Since the liquid repellent layer which is a silicon nitride layer is located on the first amorphous semiconductor layer, the first conductive layer is formed by using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the liquid repellent layer. A first amorphous semiconductor layer having a mold may be patterned. In addition, the liquid repellent layer, which is a silicon nitride layer, is less likely to wet and spread a patterning agent having fluidity, such as an etching paste, on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type.
  • a patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and on the second surface, A p-type first amorphous semiconductor layer and an n-type second amorphous semiconductor layer are provided on the second surface.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein further includes an n-type semiconductor layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. .
  • the n-type semiconductor layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. Not provided between the layers.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • the p-type first non-conductive layer is formed by using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the n-type semiconductor layer.
  • the crystalline semiconductor layer can be patterned.
  • the n-type semiconductor layer is less likely to wet and spread a patterning agent having fluidity such as an etching paste on the surface thereof than the p-type first amorphous semiconductor layer. It can be suppressed that the patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the n-type semiconductor layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the p-type first amorphous semiconductor layer is patterned with high accuracy can be provided.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and on the second surface, A first amorphous semiconductor layer having a first conductivity type, and a second amorphous semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type, provided on the second surface With.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein further includes an i-type semiconductor layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. .
  • the i-type semiconductor layer includes the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor except for the portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. Not provided between the layers.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is further provided on the second surface, and the first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second surface And a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer.
  • the i-type semiconductor layer Since the i-type semiconductor layer is located on the first amorphous semiconductor layer, the i-type semiconductor layer has the first conductivity type by using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the i-type semiconductor layer.
  • the first amorphous semiconductor layer can be patterned.
  • the i-type semiconductor layer is less likely to wet and spread a flowable patterning agent such as an etching paste on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type. It can be suppressed that the patterning agent having fluidity such as an etching paste spreads over the i-type semiconductor layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein is provided on a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the second surface, A first amorphous semiconductor layer having a first conductivity type, and a second amorphous semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type, provided on the second surface With.
  • the edge of the second amorphous semiconductor layer is located on the edge of the first amorphous semiconductor layer.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein further includes a silicon nitride layer provided between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer.
  • the silicon nitride layer includes a first amorphous semiconductor layer and a second amorphous semiconductor layer excluding a portion between the edge of the first amorphous semiconductor layer and the edge of the second amorphous semiconductor layer. It is not provided between.
  • the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein is further provided on the second surface and electrically connected to the first amorphous semiconductor layer, and the second electrode.
  • a second electrode provided on the surface and electrically connected to the second amorphous semiconductor layer;
  • the first conductivity type is used by using a flowable patterning agent such as an etching paste formed on the silicon nitride layer.
  • the amorphous semiconductor layer can be patterned.
  • the patterning agent having fluidity such as an etching paste is less likely to wet and spread on the surface of the silicon nitride layer than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type. It can be suppressed that the flowable patterning agent such as an etching paste spreads over the silicon nitride layer beyond the design range.
  • a photoelectric conversion element in which the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type is accurately patterned can be provided.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein may further include a first i-type amorphous semiconductor layer between the semiconductor substrate and the first amorphous semiconductor layer.
  • the first i-type amorphous semiconductor layer reduces recombination of carriers generated in the semiconductor substrate by light incident from the first surface side of the semiconductor substrate on the second surface of the semiconductor substrate. Can do. According to the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein, the efficiency of converting light energy into electric energy can be improved.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein may further include a second i-type amorphous semiconductor layer between the semiconductor substrate and the second amorphous semiconductor layer.
  • the second i-type amorphous semiconductor layer reduces recombination of carriers generated in the semiconductor substrate by light incident from the first surface side of the semiconductor substrate on the second surface of the semiconductor substrate. Can do.
  • the efficiency of converting light energy into electric energy can be improved.
  • the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are separated by the second i-type amorphous semiconductor layer.
  • the first amorphous semiconductor layer is not in contact with the second amorphous semiconductor layer. Therefore, according to the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed here, the efficiency of converting light energy into electric energy can be improved.
  • the first surface of the semiconductor substrate may be provided with a concavo-convex structure that reduces the light reflectivity on the first surface.
  • a concavo-convex structure that reduces the light reflectivity on the first surface.
  • a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface is prepared. Forming a first amorphous semiconductor layer having a first conductivity type on the second surface.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein includes forming a liquid repellent layer on the first amorphous semiconductor layer, forming an etching paste on the liquid repellent layer, and And removing part of the liquid repellent layer and the first amorphous semiconductor layer using an etching paste.
  • the manufacturing method of the photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein includes the first amorphous semiconductor layer and the second surface of the semiconductor substrate from which the first amorphous semiconductor layer has been removed.
  • a first electrode electrically connected to the first amorphous semiconductor layer is provided on the second surface;
  • a second electrode electrically connected to the second amorphous semiconductor layer is further provided on the surface of the first amorphous semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer is less likely to wet the etching paste on its surface than the first amorphous semiconductor layer.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer and the etching paste is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer and the etching paste. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the first conductivity type may be p-type
  • the liquid repellent layer may be an n-type semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer which is an n-type semiconductor layer is less likely to wet and spread the etching paste on the surface thereof than the first amorphous semiconductor layer having the p-type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer which is an n-type semiconductor layer and the etching paste is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer having p-type and the etching paste. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having p-type can be patterned with high accuracy.
  • the liquid repellent layer may be an i-type semiconductor layer.
  • the liquid repellent layer which is an i-type semiconductor layer, is less likely to wet the etching paste on its surface than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer that is the i-type semiconductor layer and the etching paste is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type and the etching paste. . It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the liquid repellent layer may be a silicon nitride layer.
  • the liquid repellent layer which is a silicon nitride layer, is less likely to wet the etching paste on the surface than the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer that is a silicon nitride layer and the etching paste is larger than the contact angle between the surface of the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type and the etching paste. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • forming the liquid repellent layer on the first amorphous semiconductor layer may include forming a surface of the first amorphous semiconductor layer.
  • Liquid repellent treatment may be included.
  • the liquid repellent layer formed by subjecting the surface of the first amorphous semiconductor layer to liquid repellency has wet etching spread on the surface of the liquid repellent layer, compared to the first amorphous semiconductor layer not subjected to liquid repellency. Hateful.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer formed by subjecting the surface of the first amorphous semiconductor layer to a liquid repellent treatment and the etching paste is the first amorphous semiconductor not subjected to the liquid repellent treatment. It is larger than the contact angle between the surface of the layer and the etching paste. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the surface of the first amorphous semiconductor layer is subjected to a liquid repellent treatment by silylating the surface of the first amorphous semiconductor layer. Exposure to an agent may also be included.
