光電変換素子および光電変換素子の製造方法
【課題】裏面パッシベーション型の光電変換素子において、裏面電極のまわりに均質にＢＳＦを形成し、変換効率を向上させる。
【解決手段】光電変換素子１は、片面にｎ型拡散層１１が形成され、前記片面と反対側の面に凹部１０ｂを有するｐ型結晶シリコン基板１０と、前記ｐ型結晶シリコン基板１０の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部１０ｂと対応する位置に開口部３０ｂを有するパッシベーション膜３０と、前記開口部３０ｂを介して前記凹部１０ｂと接するように形成されたアルミニウム電極４３とを備え、前記ｐ型結晶シリコン基板１０は、該ｐ型結晶シリコン基板１０よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層１３を前記凹部１０ｂに有し、前記アルミニウム電極４３は、前記ｐ型結晶シリコン基板１０の凹部１０ｂに沿って窪んでいる。
【解決手段】光電変換素子１は、片面にｎ型拡散層１１が形成され、前記片面と反対側の面に凹部１０ｂを有するｐ型結晶シリコン基板１０と、前記ｐ型結晶シリコン基板１０の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部１０ｂと対応する位置に開口部３０ｂを有するパッシベーション膜３０と、前記開口部３０ｂを介して前記凹部１０ｂと接するように形成されたアルミニウム電極４３とを備え、前記ｐ型結晶シリコン基板１０は、該ｐ型結晶シリコン基板１０よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層１３を前記凹部１０ｂに有し、前記アルミニウム電極４３は、前記ｐ型結晶シリコン基板１０の凹部１０ｂに沿って窪んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる裏面パッシベーション型の光電変換素子が知られている（例えば特開２００９−２１３５８号公報（特許文献１）を参照）。裏面パッシベーション型の光電変換素子では、裏面電極は点状に離散して形成され、裏面のそれ以外の部分は絶縁膜（パッシベーション膜）で覆われている。
【０００３】
パッシベーション膜として、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、および炭化ケイ素膜等が用いられる。特に、窒化ケイ素膜は、プラズマＣＶＤにより比較的低温で形成することができるため、形成時の基板へのダメージを少なくすることができる。また、プラズマＣＶＤで形成された窒化ケイ素膜は水素を多く含むため、より高いパッシベーション効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、窒化ケイ素膜は、膜中に正の固定電荷を有する。そのため、ｐ型シリコン基板上に窒化ケイ素膜を形成すると、界面に反転層が形成される。この反転層と裏面電極とが接触すると、反転層中のキャリアがリーク電流として裏面電極に流れ込んでしまうという問題があった。
【０００６】
この問題に対し、裏面電極のまわりに局所的な裏面電界層（ＢＳＦ）を形成するという対策がある。具体的には、まず、シリコン基板の裏面全体を覆っているパッシベーション膜に、コンタクトのための開口部を形成する。この開口部を覆って、アルミニウムペーストを塗布する。次に、アルミニウムペーストを焼成して、裏面電極を形成する。このとき同時に、アルミニウムがシリコン基板内へ拡散する。これにより、シリコン基板には、裏面電極と接している部分にＢＳＦが形成される。この方法によれば、裏面電極の形成とＢＳＦの形成とを同時に行うことができ、製造工程を簡略化することができる。
【０００７】
しかし、この方法により形成されたＢＳＦは不均質で、リーク電流を十分に抑制できない場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、裏面パッシベーション型の光電変換素子において、裏面電極のまわりに均質にＢＳＦを形成し、変換効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示する光電変換素子は、片面にｎ型拡散層が形成され、前記片面と反対側の面に凹部を有するｐ型結晶シリコン基板と、前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部と対応する位置に開口部を有するパッシベーション膜と、前記開口部を介して前記凹部と接するように形成されたアルミニウム電極とを備え、前記ｐ型結晶シリコン基板は、該ｐ型結晶シリコン基板よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層を前記凹部に有し、前記アルミニウム電極は、前記ｐ型結晶シリコン基板の凹部に沿って窪んでいる。
【００１０】
ここに開示する光電変換素子の製造方法は、片面にｎ型拡散層が形成されたｐ型結晶シリコン基板を準備する工程と、前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面とは反対側の面に、パッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を覆ってアルミニウム膜を形成する工程と、前記アルミニウム膜を焼成する工程と、前記アルミニウム膜を除去する工程と、前記除去工程後に、前記開口部を覆って、アルミニウム電極を形成する工程と、前記アルミニウム電極を焼成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記の光電変換素子の構成によれば、ｐ型結晶シリコン基板は凹部を有する。アルミニウム電極は、この凹部に沿って形成されている。このアルミニウム電極が焼成されて、凹部から等方的にアルミニウムが拡散されることにより、凹部には均質な高濃度ｐ型拡散層が形成されている
【００１２】
均質な高濃度ｐ型拡散層により、少数キャリアに対する十分な障壁効果が得られる。また、十分な反転層抑制効果が得られる。さらに、より良好なオーミック接触が得られる。そのため、変換効率が向上する。
【００１３】