  • the liquid repellent layer formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer to a silylating agent has an etching paste on the surface thereof, rather than the first amorphous semiconductor layer not exposed to the silylating agent. Is difficult to spread.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer to the silylating agent and the etching paste is the first non-exposed to the silylating agent. It is larger than the contact angle between the surface of the crystalline semiconductor layer and the etching paste. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range.
  • the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the silylating agent may include hexamethyldisilazane (HMDS).
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • the liquid repellent layer formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer to hexamethyldisilazane is closer to the surface than the first amorphous semiconductor layer not exposed to hexamethyldisilazane.
  • Etching paste is difficult to spread.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer formed by exposing the surface of the first amorphous semiconductor layer to hexamethyldisilazane and the etching paste is the first angle not exposed to hexamethyldisilazane.
  • the contact angle between the surface of the amorphous semiconductor layer and the etching paste is larger. It is possible to suppress the etching paste from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range. According to the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein, the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the contact angle between the surface of the liquid repellent layer and the etching paste may be 45 ° or more and 135 ° or less. Since the contact angle between the surface of the liquid repellent layer and the etching paste is 45 ° or more, the etching paste can be prevented from spreading over the liquid repellent layer beyond the design range. Since the contact angle between the surface of the liquid repellent layer and the etching paste is 135 ° or less, the etching paste applied to the surface of the liquid repellent layer largely recedes and is removed by the etching paste. It can be suppressed that the quality semiconductor layer becomes too small. According to the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein, the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the etching paste may contain phosphoric acid. Phosphoric acid is hardly vaporized even at room temperature and at the heating temperature of the heat treatment. Etching of the liquid repellent layer and the first amorphous semiconductor layer other than the portion where the etching paste is formed can be suppressed.
  • the liquid repellent layer and the first amorphous semiconductor layer are etched with a high aspect ratio by using an etching paste containing phosphoric acid. As a result, the first amorphous semiconductor layer having the first conductivity type can be patterned with high accuracy.
  • the first i-type amorphous semiconductor layer is formed between the semiconductor substrate and the first amorphous semiconductor layer. Further, it may be provided.
  • the first i-type amorphous semiconductor layer reduces recombination of carriers generated in the semiconductor substrate by light incident from the first surface side of the semiconductor substrate on the second surface of the semiconductor substrate. Can do.
  • a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the second i-type amorphous semiconductor layer is formed between the semiconductor substrate and the second amorphous semiconductor layer. Further, it may be provided.
  • the second i-type amorphous semiconductor layer reduces recombination of carriers generated in the semiconductor substrate by light incident from the first surface side of the semiconductor substrate on the second surface of the semiconductor substrate. Can do.
  • a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are separated by the second i-type amorphous semiconductor layer.
  • the first amorphous semiconductor layer is not in contact with the second amorphous semiconductor layer. Therefore, according to the photoelectric conversion element manufacturing method of the embodiment disclosed herein, a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the embodiment disclosed herein further includes forming a concavo-convex structure on the first surface of the semiconductor substrate to reduce the light reflectance on the first surface. Also good. By providing the concavo-convex structure on the first surface of the semiconductor substrate which is the light incident surface, more light can be incident into the photoelectric conversion element. According to the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein, a photoelectric conversion element with improved efficiency of converting light energy into electric energy can be manufactured.
  • the semiconductor substrate 11, the first amorphous semiconductor layer 13, and the second amorphous semiconductor layer 15 are each an n-type semiconductor substrate.
  • An n-type amorphous semiconductor layer or a p-type amorphous semiconductor layer may be used.
  • the semiconductor substrate 11, the first amorphous semiconductor layer 13, and the second amorphous semiconductor layer 15 are respectively a p-type semiconductor substrate and a p-type semiconductor substrate.
  • a type amorphous semiconductor layer and an n type amorphous semiconductor layer may be used.
  • the semiconductor substrate 11, the first amorphous semiconductor layer 13, and the second amorphous semiconductor layer 15 are respectively a p-type semiconductor substrate and n
  • a p-type amorphous semiconductor layer or a p-type amorphous semiconductor layer may be used.
  • 1, 1a, 1b, 1c photoelectric conversion element 11 semiconductor substrate, 11a first surface, 11b second surface, 12 first i-type amorphous semiconductor layer, 13 first amorphous semiconductor layer, 14 Second i-type amorphous semiconductor layer, 15 Second amorphous semiconductor layer, 16, 16a, 16b Liquid repellent layer, 17 First electrode, 18 Second electrode, 19 Edge region, 21 Etching paste , 23 Etching mask.