上記の光電変換素子の製造方法によれば、アルミニウム膜を焼成する工程によって、ｐ型結晶シリコン基板とアルミニウム膜とが接する部分に、アルミニウムとシリコンとの合金層が形成される。その後、アルミニウム膜を除去する工程において、合金層も除去される。これにより、ｐ型結晶シリコン基板に凹部が形成される。続いて、凹部に接してアルミニウム電極が形成される。
【００１４】
このアルミニウム電極を焼成することにより、凹部からアルミニウムがｐ型結晶シリコン基板へ拡散する。凹部からアルミニウムを拡散させることによって、平坦な面から拡散させる場合と比較して、より等方的にアルミニウムをｐ型結晶シリコン基板へ拡散させることができる。したがって、均質な高濃度ｐ型拡散層が得られ、光電変換素子の変換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる光電変化素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる光電変化素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図３（ｄ）を拡大して示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子１の構成を模式的に示す断面図である。光電変換素子１は、ｐ型結晶シリコン基板（以下、基板という）１０、反射防止膜２０、裏面パッシベーション膜３０、裏面電極４３、受光面電極５０、および合金層６１を備える。
【００１８】
基板１０は、単結晶基板であっても良く、多結晶基板であっても良い。基板１０の比抵抗は、特に限定されないが、例えば、０．１〜１．０Ωｃｍである。基板１０の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１００〜３００μｍである。より好ましくは、１００〜２００μｍである。
【００１９】
基板１０の片方の表面には、ランダムなピラミッド型の凹凸からなるテクスチャ構造１０ａが形成されている。テクスチャ構造１０ａは、光の反射を低減するとともに基板１０に入射した光を閉じ込めて、光の利用率を高める。
【００２０】
以下では、基板１０の、テクスチャ構造１０ａが形成されている側の面を受光面、反対側の面を裏面と呼んで参照する。
【００２１】
基板１０の受光面側の表面には、ｎ型拡散層１１が形成されている。ｎ型拡散層１１は、基板１０のバルク領域とｐｎ接合を形成する。ｎ型拡散層１１のドーパント濃度は、特に限定されないが、例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３である。
【００２２】
ｎ型拡散層１１を覆って、反射防止膜２０が形成されている。反射防止膜２０として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および炭化ケイ素等の膜が用いられる。特に、窒化ケイ素膜が好適に用いられる。反射防止膜２０の厚さは、特に限定されないが、例えば、５〜１００ｎｍである。
【００２３】
基板１０の受光面側には、受光面電極５０が形成されている。受光面電極５０は、反射防止膜２０を貫通して、ｎ型拡散層１１と接している。受光面電極５０は、銀粉末等を含む導電性ペーストを焼成したものであり、一般的には縞状（ライン状）に形成される。受光面電極５０の厚さは特に限定されないが、例えば０．５〜５０μｍである。図１は模式図であって簡略化しているが、受光面電極５０の一本あたりの幅は５０〜１００μｍで、０．５〜２．０ｍｍピッチで基板１０の受光面の全面にわたって形成されている。図１には図示していないが、光電変換素子１は、受光面電極５０に直交して、複数の受光面電極５０と接するように形成されたメイン電極（バスバー）を備えていても良い。
【００２４】
基板１０の裏面の全面（後述する開口部３０ｂを除く）を覆って、裏面パッシベーション膜３０が形成されている。裏面パッシベーション膜３０は、裏面での光生成キャリアの再結合を抑制し、光電変換素子１の変換効率を高める。裏面パッシベーション膜３０として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および炭化ケイ素等の膜が用いられる。特に、窒化ケイ素が好適に用いられる。裏面パッシベーション膜３０の厚さは、特に限定されないが、例えば、５０〜１５０ｎｍである。
【００２５】
さらに、裏面パッシベーション膜３０を覆って、裏面電極４３が全面に形成されている。裏面電極４３は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼成したものである。裏面電極４３の厚さは特に限定されないが、０．５〜４０μｍである。
【００２６】
裏面パッシベーション膜３０には、一定間隔で複数の開口部３０ｂが形成されている。図１は模式図であって簡略化しているが、開口部３０ｂは、例えば１５０μｍ×１５０μｍの正方形であって、基板全面に、１ｍｍ程度の間隔で縦横にわたって形成されている。
【００２７】
裏面電極４３は、開口部３０ｂを介して、基板１０と接している。開口部３０ｂの大きさ（面積）は、裏面電極４３と基板１０との導通を安定的に確保できる範囲で、小さい方が好ましい。広い面積をパッシベーション膜３０で覆った方が、より高いパッシベーション効果が得られるためである。開口部３０ｂの一辺の長さは、好ましくは２００μｍ以下である。
【００２８】
基板１０の、裏面電極４３と接している部分には、基板１０の裏面からおおよそ３０〜４０μｍ窪んだ凹部１０ｂが形成されている。基板１０の、凹部１０ｂの周縁部には、アルミニウム‐シリコンからなる合金層６１が形成されている。さらに、凹部１０ｂおよび合金層６１の近傍に、高濃度ｐ型拡散層１３が形成されている。高濃度ｐ型拡散層１３の厚さは、おおよそ１０μｍ程度である。
【００２９】
高濃度ｐ型拡散層１３のドーパント濃度は、基板１０のドーパント濃度よりも高く、例えば、１０１９〜１０２０ｃｍ−３である。
【００３０】
高濃度ｐ型拡散層１３は、少数キャリアに対する障壁電界を生じさせて多数キャリアの収集効率を向上させる、局所的なＢＳＦとして機能する。また、反転層によるリーク電流の発生を防止する。
【００３１】
本実施形態では、裏面電極４３を裏面側全面にわたって形成している。しかし、裏面電極４３は、開口部３０ｂに対応する部分にのみ形成されていても良い。
【００３２】
［光電変換素子１の製造方法］
以下、図２〜図５を参照して、光電変換素子１の製造方法を説明する。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、基板１０を準備する。基板１０は、既述のように、単結晶基板であっても良く、多結晶基板であっても良い。基板１０は、単結晶または多結晶シリコンのインゴットから、１００〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍの厚さにスライスされたものである。以下の工程に先立って、基板１０を酸溶液等に浸漬し、スライスによって形成されたダメージ層を取り除く処理を行っておいても良い。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、基板１０の一方の面（受光面）にテクスチャ構造１０ａを形成する。テクスチャ構造１０ａは、基板１０の表面を、アルカリ溶液等によってウェットエッチングすることで形成される。基板１０が多結晶シリコンである場合には、テクスチャ構造１０ａは、ＲＩＥ等のドライエッチングプロセスによって形成することができる。
【００３５】
図２（ｃ）に示すように、基板１０の受光面にｎ型拡散層１１を形成する。ｎ型拡散層１１は、ｎ型のドーパントを含む雰囲気下で基板１０を熱処理することによって形成することができる。例えば、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を含む雰囲気下で、７００〜１０００℃で熱処理することで形成することができる。この場合、基板１０の表裏の主面および側面のすべてに拡散層が形成される。受光面のみにｎ型拡散層１１を残すためには、受光面をレジストで覆って、不要な拡散層をエッチングで除去すれば良い。また、受光面にも、不要なリンガラス層が形成される場合があるため、これを除去するためのエッチングを行っても良い。
【００３６】
ｎ型拡散層１１の形成方法としては上記の他、ｎ型ドーパント源を基板１０の受光面側に形成し、熱処理によってドーパントを基板１０に拡散させる方法がある。ｎ型ドーパント源は、ＣＶＤ等によって基板１０上に積層して形成しても良いし、ｎ型ドーパントを含むペーストを基板１０に塗布して形成しても良い。
【００３７】
図２（ｄ）に示すように、ｎ型拡散層１１を覆って、反射防止膜２０を形成する。反射防止膜２０の厚さは、例えば、５〜１００ｎｍである。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、基板１０の裏面に裏面パッシベーション膜３０を形成する。裏面パッシベーション膜３０の厚さは、５０〜１５０ｎｍである。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、裏面パッシベーション膜３０に開口部３０ａを形成する。開口部３０ａは、例えばフォトリソグラフィによって開口部３０ａを形成する部分以外を覆うレジストを形成し、このレジストをマスクとして、裏面パッシベーション膜３０をエッチングすることによって得られる。開口部３０ａは、他に、レーザ光によって形成することもできる。
【００４０】
開口部３０ａを形成するより好適な方法として、エッチングペーストを用いる方法がある。エッチングペーストとは、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウム等を含み、水、有機溶媒および増粘剤を混合したものである。エッチングペーストを、スクリーン印刷法等によって塗布し、加熱することによって、裏面パッシベーション膜３０に開口部３０ａを形成することができる。
【００４１】
開口部３０ａの大きさは、次工程で形成するアルミニウムペースト４０（図３（ｃ）参照）が流動して、基板１０と十分に接触できるだけの大きさが必要である。一方で、裏面パッシベーション膜３０が基板１０を覆う面積が大きいほど、パッシベーション効果は高まるので、開口部３０ａの大きさは小さいことが好ましい。また、後の工程において、基板１０と、開口部３０ａを介して接触させたアルミニウムペースト４０とを反応させるが、開口部３０ａの大きさが小さいほど、この反応が強くなる。この点でも、開口部３０ａの大きさは小さいことが好ましい。開口部３０ａの一辺の長さは、例えば１００μｍである。
【００４２】
図３（ｃ）に示すように、開口部３０ａを覆って、アルミニウムペースト４０を形成する。アルミニウムペースト４０は、アルミニウム粉末、水、有機溶媒および増粘剤等を混合したものである。アルミニウムペースト４０は、スクリーン印刷法等によって、開口部３０ａに対応する位置に形成される。アルミニウムペースト４０は、少なくとも開口部３０ａを覆う大きさに形成される。好ましくは、形成時の位置ずれを考慮して、開口部３０ａよりも一回り大きく形成される。アルミニウムペースト４０の大きさは、例えば、一辺の長さ（あるいは直径）が３００μｍである。アルミニウムペースト４０の厚さは、例えば３０〜４０μｍである。
【００４３】
アルミニウムペースト４０を形成後、１００〜４００℃で乾燥させる。その後、図３（ｄ）に示すように、アルミニウムペースト４０を焼成してアルミニウム膜４１とする。焼成は、例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。
【００４４】
このとき、基板１０の、アルミニウム膜４１（アルミニウムペースト４０）と接している部分では、アルミニウムペースト４０中のアルミニウムと基板１０中のシリコンとが反応し、アルミニウム‐シリコンの合金層６０が形成される。合金層６０の厚さは３０〜４０μｍである。アルミニウムとシリコンとの反応は、基板１０の深さ方向（図３の上下方向）で主に進行するが、基板１０の面内方向（図３の左右方向）にも若干進行する。そのため、合金層６０の面積は、開口部３０ａよりも大きい。合金層６０が形成される際、裏面パッシベーション膜３０の一部も除去され、開口部３０ａは、口径が開口部３０ａよりも若干大きい開口部３０ｂとなる。
【００４５】