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Abstract

光電変換素子(1)は、第1の非晶質半導体層(13)の縁部と第2の非晶質半導体層(15)の縁部との間に設けられる撥液層(16)を備える。撥液層(16)は、第1の非晶質半導体層(13)の縁部と第2の非晶質半導体層(15)の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層(13)と第2の非晶質半導体層(15)との間に設けられない。そのため、半導体層(13)が精度よくパターニングされた光電変換素子(1)が提供され得る。

Description

光電変換素子及びその製造方法
 本出願は、2015年9月16日に出願された特願2015-182713号に対して、優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容のすべてを本書に含める。
 本発明の一態様は、光電変換素子及びその製造方法に関する。
 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ために、光の入射面と反対側である半導体基板の裏面に、電極とp型半導体層とn型半導体層とが形成されたヘテロ接合バックコンタクト構造を有する光電変換素子が知られている(たとえば特許文献1参照)。特許文献1には、基板の裏面に形成されるp型半導体層とn型半導体層とをエッチングペーストを用いてパターニングする工程を備える光電変換素子の製造方法が記載されている。
特開2013-239476号公報
 しかし、例えば、p型半導体層上にエッチングペーストが施されると、エッチングペーストがp型半導体層上に濡れ広がる。そのため、p型半導体層を精度よくパターニングすることが困難であった。
 本発明の一態様は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子及びその製造方法を提供することである。
 本発明の第1の態様の光電変換素子は、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、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、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備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。本発明の第1の態様の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられる撥液層を備える。撥液層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。本発明の第1の態様の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 本発明の第2の態様の光電変換素子は、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、第2の表面上に設けられるとともに、p型の第1の非晶質半導体層と、第2の表面上に設けられるとともに、n型の第2の非晶質半導体層とを備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。本発明の第2の態様の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられるn型半導体層を備える。n型半導体層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。本発明の第2の態様の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 本発明の第3の態様の光電変換素子は、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、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、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備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。本発明の第3の態様の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられるi型半導体層を備える。i型半導体層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。本発明の第3の態様の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 本発明の第4の態様の光電変換素子は、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、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、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備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。本発明の第4の態様の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられる窒化シリコン層を備える。窒化シリコン層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。本発明の第4の態様の光電変換素子は、さらに、第2の表面上に設けられるとともに、第1の非晶質半導体層上と電気的に接続される第1の電極と、第2の表面上に設けられるとともに、第2の非晶質半導体層上と電気的に接続される第2の電極とを備える。
 本発明の第5の態様の光電変換素子の製造方法は、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を用意することと、半導体基板の第2の表面上に、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層を形成することとを備える。本発明の第5の態様の光電変換素子の製造方法は、第1の非晶質半導体層上に、撥液層を形成することと、撥液層上に、エッチングペーストを形成することと、エッチングペーストを用いて、撥液層及び第1の非晶質半導体層の一部を除去することとをさらに備える。本発明の第5の態様の光電変換素子の製造方法は、第1の非晶質半導体層上と、第1の非晶質半導体層が除去された半導体基板の第2の表面上とに、第1の導電型とは異なる第2の導電型を有する第2の非晶質半導体層を形成することと、第2の非晶質半導体層の一部を除去することと、撥液層の一部を除去することとをさらに備える。本発明の第5の態様の光電変換素子の製造方法は、第2の表面上に、第1の非晶質半導体層と電気的に接続される第1の電極を設けることと、第2の表面上に、第2の非晶質半導体層と電気的に接続される第2の電極を設けることとをさらに備える。
 本発明の第1から第4の態様の光電変換素子によれば、半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本発明の第5の態様の光電変換素子の製造方法によれば、半導体層が精度よくパターニングされ得る光電変換素子の製造方法が提供され得る。
実施の形態1に係る光電変換素子の概略断面図である。 実施の形態1から実施の形態4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。 実施の形態1から実施の形態4に係る光電変換素子の製造方法における、図2に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態1から実施の形態4に係る光電変換素子の製造方法における、図3に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態1に係る光電変換素子の製造方法における、図4に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態1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。 (A)は、実施の形態1に係る光電変換素子の製造方法における、エッチングペーストが塗布された領域の部分拡大写真を示す図である。(B)は、比較例の光電変換素子の製造方法における、エッチングペーストが塗布された領域の部分拡大写真を示す図である。 実施の形態1に係る光電変換素子の製造方法における、図6に示す工程の概略部分拡大断面図である。 実施の形態1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。 実施の形態1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。 実施の形態1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。 実施の形態1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。 実施の形態1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。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図4に示す工程の次の工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図15に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図16に示す工程の概略部分拡大断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図16に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図18に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図19に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図20に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態2及び実施の形態3に係る光電変換素子の製造方法における、図21に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 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4に示す工程の次の工程を示す概略断面図である。 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。 実施の形態4に係る光電変換素子の製造方法における、エッチングペーストが塗布された領域の部分拡大写真を示す図である。 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に示す工程の概略部分拡大断面図である。 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。 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。 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28に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 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29に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 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30に示す工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態4に係る光電変換素子の概略断面図である。
 (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、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、撥液層16と、第1の電極17と、第2の電極18とを主に備える。
 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とを有している。
 半導体基板11は、第1の表面11aに凹凸構造を有する。第1の表面11a側から光電変換素子1に光は入射する。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が抑制され得て、より多くの光が光電変換素子1内に入射され得る。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が向上され得る。
 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膜が用いられている。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。
 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。より特定的には、第1の非晶質半導体層13上に、図1の紙面垂直方向に延在するストライプ状に、第1の電極17が設けられる。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、金属電極が例示され得る。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。
 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膜が用いられている。第2の非晶質半導体層15は、図1の紙面垂直方向に延在するストライプ状に設けられてもよい。
 本実施の形態では、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の縁部を覆っている。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の縁部上に積層されている。本明細書において、第1の非晶質半導体層13の縁部は、第1の非晶質半導体層13のうち縁部領域19に含まれる部分を意味する。本明細書において、第2の非晶質半導体層15の縁部は、第2の非晶質半導体層15のうち縁部領域19に含まれる部分を意味する。
 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。より特定的には、第2の非晶質半導体層15上に、図1の紙面垂直方向に延在するストライプ状に、第2の電極18が設けられる。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、金属電極が例示され得る。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。
 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、半導体基板11の第2の表面11b側に設けられている。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。本実施の形態の光電変換素子1では、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。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が向上され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間に設けられる撥液層16を備える。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられなくてもよい。撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成されてもよい。言い換えると、撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって、撥液層16は形成されてもよい。本実施の形態のように、第1の非晶質半導体層13がp型を有する場合には、撥液層16として、n型半導体層、より特定的にはn型シリコン層が例示され得る。