アルミニウムペースト４０の焼成時にはさらに、ｐ型のドーパントであるアルミニウムが、アルミニウムペースト４０および合金層６０から基板１０へ拡散する。これにより、合金層６０の近傍に、高濃度ｐ型拡散層１２が形成される。高濃度ｐ型拡散層１２の厚さは、約１０μｍである。
【００４６】
図４は、図３（ｄ）を拡大して示した図である。アルミニウムと基板１０中のシリコンとの反応は、開口部３０ａを介して基板１０の裏面に接して形成されたアルミニウムペースト４０と基板１０中のシリコンとの間で起こる。そのため、上述のように、アルミニウムとシリコンとの反応は、基板１０の深さ方向（図４の上下方向）で主に進行する。同様に、アルミニウムは、基板１０の深さ方向に主に拡散する。すなわち、基板１０の深さ方向には、比較的深くまで拡散するが、基板１０の面内方向には、あまり拡散しない。
【００４７】
これにより、高濃度ｐ型拡散層１２の厚さが不均一になる。特に図４において一点鎖線で囲った領域Ｓ１において、高濃度ｐ型拡散層１２が十分に形成されない場合がある。その場合、少数キャリアに対する障壁効果が十分に得られない。また、裏面パッシベーション膜３０が窒化ケイ素膜である場合に、反転層抑制効果が十分に得られない。
【００４８】
本実施形態では、図４からさらに以下の工程を経て、光電変換素子１を完成させる。
【００４９】
アルミニウム膜４１および合金層６０を、塩酸によってエッチングして除去する。これにより、図５（ａ）に示すように、基板１０に凹部１０ｂが形成される。凹部１０ｂの大きさは、合金層６０の大きさと同じである。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、裏面パッシベーション膜３０および基板１０の凹部１０ｂを覆って、全面に、アルミニウム膜４２を形成する。アルミニウム膜４２は、開口部３０ｂを介して、基板１０の凹部１０ｂと接触している。
【００５１】
アルミニウム膜４２は、アルミニウムペースト４０（図３（ｃ）を参照）またはアルミニウム膜４１（図３（ｄ）、図４を参照）と異なり、均一な厚さとすることが好ましい。図４のように、アルミニウム膜４１が突出した形状であると、後の工程において、アルミニウムと基板１０との熱収縮率の違い等により、基板１０が割れる場合があるためである。これは、基板１０の厚さを、薄くした場合に特に問題となる。均一な厚さのアルミニウム膜４２を形成する方法として、蒸着またはスパッタリングが挙げられる。アルミニウム膜４２の厚さは、例えば０．５〜４０μｍである。このようにアルミニウム膜４２を形成した場合、アルミニウム膜４２は、凹部１０ｂに沿って窪んだ構造となる。
【００５２】
図５（ｃ）に示すように、アルミニウム膜４２を焼成して、裏面電極４３とする。焼成は例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。
【００５３】
このとき、基板１０の、裏面電極４３（アルミニウム膜４２）と接している部分では、アルミニウム膜４２中のアルミニウムと基板１０中のシリコンとが反応する。これにより、凹部１０ｂの周縁部には、アルミニウム‐シリコンからなる合金層６１が形成される。さらに、合金層６１の近傍にも新たに高濃度ｐ型拡散層が形成される。これにより、凹部１０ｂの周囲全体にわたって高濃度ｐ型拡散層１３が形成される。高濃度ｐ型拡散層１３の厚さはおおよそ約１０μｍである。
【００５４】
最後に、図５（ｄ）に示すように、受光面側に受光面電極５０を形成する。受光面電極５０を形成するために、まず、銀粉末等の導電性微粒子、ガラス粉末と、水、有機溶媒、および増粘剤等を混合した導電ペーストを、スクリーン印刷法等により反射防止膜２０の上に形成する。そして、これを焼成する。焼成は例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。このとき、導電ペーストに混合されたガラス粉末の作用によって、受光面電極５０が反射防止膜２０を破って、受光面電極５０と基板１０のｎ型拡散層１１とが接触する。
【００５５】
上記では、いわゆるファイヤースルーと呼ばれる手法で受光面電極５０を形成した。しかし、ファイヤースルーを用いずに受光面電極５０を形成しても良い。すなわち、反射防止膜２０に開口部を形成した後、受光面電極５０を形成しても良い。
【００５６】
以上、本実施形態にかかる光電変換素子１の構成および製造方法について説明した。
【００５７】
再び図１を参照して、光電変換素子１の構成による効果を述べる。本実施形態にかかる光電変換素子１の構成によれば、基板１０は凹部１０ｂを有する。裏面電極４３は、この凹部１０ｂに沿って形成されている。この裏面電極４３が焼成されて、凹部１０ｂから等方的にアルミニウムが拡散されることにより、凹部１０ｂには均質な高濃度拡散層１３が形成されている。
【００５８】
図１では、凹部１０ｂは、断面が円弧状に形成されている。しかしながら、凹部１０ｂは、基板１０の結晶方位などによって、様々な形状を取り得る。しかし、凹部１０ｂがどのような形状であっても、平坦な面からアルミニウムを拡散させた場合と比較して、高濃度ｐ型拡散層１３を均質に形成することができる。
【００５９】
均質な高濃度ｐ型拡散層１３が得られれば、少数キャリアに対する十分な障壁効果が得られる。また、十分な反転層抑制効果が得られる。さらに、より良好なオーミック接触が得られる。そのため、変換効率が向上する。
【００６０】
また、本実施形態にかかる光電変換素子１の製造方法によれば、アルミニウムペースト４０を焼成する工程によって、基板１０とアルミニウムペースト４０とが接する部分に、アルミニウムとシリコンとの合金層６０が形成される。その後、アルミニウム膜４１を除去する工程において、合金層６０も除去される。これにより、基板１０に凹部１０ｂが形成される。続いて、凹部１０ｂに接してアルミニウム膜４２が形成される。
【００６１】
このアルミニウム膜４２を焼成することにより、凹部１０ｂからアルミニウムが拡散する。平坦な面から拡散させる場合と比較して、凹部１０ｂから拡散させることによって、より等方的にアルミニウムを基板１０へ拡散させることができる。したがって、均質な高濃度ｐ型拡散層１３が得られ、光電変換素子１の変換効率が向上する。
【００６２】