 本実施の形態では、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13をパターニングするためにエッチングペースト21が用いられているが、他の流動性を有するパターニング剤が用いられてもよい。この場合、撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面に流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい材料で形成されてもよい。
 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低減することができる。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膜が用いられている。
 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の縁部を覆っている。本明細書において、第1のi型非晶質半導体層12の縁部は、第1のi型非晶質半導体層12のうち縁部領域19に含まれる部分を意味する。本明細書において、第2のi型非晶質半導体層14の縁部は、第2のi型非晶質半導体層14のうち縁部領域19に含まれる部分を意味する。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の非晶質半導体層13の表面から突出している。
 撥液層16は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2のi型非晶質半導体層14の縁部との間に設けられる。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2のi型非晶質半導体層14の縁部を除く、第1の非晶質半導体層13と第2のi型非晶質半導体層14との間に設けられなくてもよい。
 第2のi型非晶質半導体層14の縁部は、第1の非晶質半導体層13および第2の非晶質半導体層15の双方に接している。第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15とは、第2のi型非晶質半導体層14によって分離されている。第1の非晶質半導体層13は第2の非晶質半導体層15に接触していない。そのため、光電変換素子1における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得る。
 本実施の形態の光電変換素子1では、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、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と接している。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、向上したパッシベーション性と高い開放電圧VOCとを有する光電変換素子1が得られる。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が向上され得る。
 図2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。
 図2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が用意される。図3を参照して、半導体基板11の第1の表面11aに凹凸構造が形成される。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に凹凸構造が形成されてもよい。
 図4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が形成される。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が形成され、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が形成されてもよい。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)法であり得る。
 図5を参照して、第1の非晶質半導体層13上に、撥液層16が形成される。撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成される。言い換えると、撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって、撥液層16は形成される。撥液層16として、n型半導体層、より特定的にはn型シリコン層が例示され得る。撥液層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)法であり得る。本実施の形態では、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13をパターニングするためにエッチングペースト21が用いられているが、他の流動性を有するパターニング剤が用いられてもよい。この場合、撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面に流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい材料で形成されてもよい。
 図6を参照して、撥液層16上の一部に、撥液層16及び第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が形成される。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、撥液層16、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、撥液層16上に形成されてもよい。本実施の形態では、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13をパターニングするためにエッチングペースト21が用いられているが、他の流動性を有するパターニング剤が用いられてもよい。
 図7(A)を参照して、本実施の形態の光電変換素子1の製造方法では、撥液層16上にエッチングペースト21が形成される。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成される。撥液層16は、撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって形成される。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。図8を参照して、撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角θは、45°以上135°以下であってもよい。
 エッチングペースト21に含まれる、撥液層16、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、リン酸が例示され得る。撥液層16、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は、エッチングペースト21全体の質量に対して10質量%以上40質量%以下含有されていることが好ましい。撥液層16、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の含有量が、エッチングペースト21全体の質量に対して10質量%未満である場合には、十分なエッチング性能が得られない可能性がある。撥液層16、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の含有量が、エッチングペースト21全体の質量に対して40質量%よりも多い場合には、エッチングペースト21の粘度が低くなって、エッチングペースト21を印刷によって形成することが難しくなるおそれがある。エッチングペースト21は、エッチング性能と印刷性能とを両立させるために、10Pa・s以上40Pa・s以下の粘度を有することが好ましい。
 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。有機溶媒として、たとえば、エチレングリコールなどのアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル、プロピレンカーボネートなどのエステルまたはN-メチル-2-ピロリドンなどのケトンなどの少なくとも1種が用いられてもよい。増粘剤として、たとえばセルロース、エチルセルロース、セルロース誘導体、ナイロン6などのポリアミド樹脂またはポリビニルピロリドンなどのビニル基が重合したポリマーなどの少なくとも1種が用いられてもよい。
 図9を参照して、エッチングペースト21を用いて、撥液層16及び第1の非晶質半導体層13の一部が除去される。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、撥液層16、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に加熱処理が施されて、半導体基板11の第2の表面11b上の撥液層16、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が形成された部分がエッチングされて除去されてもよい。
 加熱処理の加熱温度は200℃以上400℃以下であることが好ましい。加熱処理の加熱温度が200℃未満である場合には、撥液層16、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、撥液層16、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。加熱処理の加熱温度が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。
 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、撥液層16、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加熱温度においても、気化しにくい。エッチングペースト21が形成された部分以外の撥液層16、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が抑制され得る。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を利用して行ったエッチングと同程度に高いアスペクト比で、撥液層16、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がエッチングされ得る。第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。また、エッチングペースト21は印刷等の方法によって撥液層16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が製造され得る。
 加熱処理に用いられる加熱装置は特に限定されず、たとえばホットプレート、ベルト炉またはオーブンであり得る。エッチングペースト21において、撥液層16、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ると、リン酸は気化しにくいことから、エッチングペースト21によって、加熱装置が腐食されることが抑制され得る。そのため、加熱処理に用いられる加熱装置として、ベルト炉やオーブンを使用することができる。加熱処理がベルト炉またはオーブンによって行われると、半導体基板11の周縁部と中心部との間で温度差が生じにくい。加熱処理をベルト炉またはオーブンによって行うことにより、半導体基板11の周縁部と中心部との間で、撥液層16、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のエッチングがばらつくことが抑制され得る。
 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が除去される。このようにして、図9に示すように、撥液層16、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の一部に開口部が形成される。この開口部において、半導体基板11の第2の表面11bの一部が露出する。
 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が形成される。本実施の形態では、第1の非晶質半導体層13上に撥液層16が形成されているため、撥液層16上と、撥液層16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が形成される。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、撥液層16上と、撥液層16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が形成され、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が形成されてもよい。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)法であり得る。
 図11から図13を参照して、第2の非晶質半導体層15の一部が除去される。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法では、第2の非晶質半導体層15の一部が除去される際に、撥液層16の一部も除去される。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、撥液層16、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の一部が除去される。
 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が形成される。エッチングマスク23は、図9に示される開口部上と、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、フォトリソグラフィまた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、撥液層16、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が、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、除去される。図13を参照して、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。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の縁部を覆っている。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の縁部上に積層されている。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く、第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられていない。
 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。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。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を設けることと、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を設けることとは、いずれが先に行われてもよいし、同時に行われてもよい。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が製造され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法の変形例として、図9に示される工程の後、図10に示される工程の前に、第1の非晶質半導体層13上の撥液層16が全て除去されてもよい。この変形例の製造方法によって製造された光電変換素子1は、撥液層16を備えていない。
 本実施の形態の光電変換素子1及びその製造方法の効果を説明する。