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法として産業上の利用が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 光電変換素子、１０ ｐ型結晶シリコン基板、１０ａ テクスチャ構造、１０ｂ 凹部、１１ ｎ型拡散層、１２，１３ 高濃度ｐ型拡散層、２０ 反射防止膜、３０ 裏面パッシベーション膜、３０ａ，３０ｂ 開口部、４０ アルミニウムペースト、４１，４２ アルミニウム膜、４３ 裏面電極、５０受光面電極、６０，６１ 合金層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる裏面パッシベーション型の光電変換素子が知られている（例えば特開２００９−２１３５８号公報（特許文献１）を参照）。裏面パッシベーション型の光電変換素子では、裏面電極は点状に離散して形成され、裏面のそれ以外の部分は絶縁膜（パッシベーション膜）で覆われている。
【０００３】
パッシベーション膜として、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、および炭化ケイ素膜等が用いられる。特に、窒化ケイ素膜は、プラズマＣＶＤにより比較的低温で形成することができるため、形成時の基板へのダメージを少なくすることができる。また、プラズマＣＶＤで形成された窒化ケイ素膜は水素を多く含むため、より高いパッシベーション効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、窒化ケイ素膜は、膜中に正の固定電荷を有する。そのため、ｐ型シリコン基板上に窒化ケイ素膜を形成すると、界面に反転層が形成される。この反転層と裏面電極とが接触すると、反転層中のキャリアがリーク電流として裏面電極に流れ込んでしまうという問題があった。
【０００６】
この問題に対し、裏面電極のまわりに局所的な裏面電界層（ＢＳＦ）を形成するという対策がある。具体的には、まず、シリコン基板の裏面全体を覆っているパッシベーション膜に、コンタクトのための開口部を形成する。この開口部を覆って、アルミニウムペーストを塗布する。次に、アルミニウムペーストを焼成して、裏面電極を形成する。このとき同時に、アルミニウムがシリコン基板内へ拡散する。これにより、シリコン基板には、裏面電極と接している部分にＢＳＦが形成される。この方法によれば、裏面電極の形成とＢＳＦの形成とを同時に行うことができ、製造工程を簡略化することができる。
【０００７】
しかし、この方法により形成されたＢＳＦは不均質で、リーク電流を十分に抑制できない場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、裏面パッシベーション型の光電変換素子において、裏面電極のまわりに均質にＢＳＦを形成し、変換効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示する光電変換素子は、片面にｎ型拡散層が形成され、前記片面と反対側の面に凹部を有するｐ型結晶シリコン基板と、前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部と対応する位置に開口部を有するパッシベーション膜と、前記開口部を介して前記凹部と接するように形成されたアルミニウム電極とを備え、前記ｐ型結晶シリコン基板は、該ｐ型結晶シリコン基板よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層を前記凹部に有し、前記アルミニウム電極は、前記ｐ型結晶シリコン基板の凹部に沿って窪んでいる。
【００１０】
ここに開示する光電変換素子の製造方法は、片面にｎ型拡散層が形成されたｐ型結晶シリコン基板を準備する工程と、前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面とは反対側の面に、パッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を覆ってアルミニウム膜を形成する工程と、前記アルミニウム膜を焼成する工程と、前記アルミニウム膜を除去する工程と、前記除去工程後に、前記開口部を覆って、アルミニウム電極を形成する工程と、前記アルミニウム電極を焼成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記の光電変換素子の構成によれば、ｐ型結晶シリコン基板は凹部を有する。アルミニウム電極は、この凹部に沿って形成されている。このアルミニウム電極が焼成されて、凹部から等方的にアルミニウムが拡散されることにより、凹部には均質な高濃度ｐ型拡散層が形成されている
【００１２】
均質な高濃度ｐ型拡散層により、少数キャリアに対する十分な障壁効果が得られる。また、十分な反転層抑制効果が得られる。さらに、より良好なオーミック接触が得られる。そのため、変換効率が向上する。
【００１３】
上記の光電変換素子の製造方法によれば、アルミニウム膜を焼成する工程によって、ｐ型結晶シリコン基板とアルミニウム膜とが接する部分に、アルミニウムとシリコンとの合金層が形成される。その後、アルミニウム膜を除去する工程において、合金層も除去される。これにより、ｐ型結晶シリコン基板に凹部が形成される。続いて、凹部に接してアルミニウム電極が形成される。
【００１４】
このアルミニウム電極を焼成することにより、凹部からアルミニウムがｐ型結晶シリコン基板へ拡散する。凹部からアルミニウムを拡散させることによって、平坦な面から拡散させる場合と比較して、より等方的にアルミニウムをｐ型結晶シリコン基板へ拡散させることができる。したがって、均質な高濃度ｐ型拡散層が得られ、光電変換素子の変換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる光電変化素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる光電変化素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図３（ｄ）を拡大して示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子の製造方法を、模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる光電変換素子１の構成を模式的に示す断面図である。光電変換素子１は、ｐ型結晶シリコン基板（以下、基板という）１０、反射防止膜２０、裏面パッシベーション膜３０、裏面電極４３、受光面電極５０、および合金層６１を備える。