 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、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、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とを備える。第1の非晶質半導体層13の縁部上に第2の非晶質半導体層15の縁部が位置する。本実施の形態の光電変換素子1は、さらに、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間に設けられる撥液層16を備える。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられない。本実施の形態の光電変換素子1は、さらに、第2の表面11b上に設けられるとともに、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と、第2の表面11b上に設けられるとともに、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とを備える。
 撥液層16は、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、撥液層16上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1は、第1の導電型はp型であり、撥液層16はn型半導体層であってもよい。n型半導体層である撥液層16は、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、撥液層16上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、n型半導体層である撥液層16は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1によれば、p型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 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、第2の表面11b上に設けられるとともに、p型の第1の非晶質半導体層13と、第2の表面11b上に設けられるとともに、n型の第2の非晶質半導体層15とを備える。第1の非晶質半導体層13の縁部上に第2の非晶質半導体層15の縁部が位置する。本実施の形態の光電変換素子1は、さらに、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間に設けられるn型半導体層(16)を備える。n型半導体層(16)は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられない。本実施の形態の光電変換素子1は、さらに、第2の表面11b上に設けられるとともに、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と、第2の表面11b上に設けられるとともに、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とを備える。
 n型半導体層(16)は、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、n型半導体層(16)上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、p型の第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、n型半導体層(16)は、p型の第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えてn型半導体層(16)上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1によれば、p型の第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 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。第1のi型非晶質半導体層12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低減することができる。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が向上され得る。
 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。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低減することができる。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が向上され得る。また、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いる。第1の非晶質半導体層13は第2の非晶質半導体層15に接触していない。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が向上され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1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。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が向上され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を用意することと、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を形成することとを備える。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、第1の非晶質半導体層13上に、撥液層16を形成することと、撥液層16上に、エッチングペースト21を形成することと、エッチングペースト21を用いて、撥液層16及び第1の非晶質半導体層13の一部を除去することとをさらに備える。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を形成することと、第2の非晶質半導体層15の一部を除去することと、撥液層16の一部を除去することとをさらに備える。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を設けることと、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を設けることとをさらに備える。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法では、撥液層16上にエッチングペースト21が形成される。撥液層16は、第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角は、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。図7(A)を参照して、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 これに対し、比較例の光電変換素子の製造方法では、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13上に直接、エッチングペースト21が形成される。図7(B)を参照して、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13上に濡れ広がる。比較例の光電変換素子の製造方法では、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13を精度よくパターニングすることが困難である。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法では、第1の導電型はp型であり、撥液層16はn型半導体層であってもよい。n型半導体層である撥液層16は、p型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、n型半導体層である撥液層16の表面とエッチングペースト21との接触角は、p型を有する第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。図7(A)を参照して、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、p型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 これに対し、比較例の光電変換素子の製造方法では、p型を有する第1の非晶質半導体層13上に直接、エッチングペースト21が形成される。図7(B)を参照して、エッチングペースト21が設計の範囲を超えてp型を有する第1の非晶質半導体層13上に濡れ広がる。比較例の光電変換素子の製造方法では、p型を有する第1の非晶質半導体層13を精度よくパターニングすることが困難である。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法では、撥液層16の表面とエッチングペースト21との間の接触角は45°以上135°以下であってもよい。撥液層16の表面とエッチングペースト21との間の接触角は45°以上であるため、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16上に濡れ広がることが抑制され得る。撥液層16の表面とエッチングペースト21との間の接触角は135°以下であるため、撥液層16の表面に塗布されたエッチングペースト21が大きく後退して、エッチングペースト21によって除去される第1の非晶質半導体層13が過度に小さくなることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 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は、リン酸を含んでもよい。リン酸は、常温及び加熱処理の加熱温度においても、気化しにくいため、エッチングペースト21が形成された部分以外の撥液層16及び第1の非晶質半導体層13がエッチングされることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、リン酸を含むエッチングペースト21を用いることによって、高いアスペクト比で、撥液層16及び第1の非晶質半導体層13がエッチングされ得て、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。また、リン酸は気化しにくいため、撥液層16及び第1の非晶質半導体層13をエッチングするために加熱装置が用いられる場合には、この加熱装置がリン酸を含むエッチングペースト21によって腐食されることが抑制され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を形成することをさらに備えてもよい。第1のi型非晶質半導体層12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低減することができる。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、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が製造され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を形成することをさらに備えてもよい。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低減することができる。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、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が製造され得る。また、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いる。第1の非晶質半導体層13は第2の非晶質半導体層15に接触していない。そのため、本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、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が製造され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1の製造方法は、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を形成することをさらに備えてもよい。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。本実施の形態の光電変換素子1の製造方法によれば、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が製造され得る。
 (実施の形態2)
 図2から図4、図14から図22を参照して、実施の形態2の光電変換素子1a及びその製造方法について説明する。図14に示す本実施の形態の光電変換素子1aは、基本的には、図1に示す実施の形態1の光電変換素子1と同様の構成を備え、図2から図4、図15から図22に示す本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法は、基本的には、図2から図13に示す実施の形態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、以下の点で異なる。
 実施の形態1では、撥液層16としてn型シリコン層のようなn型半導体層が用いられていた。これに対し、図14を参照して、本実施の形態の光電変換素子1aでは、撥液層16aとして、i型シリコン層のようなi型半導体層が用いられている。i型半導体層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成される。撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって、撥液層16aは形成される。
 図2から図4、図15から図22を参照して、本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法の一例について以下説明する。
 図2から図4に示す工程によって、半導体基板11の第1の表面11aに凹凸構造が形成されるとともに、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が形成される。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1a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が形成され、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が形成されてもよい。
 図15を参照して、第1の非晶質半導体層13上に、撥液層16aが形成される。撥液層16aは、第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成される。撥液層16aは、撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって形成される。撥液層16aとして、i型シリコン層のようなi型半導体層が用いられ得る。撥液層16a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)法などであり得る。
 図16を参照して、撥液層16a上の一部に、撥液層16a及び第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が形成される。第1のi型非晶質半導体層12を備える光電変換素子1aを製造する場合には、エッチングペースト21は、撥液層16a、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、撥液層16a上に形成されてもよい。本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法では、撥液層16a上にエッチングペースト21が形成されるため、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16a上に濡れ広がることが抑制され得る。第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。図17を参照して、撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角θは、45°以上135°以下であってもよい。
 エッチングペースト21に含まれる、撥液層16a、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、リン酸が例示され得る。本実施の形態のエッチングペースト21は、実施の形態1のエッチングペースト21と同様であってもよい。
 図18を参照して、エッチングペースト21を用いて、撥液層16a及び第1の非晶質半導体層13の一部が除去される。第1のi型非晶質半導体層12を備える光電変換素子1aを製造する場合には、エッチングペースト21を用いて、撥液層16a、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の一部が除去される。図18に示す工程は、図9に示す工程と同様であってもよい。
 図19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が形成される。図19に示す工程は、撥液層16を除いて、図10に示す工程と同様であってもよい。
 図20から図22を参照して、第2の非晶質半導体層15の一部が除去される。本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法では、第2の非晶質半導体層15の一部が除去される際に、撥液層16aの一部も除去される。第2のi型非晶質半導体層14を備える光電変換素子1aを製造する場合には、撥液層16a、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の一部が除去される。図20から図22に示す工程は、それぞれ、図11から図13に示す工程と同様であってもよい。
 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が設けられる。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上に第2の電極18が設けられる。こうして、図14に示される本実施の形態の光電変換素子1aが製造され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法の変形例として、図18の工程の後、図19の工程の前に、第1の非晶質半導体層13上の撥液層16aが全て除去されてもよい。この変形例の製造方法によって製造された光電変換素子1aは、撥液層16aを備えていない。
 本実施の形態の光電変換素子1a及びその製造方法は、実施の形態1の光電変換素子1及びその製造方法と同様の効果を有するが、以下の点で異なる。
 本実施の形態の光電変換素子1aは、撥液層16aはi型半導体層であってもよい。i型半導体層である撥液層16aは、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、撥液層16a上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、i型半導体層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層16a上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1aによれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1a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、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、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とを備える。第1の非晶質半導体層13の縁部上に第2の非晶質半導体層15の縁部が位置する。本実施の形態の光電変換素子1aは、さらに、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間に設けられるi型半導体層(16a)を備える。i型半導体層(16a)は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられない。本実施の形態の光電変換素子1aは、さらに、第2の表面11b上に設けられるとともに、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と、第2の表面11b上に設けられるとともに、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とを備える。
 i型半導体層(16a)は、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、i型半導体層(16a)上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、i型半導体層(16a)は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が、設計の範囲を超えてi型半導体層(16a)上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1aによれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法では、撥液層16aはi型半導体層であってもよい。i型半導体層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、i型半導体層である撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16a上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1aの製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 (実施の形態3)
 図2から図4、図14から図22を参照して、実施の形態3の光電変換素子1b及びその製造方法について説明する。本実施の形態の光電変換素子1b及びその製造方法は、基本的には、実施の形態2の光電変換素子1a及びその製造方法と同様であるが、以下の点で異なる。
 実施の形態2では、撥液層16aとしてi型シリコン層のようなi型半導体層が用いられていた。これに対し、本実施の形態の光電変換素子1bでは、撥液層16aとして、窒化シリコン層が用いられている。窒化シリコン層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい材料で形成される。撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角が、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きくなるような材料によって、撥液層16aは形成される。
 本実施の形態の光電変換素子1b及びその製造方法は、実施の形態2の光電変換素子1a及びその製造方法と同様の効果を有するが、以下の点で異なる。
 本実施の形態の光電変換素子1bは、撥液層16aは窒化シリコン層であってもよい。窒化シリコン層である撥液層16aは、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、撥液層16a上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、窒化シリコン層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層16a上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1bによれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1b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、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、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とを備える。第1の非晶質半導体層13の縁部上に第2の非晶質半導体層15の縁部が位置する。本実施の形態の光電変換素子1bは、さらに、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間に設けられる窒化シリコン層(16a)を備える。窒化シリコン層(16a)は、第1の非晶質半導体層13の縁部と第2の非晶質半導体層15の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層13と第2の非晶質半導体層15との間に設けられない。本実施の形態の光電変換素子1bは、さらに、第2の表面11b上に設けられるとともに、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と、第2の表面11b上に設けられるとともに、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とを備える。
 窒化シリコン層(16a)は、第1の非晶質半導体層13上に位置するため、窒化シリコン層(16a)上に形成されたエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13がパターニングされ得る。また、窒化シリコン層(16a)は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて窒化シリコン層(16a)上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1bによれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1bの製造方法では、撥液層16aは窒化シリコン層であってもよい。窒化シリコン層である撥液層16aは、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、窒化シリコン層である撥液層16aの表面とエッチングペースト21との接触角は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16a上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1bの製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 (実施の形態4)
 図2から図4、図23から図32を参照して、実施の形態4の光電変換素子1cの製造方法について説明する。本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法は、基本的には、図2から図13に示す実施の形態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、以下の点で異なる。
 実施の形態1では、撥液層16としてn型半導体層が用いられていた。これに対し、本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することによって、第1の非晶質半導体層13上に撥液層16bが形成されている。
 図2から図4、図23から図32を参照して、本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法の一例について以下説明する。
 図2から図4に示す工程によって、半導体基板11の第1の表面11aに凹凸構造が形成されるとともに、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が形成される。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1a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が形成され、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が形成されてもよい。
 図23を参照して、第1の非晶質半導体層13上に、撥液層16bが形成される。撥液層16bは、第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。撥液層16bの表面とエッチングペースト21との接触角は、第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。
 第1の非晶質半導体層13上に撥液層16bを形成することは、第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することを含む。エッチングペースト21の溶媒が水のような親水性溶媒を主に含む場合には、第1の非晶質半導体層13の表面に疎水性を付与するように、第1の非晶質半導体層13の表面が撥液処理される。エッチングペースト21の溶媒が疎水性溶媒を主に含む場合には、第1の非晶質半導体層13の表面に親水性を付与するように、第1の非晶質半導体層13の表面が撥液処理される。
 第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することの一例として、第1の非晶質半導体層13の表面を、シリル化剤で撥水処理してもよい。シリル化剤は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルジエチルアミン(TMSDEA)またはトリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)を含んでもよい。
 具体的には、最初に、第1の非晶質半導体層13を有する半導体基板11が、例えば100℃以上200℃以下の温度でベーキングされる。このベーキング処理によって、第1の非晶質半導体層13の表面に付着していた水分子などが除去される。
 次に、第1の非晶質半導体層13の表面がシリル化剤に曝される。例えば、第1の非晶質半導体層13の表面に液体のシリル化剤が塗布されてもよいし、第1の非晶質半導体層13の表面が気体のシリル化剤に曝されてもよい。第1の非晶質半導体層13の表面をシリル化剤に曝すことによって、第1の非晶質半導体層13の表面が疎水基で修飾されて、第1の非晶質半導体層13の表面は疎水性を付与される。第1の非晶質半導体層13の表面の疎水基で修飾された部分は、その溶媒が水であるエッチングペースト21に対して、撥液層16bとして機能する。
 最後に、シリル化剤に曝された第1の非晶質半導体層13を有する半導体基板11が、例えば100℃以上200℃以下の温度でベーキングされる。このベーキング処理によって、未反応のシリル化剤及び副反応物が除去される。
 図24を参照して、撥液層16b上の一部に、撥液層16b及び第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が形成される。第1のi型非晶質半導体層12を備える光電変換素子1cを製造する場合には、エッチングペースト21は、撥液層16b、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、撥液層16b上に形成されてもよい。
 図25を参照して、本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、撥液層16b上にエッチングペースト21が形成されるため、エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16b上に濡れ広がることが抑制され得る。第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。図26を参照して、撥液層16bの表面とエッチングペースト21との接触角θは、45°以上135°以下であってもよい。
 エッチングペースト21に含まれる、撥液層16b、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、リン酸が例示され得る。本実施の形態のエッチングペースト21は、実施の形態1のエッチングペースト21と同様であってもよい。