【００１８】
基板１０は、単結晶基板であっても良く、多結晶基板であっても良い。基板１０の比抵抗は、特に限定されないが、例えば、０．１〜１．０Ωｃｍである。基板１０の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１００〜３００μｍである。より好ましくは、１００〜２００μｍである。
【００１９】
基板１０の片方の表面には、ランダムなピラミッド型の凹凸からなるテクスチャ構造１０ａが形成されている。テクスチャ構造１０ａは、光の反射を低減するとともに基板１０に入射した光を閉じ込めて、光の利用率を高める。
【００２０】
以下では、基板１０の、テクスチャ構造１０ａが形成されている側の面を受光面、反対側の面を裏面と呼んで参照する。
【００２１】
基板１０の受光面側の表面には、ｎ型拡散層１１が形成されている。ｎ型拡散層１１は、基板１０のバルク領域とｐｎ接合を形成する。ｎ型拡散層１１のドーパント濃度は、特に限定されないが、例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３である。
【００２２】
ｎ型拡散層１１を覆って、反射防止膜２０が形成されている。反射防止膜２０として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および炭化ケイ素等の膜が用いられる。特に、窒化ケイ素膜が好適に用いられる。反射防止膜２０の厚さは、特に限定されないが、例えば、５〜１００ｎｍである。
【００２３】
基板１０の受光面側には、受光面電極５０が形成されている。受光面電極５０は、反射防止膜２０を貫通して、ｎ型拡散層１１と接している。受光面電極５０は、銀粉末等を含む導電性ペーストを焼成したものであり、一般的には縞状（ライン状）に形成される。受光面電極５０の厚さは特に限定されないが、例えば０．５〜５０μｍである。図１は模式図であって簡略化しているが、受光面電極５０の一本あたりの幅は５０〜１００μｍで、０．５〜２．０ｍｍピッチで基板１０の受光面の全面にわたって形成されている。図１には図示していないが、光電変換素子１は、受光面電極５０に直交して、複数の受光面電極５０と接するように形成されたメイン電極（バスバー）を備えていても良い。
【００２４】
基板１０の裏面の全面（後述する開口部３０ｂを除く）を覆って、裏面パッシベーション膜３０が形成されている。裏面パッシベーション膜３０は、裏面での光生成キャリアの再結合を抑制し、光電変換素子１の変換効率を高める。裏面パッシベーション膜３０として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、および炭化ケイ素等の膜が用いられる。特に、窒化ケイ素が好適に用いられる。裏面パッシベーション膜３０の厚さは、特に限定されないが、例えば、５０〜１５０ｎｍである。
【００２５】
さらに、裏面パッシベーション膜３０を覆って、裏面電極４３が全面に形成されている。裏面電極４３は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼成したものである。裏面電極４３の厚さは特に限定されないが、０．５〜４０μｍである。
【００２６】
裏面パッシベーション膜３０には、一定間隔で複数の開口部３０ｂが形成されている。図１は模式図であって簡略化しているが、開口部３０ｂは、例えば１５０μｍ×１５０μｍの正方形であって、基板全面に、１ｍｍ程度の間隔で縦横にわたって形成されている。
【００２７】
裏面電極４３は、開口部３０ｂを介して、基板１０と接している。開口部３０ｂの大きさ（面積）は、裏面電極４３と基板１０との導通を安定的に確保できる範囲で、小さい方が好ましい。広い面積をパッシベーション膜３０で覆った方が、より高いパッシベーション効果が得られるためである。開口部３０ｂの一辺の長さは、好ましくは２００μｍ以下である。
【００２８】
基板１０の、裏面電極４３と接している部分には、基板１０の裏面からおおよそ３０〜４０μｍ窪んだ凹部１０ｂが形成されている。基板１０の、凹部１０ｂの周縁部には、アルミニウム‐シリコンからなる合金層６１が形成されている。さらに、凹部１０ｂおよび合金層６１の近傍に、高濃度ｐ型拡散層１３が形成されている。高濃度ｐ型拡散層１３の厚さは、おおよそ１０μｍ程度である。
【００２９】
高濃度ｐ型拡散層１３のドーパント濃度は、基板１０のドーパント濃度よりも高く、例えば、１０１９〜１０２０ｃｍ−３である。
【００３０】
高濃度ｐ型拡散層１３は、少数キャリアに対する障壁電界を生じさせて多数キャリアの収集効率を向上させる、局所的なＢＳＦとして機能する。また、反転層によるリーク電流の発生を防止する。
【００３１】
本実施形態では、裏面電極４３を裏面側全面にわたって形成している。しかし、裏面電極４３は、開口部３０ｂに対応する部分にのみ形成されていても良い。
【００３２】
［光電変換素子１の製造方法］
以下、図２〜図５を参照して、光電変換素子１の製造方法を説明する。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、基板１０を準備する。基板１０は、既述のように、単結晶基板であっても良く、多結晶基板であっても良い。基板１０は、単結晶または多結晶シリコンのインゴットから、１００〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍの厚さにスライスされたものである。以下の工程に先立って、基板１０を酸溶液等に浸漬し、スライスによって形成されたダメージ層を取り除く処理を行っておいても良い。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、基板１０の一方の面（受光面）にテクスチャ構造１０ａを形成する。テクスチャ構造１０ａは、基板１０の表面を、アルカリ溶液等によってウェットエッチングすることで形成される。基板１０が多結晶シリコンである場合には、テクスチャ構造１０ａは、ＲＩＥ等のドライエッチングプロセスによって形成することができる。