 図27を参照して、エッチングペースト21を用いて、撥液層16b及び第1の非晶質半導体層13の一部が除去される。第1のi型非晶質半導体層12を備える光電変換素子1cを製造する場合には、エッチングペースト21を用いて、撥液層16b、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の一部が除去される。図27に示す工程は、図9に示す工程と同様であってもよい。本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、第1の非晶質半導体層13の一部が除去された後に、撥液層16bは全て除去されてもよい。
 図28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が形成される。図28に示す工程は、撥液層16を除いて、図10に示す工程と同様であってもよい。
 図29から図31を参照して、第2の非晶質半導体層15の一部が除去される。第2のi型非晶質半導体層14を備える光電変換素子1c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の一部が除去される。
 具体的には、図29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が形成される。エッチングマスク23は、図27に示される開口部上と、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、フォトリソグラフィまた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30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。図31を参照して、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。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の縁部を覆っている。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の縁部上に積層されている。
 図32を参照して、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が設けられる。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上に第2の電極18が設けられる。こうして、図32に示される本実施の形態の光電変換素子1cが製造され得る。
 本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法は、実施の形態1の光電変換素子1の製造方法と同様の効果を有するが、以下の点で異なる。
 本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、第1の非晶質半導体層13上に撥液層16bを形成することは、第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することを含んでもよい。第1の非晶質半導体層の表面を撥液処理することによって形成された撥液層16bは、撥液処理されていない第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することによって形成された撥液層16bの表面とエッチングペースト21との接触角は、撥液処理されていない第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16b上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、第1の非晶質半導体層13の表面を撥液処理することは、第1の非晶質半導体層13の表面をシリル化剤に曝すことを含んでもよい。第1の非晶質半導体層13の表面をシリル化剤に曝すことによって形成された撥液層16bは、シリル化剤に曝されていない第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層13の表面をシリル化剤に曝すことによって形成された撥液層16bの表面とエッチングペースト21との接触角は、シリル化剤に曝されていない第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16b上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法では、シリル化剤は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を含んでもよい。第1の非晶質半導体層13の表面をヘキサメチルジシラザン(HMDS)に曝すことによって形成された撥液層16bは、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)に曝されていない第1の非晶質半導体層13よりも、その表面にエッチングペースト21が濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層13の表面をヘキサメチルジシラザン(HMDS)に曝すことによって形成された撥液層16bの表面とエッチングペースト21との接触角は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)に曝されていない第1の非晶質半導体層13の表面とエッチングペースト21との接触角よりも大きい。エッチングペースト21が設計の範囲を超えて撥液層16b上に濡れ広がることが抑制され得る。本実施の形態の光電変換素子1cの製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされ得る。
 [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、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、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備える。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられる撥液層を備える。撥液層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 撥液層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、撥液層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、撥液層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (2)ここで開示された実施形態の光電変換素子において、第1の導電型は、p型であってもよく、撥液層は、n型半導体層であってもよい。n型半導体層である撥液層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、撥液層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、p型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、n型半導体層である撥液層は、p型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、p型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (3)ここで開示された実施形態の光電変換素子において、撥液層は、i型半導体層であってもよい。i型半導体層である撥液層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、撥液層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、i型半導体層である撥液層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト21等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層13が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (4)ここで開示された実施形態の光電変換素子において、撥液層は、窒化シリコン層であってもよい。窒化シリコン層である撥液層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、撥液層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、窒化シリコン層である撥液層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (5)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、第2の表面上に設けられるとともに、p型の第1の非晶質半導体層と、第2の表面上に設けられるとともに、n型の第2の非晶質半導体層とを備える。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられるn型半導体層を備える。n型半導体層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 n型半導体層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、n型半導体層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、p型の第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、n型半導体層は、p型の第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えてn型半導体層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、p型の第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (6)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、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、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備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられるi型半導体層を備える。i型半導体層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、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る第1の電極と、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る第2の電極とを備える。
 i型半導体層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、i型半導体層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、i型半導体層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えてi型半導体層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (7)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、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、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備える。第1の非晶質半導体層の縁部上に第2の非晶質半導体層の縁部が位置する。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間に設けられる窒化シリコン層を備える。窒化シリコン層は、第1の非晶質半導体層の縁部と第2の非晶質半導体層の縁部との間を除く第1の非晶質半導体層と第2の非晶質半導体層との間に設けられない。ここで開示された実施形態の光電変換素子は、さらに、第2の表面上に設けられるとともに、第1の非晶質半導体層上と電気的に接続される第1の電極と、第2の表面上に設けられるとともに、第2の非晶質半導体層上と電気的に接続される第2の電極とを備える。
 窒化シリコン層は、第1の非晶質半導体層上に位置するため、窒化シリコン層上に形成されたエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤を用いて、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層がパターニングされ得る。また、窒化シリコン層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が濡れ広がりにくい。エッチングペースト等の流動性を有するパターニング剤が設計の範囲を超えて窒化シリコン層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施形態の光電変換素子によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされた光電変換素子が提供され得る。
 (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。第1のi型非晶質半導体層は、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。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が向上され得る。
 (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。第2のi型非晶質半導体層は、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。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が向上され得る。また、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いる。第1の非晶質半導体層は第2の非晶質半導体層に接触していない。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、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得る。
 (10)ここで開示された実施形態の光電変換素子において、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。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が向上され得る。
 (11)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、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を用意することと、半導体基板の第2の表面上に、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層を形成することとを備える。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、第1の非晶質半導体層上に、撥液層を形成することと、撥液層上に、エッチングペーストを形成することと、エッチングペーストを用いて、撥液層及び第1の非晶質半導体層の一部を除去することとをさらに備える。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、第1の非晶質半導体層上と、第1の非晶質半導体層が除去された半導体基板の第2の表面上とに、第1の導電型とは異なる第2の導電型を有する第2の非晶質半導体層を形成することと、第2の非晶質半導体層の一部を除去することと、撥液層の一部を除去することとをさらに備える。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、第2の表面上に、第1の非晶質半導体層と電気的に接続される第1の電極を設けることと、第2の表面上に、第2の非晶質半導体層と電気的に接続される第2の電極を設けることとをさらに備える。
 撥液層は、第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (12)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、第1の導電型は、p型であってもよく、撥液層は、n型半導体層であってもよい。n型半導体層である撥液層は、p型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、n型半導体層である撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、p型を有する第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、p型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (13)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、撥液層は、i型半導体層であってもよい。i型半導体層である撥液層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、i型半導体層である撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (14)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、撥液層は、窒化シリコン層であってもよい。窒化シリコン層である撥液層は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、窒化シリコン層である撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (15)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、第1の非晶質半導体層上に撥液層を形成することは、第1の非晶質半導体層の表面を撥液処理することを含んでもよい。第1の非晶質半導体層の表面を撥液処理することによって形成された撥液層は、撥液処理されていない第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層の表面を撥液処理することによって形成された撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、撥液処理されていない第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (16)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、第1の非晶質半導体層の表面を撥液処理することは、第1の非晶質半導体層の表面をシリル化剤に曝すことを含んでもよい。第1の非晶質半導体層の表面をシリル化剤に曝すことによって形成された撥液層は、シリル化剤に曝されていない第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層の表面をシリル化剤に曝すことによって形成された撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、シリル化剤に曝されていない第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (17)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、シリル化剤は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を含んでもよい。第1の非晶質半導体層の表面をヘキサメチルジシラザンに曝すことによって形成された撥液層は、ヘキサメチルジシラザンに曝されていない第1の非晶質半導体層よりも、その表面にエッチングペーストが濡れ広がりにくい。言い換えると、第1の非晶質半導体層の表面をヘキサメチルジシラザンに曝すことによって形成された撥液層の表面とエッチングペーストとの接触角は、ヘキサメチルジシラザンに曝されていない第1の非晶質半導体層の表面とエッチングペーストとの接触角よりも大きい。エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (18)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、撥液層の表面とエッチングペーストとの間の接触角は、45°以上135°以下であってもよい。撥液層の表面とエッチングペーストとの間の接触角は45°以上であるため、エッチングペーストが設計の範囲を超えて撥液層上に濡れ広がることが抑制され得る。撥液層の表面とエッチングペーストとの間の接触角は135°以下であるため、撥液層の表面に塗布されたエッチングペーストが大きく後退して、エッチングペーストによって除去される第1の非晶質半導体層が過度に小さくなることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。
 (19)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法において、エッチングペーストは、リン酸を含んでもよい。リン酸は、常温及び加熱処理の加熱温度においても、気化しにくい。エッチングペーストが形成された部分以外の撥液層及び第1の非晶質半導体層がエッチングされることが抑制され得る。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、リン酸を含むエッチングペーストを用いることによって、高いアスペクト比で、撥液層及び第1の非晶質半導体層がエッチングされ得て、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層が精度よくパターニングされ得る。また、リン酸は気化しにくいため、撥液層及び第1の非晶質半導体層をエッチングするために加熱装置が用いられる場合には、この加熱装置がリン酸を含むエッチングペーストによって腐食されることが抑制され得る。
 (20)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、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形成することをさらに備えてもよい。第1のi型非晶質半導体層は、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。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、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が製造され得る。
 (21)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、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形成することをさらに備えてもよい。第2のi型非晶質半導体層は、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。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、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が製造され得る。また、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いる。第1の非晶質半導体層は第2の非晶質半導体層に接触していない。そのため、ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、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が製造され得る。
 (22)ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法は、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を形成することをさらに備えてもよい。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。ここで開示された実施の形態の光電変換素子の製造方法によれば、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が製造され得る。
 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。例えば、実施の形態1から実施の形態4の第1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として、それぞれ、n型半導体基板、n型非晶質半導体層、p型非晶質半導体層が用いられてもよい。実施の形態1から実施の形態4の第2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として、それぞれ、p型半導体基板、p型非晶質半導体層、n型非晶質半導体層が用いられてもよい。実施の形態1から実施の形態4の第3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として、それぞれ、p型半導体基板、n型非晶質半導体層、p型非晶質半導体層が用いられてもよい。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
 1,1a,1b,1c 光電変換素子、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、16,16a,16b 撥液層、17 第1の電極、18 第2の電極、19 縁部領域、21 エッチングペースト、23 エッチングマスク。

Claims (8)

  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備え、前記第1の非晶質半導体層の縁部上に前記第2の非晶質半導体層の縁部が位置し、さらに、
     前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間に設けられる撥液層を備え、前記撥液層は、前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間を除く前記第1の非晶質半導体層と前記第2の非晶質半導体層との間に設けられず、さらに、
     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る第1の電極と、
     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第2の電極とを備える、光電変換素子。
  2.  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、
     前記第2の表面上に設けられるとともに、p型の第1の非晶質半導体層と、
     前記第2の表面上に設けられるとともに、n型の第2の非晶質半導体層とを備え、前記第1の非晶質半導体層の縁部上に前記第2の非晶質半導体層の縁部が位置し、さらに、
     前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間に設けられるn型半導体層を備え、前記n型半導体層は、前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間を除く前記第1の非晶質半導体層と前記第2の非晶質半導体層との間に設けられず、さらに、
     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る第1の電極と、
     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第2の電極とを備える、光電変換素子。
  3.  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備え、前記第1の非晶質半導体層の縁部上に前記第2の非晶質半導体層の縁部が位置し、さらに、
     前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間に設けられるi型半導体層を備え、前記i型半導体層は、前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間を除く前記第1の非晶質半導体層と前記第2の非晶質半導体層との間に設けられず、さらに、
     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る第1の電極と、
     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第2の電極とを備える、光電変換素子。
  4.  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備え、前記第1の非晶質半導体層の縁部上に前記第2の非晶質半導体層の縁部が位置し、さらに、
     前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間に設けられる窒化シリコン層を備え、前記窒化シリコン層は、前記第1の非晶質半導体層の前記縁部と前記第2の非晶質半導体層の前記縁部との間を除く前記第1の非晶質半導体層と前記第2の非晶質半導体層との間に設けられず、さらに、
     前記第2の表面上に設けられるとともに、前記第1の非晶質半導体層上と電気的に接続される第1の電極と、
     前記第2の表面上に設けられるとともに、前記第2の非晶質半導体層上と電気的に接続される第2の電極とを備える、光電変換素子。
  5.  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1から請求項4のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  6.  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1から請求項5のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  7.  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6のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  8.  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を用意することと、
     前記半導体基板の前記第2の表面上に、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層を形成することと、
     前記第1の非晶質半導体層上に、撥液層を形成することと、
     前記撥液層上に、エッチングペーストを形成することと、
     前記エッチングペーストを用いて、前記撥液層及び前記第1の非晶質半導体層の一部を除去することと、
     前記第1の非晶質半導体層上と、前記第1の非晶質半導体層が除去された前記半導体基板の前記第2の表面上とに、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の非晶質半導体層を形成することと、
     前記第2の非晶質半導体層の一部を除去することと、
     前記撥液層の一部を除去することと、
     前記第2の表面上に、前記第1の非晶質半導体層と電気的に接続される第1の電極を設けることと、
     前記第2の表面上に、前記第2の非晶質半導体層と電気的に接続される第2の電極を設けることとを備える、光電変換素子の製造方法。
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