【００３５】
図２（ｃ）に示すように、基板１０の受光面にｎ型拡散層１１を形成する。ｎ型拡散層１１は、ｎ型のドーパントを含む雰囲気下で基板１０を熱処理することによって形成することができる。例えば、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を含む雰囲気下で、７００〜１０００℃で熱処理することで形成することができる。この場合、基板１０の表裏の主面および側面のすべてに拡散層が形成される。受光面のみにｎ型拡散層１１を残すためには、受光面をレジストで覆って、不要な拡散層をエッチングで除去すれば良い。また、受光面にも、不要なリンガラス層が形成される場合があるため、これを除去するためのエッチングを行っても良い。
【００３６】
ｎ型拡散層１１の形成方法としては上記の他、ｎ型ドーパント源を基板１０の受光面側に形成し、熱処理によってドーパントを基板１０に拡散させる方法がある。ｎ型ドーパント源は、ＣＶＤ等によって基板１０上に積層して形成しても良いし、ｎ型ドーパントを含むペーストを基板１０に塗布して形成しても良い。
【００３７】
図２（ｄ）に示すように、ｎ型拡散層１１を覆って、反射防止膜２０を形成する。反射防止膜２０の厚さは、例えば、５〜１００ｎｍである。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、基板１０の裏面に裏面パッシベーション膜３０を形成する。裏面パッシベーション膜３０の厚さは、５０〜１５０ｎｍである。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、裏面パッシベーション膜３０に開口部３０ａを形成する。開口部３０ａは、例えばフォトリソグラフィによって開口部３０ａを形成する部分以外を覆うレジストを形成し、このレジストをマスクとして、裏面パッシベーション膜３０をエッチングすることによって得られる。開口部３０ａは、他に、レーザ光によって形成することもできる。
【００４０】
開口部３０ａを形成するより好適な方法として、エッチングペーストを用いる方法がある。エッチングペーストとは、エッチング成分としてリン酸、フッ化水素、フッ化アンモニウムおよびフッ化水素アンモニウム等を含み、水、有機溶媒および増粘剤を混合したものである。エッチングペーストを、スクリーン印刷法等によって塗布し、加熱することによって、裏面パッシベーション膜３０に開口部３０ａを形成することができる。
【００４１】
開口部３０ａの大きさは、次工程で形成するアルミニウムペースト４０（図３（ｃ）参照）が流動して、基板１０と十分に接触できるだけの大きさが必要である。一方で、裏面パッシベーション膜３０が基板１０を覆う面積が大きいほど、パッシベーション効果は高まるので、開口部３０ａの大きさは小さいことが好ましい。また、後の工程において、基板１０と、開口部３０ａを介して接触させたアルミニウムペースト４０とを反応させるが、開口部３０ａの大きさが小さいほど、この反応が強くなる。この点でも、開口部３０ａの大きさは小さいことが好ましい。開口部３０ａの一辺の長さは、例えば１００μｍである。
【００４２】
図３（ｃ）に示すように、開口部３０ａを覆って、アルミニウムペースト４０を形成する。アルミニウムペースト４０は、アルミニウム粉末、水、有機溶媒および増粘剤等を混合したものである。アルミニウムペースト４０は、スクリーン印刷法等によって、開口部３０ａに対応する位置に形成される。アルミニウムペースト４０は、少なくとも開口部３０ａを覆う大きさに形成される。好ましくは、形成時の位置ずれを考慮して、開口部３０ａよりも一回り大きく形成される。アルミニウムペースト４０の大きさは、例えば、一辺の長さ（あるいは直径）が３００μｍである。アルミニウムペースト４０の厚さは、例えば３０〜４０μｍである。
【００４３】
アルミニウムペースト４０を形成後、１００〜４００℃で乾燥させる。その後、図３（ｄ）に示すように、アルミニウムペースト４０を焼成してアルミニウム膜４１とする。焼成は、例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。
【００４４】
このとき、基板１０の、アルミニウム膜４１（アルミニウムペースト４０）と接している部分では、アルミニウムペースト４０中のアルミニウムと基板１０中のシリコンとが反応し、アルミニウム‐シリコンの合金層６０が形成される。合金層６０の厚さは３０〜４０μｍである。アルミニウムとシリコンとの反応は、基板１０の深さ方向（図３の上下方向）で主に進行するが、基板１０の面内方向（図３の左右方向）にも若干進行する。そのため、合金層６０の面積は、開口部３０ａよりも大きい。合金層６０が形成される際、裏面パッシベーション膜３０の一部も除去され、開口部３０ａは、口径が開口部３０ａよりも若干大きい開口部３０ｂとなる。
【００４５】
アルミニウムペースト４０の焼成時にはさらに、ｐ型のドーパントであるアルミニウムが、アルミニウムペースト４０および合金層６０から基板１０へ拡散する。これにより、合金層６０の近傍に、高濃度ｐ型拡散層１２が形成される。高濃度ｐ型拡散層１２の厚さは、約１０μｍである。
【００４６】
図４は、図３（ｄ）を拡大して示した図である。アルミニウムと基板１０中のシリコンとの反応は、開口部３０ａを介して基板１０の裏面に接して形成されたアルミニウムペースト４０と基板１０中のシリコンとの間で起こる。そのため、上述のように、アルミニウムとシリコンとの反応は、基板１０の深さ方向（図４の上下方向）で主に進行する。同様に、アルミニウムは、基板１０の深さ方向に主に拡散する。すなわち、基板１０の深さ方向には、比較的深くまで拡散するが、基板１０の面内方向には、あまり拡散しない。
【００４７】
これにより、高濃度ｐ型拡散層１２の厚さが不均一になる。特に図４において一点鎖線で囲った領域Ｓ１において、高濃度ｐ型拡散層１２が十分に形成されない場合がある。その場合、少数キャリアに対する障壁効果が十分に得られない。また、裏面パッシベーション膜３０が窒化ケイ素膜である場合に、反転層抑制効果が十分に得られない。
【００４８】
本実施形態では、図４からさらに以下の工程を経て、光電変換素子１を完成させる。
【００４９】
アルミニウム膜４１および合金層６０を、塩酸によってエッチングして除去する。これにより、図５（ａ）に示すように、基板１０に凹部１０ｂが形成される。凹部１０ｂの大きさは、合金層６０の大きさと同じである。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、裏面パッシベーション膜３０および基板１０の凹部１０ｂを覆って、全面に、アルミニウム膜４２を形成する。アルミニウム膜４２は、開口部３０ｂを介して、基板１０の凹部１０ｂと接触している。
【００５１】
アルミニウム膜４２は、アルミニウムペースト４０（図３（ｃ）を参照）またはアルミニウム膜４１（図３（ｄ）、図４を参照）と異なり、均一な厚さとすることが好ましい。図４のように、アルミニウム膜４１が突出した形状であると、後の工程において、アルミニウムと基板１０との熱収縮率の違い等により、基板１０が割れる場合があるためである。これは、基板１０の厚さを、薄くした場合に特に問題となる。均一な厚さのアルミニウム膜４２を形成する方法として、蒸着またはスパッタリングが挙げられる。アルミニウム膜４２の厚さは、例えば０．５〜４０μｍである。このようにアルミニウム膜４２を形成した場合、アルミニウム膜４２は、凹部１０ｂに沿って窪んだ構造となる。
【００５２】
図５（ｃ）に示すように、アルミニウム膜４２を焼成して、裏面電極４３とする。焼成は例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。
【００５３】
このとき、基板１０の、裏面電極４３（アルミニウム膜４２）と接している部分では、アルミニウム膜４２中のアルミニウムと基板１０中のシリコンとが反応する。これにより、凹部１０ｂの周縁部には、アルミニウム‐シリコンからなる合金層６１が形成される。さらに、合金層６１の近傍にも新たに高濃度ｐ型拡散層が形成される。これにより、凹部１０ｂの周囲全体にわたって高濃度ｐ型拡散層１３が形成される。高濃度ｐ型拡散層１３の厚さはおおよそ約１０μｍである。
【００５４】
最後に、図５（ｄ）に示すように、受光面側に受光面電極５０を形成する。受光面電極５０を形成するために、まず、銀粉末等の導電性微粒子、ガラス粉末と、水、有機溶媒、および増粘剤等を混合した導電ペーストを、スクリーン印刷法等により反射防止膜２０の上に形成する。そして、これを焼成する。焼成は例えば、６００〜９００℃で、１〜３００秒間行う。このとき、導電ペーストに混合されたガラス粉末の作用によって、受光面電極５０が反射防止膜２０を破って、受光面電極５０と基板１０のｎ型拡散層１１とが接触する。
【００５５】
上記では、いわゆるファイヤースルーと呼ばれる手法で受光面電極５０を形成した。しかし、ファイヤースルーを用いずに受光面電極５０を形成しても良い。すなわち、反射防止膜２０に開口部を形成した後、受光面電極５０を形成しても良い。
【００５６】
以上、本実施形態にかかる光電変換素子１の構成および製造方法について説明した。
【００５７】
再び図１を参照して、光電変換素子１の構成による効果を述べる。本実施形態にかかる光電変換素子１の構成によれば、基板１０は凹部１０ｂを有する。裏面電極４３は、この凹部１０ｂに沿って形成されている。この裏面電極４３が焼成されて、凹部１０ｂから等方的にアルミニウムが拡散されることにより、凹部１０ｂには均質な高濃度拡散層１３が形成されている。
【００５８】
図１では、凹部１０ｂは、断面が円弧状に形成されている。しかしながら、凹部１０ｂは、基板１０の結晶方位などによって、様々な形状を取り得る。しかし、凹部１０ｂがどのような形状であっても、平坦な面からアルミニウムを拡散させた場合と比較して、高濃度ｐ型拡散層１３を均質に形成することができる。
【００５９】
均質な高濃度ｐ型拡散層１３が得られれば、少数キャリアに対する十分な障壁効果が得られる。また、十分な反転層抑制効果が得られる。さらに、より良好なオーミック接触が得られる。そのため、変換効率が向上する。
【００６０】
また、本実施形態にかかる光電変換素子１の製造方法によれば、アルミニウムペースト４０を焼成する工程によって、基板１０とアルミニウムペースト４０とが接する部分に、アルミニウムとシリコンとの合金層６０が形成される。その後、アルミニウム膜４１を除去する工程において、合金層６０も除去される。これにより、基板１０に凹部１０ｂが形成される。続いて、凹部１０ｂに接してアルミニウム膜４２が形成される。
【００６１】
このアルミニウム膜４２を焼成することにより、凹部１０ｂからアルミニウムが拡散する。平坦な面から拡散させる場合と比較して、凹部１０ｂから拡散させることによって、より等方的にアルミニウムを基板１０へ拡散させることができる。したがって、均質な高濃度ｐ型拡散層１３が得られ、光電変換素子１の変換効率が向上する。
【００６２】
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法として産業上の利用が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 光電変換素子、１０ ｐ型結晶シリコン基板、１０ａ テクスチャ構造、１０ｂ 凹部、１１ ｎ型拡散層、１２，１３ 高濃度ｐ型拡散層、２０ 反射防止膜、３０ 裏面パッシベーション膜、３０ａ，３０ｂ 開口部、４０ アルミニウムペースト、４１，４２ アルミニウム膜、４３ 裏面電極、５０受光面電極、６０，６１ 合金層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面にｎ型拡散層が形成され、前記片面と反対側の面に凹部を有するｐ型結晶シリコン基板と、
前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部と対応する位置に開口部を有するパッシベーション膜と、
前記開口部を介して前記凹部と接するように形成されたアルミニウム電極とを備え、
前記ｐ型結晶シリコン基板は、該ｐ型結晶シリコン基板よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層を前記凹部に有し、
前記アルミニウム電極は、前記ｐ型結晶シリコン基板の凹部に沿って窪んでいる、光電変換素子。
【請求項２】
前記開口部の一辺の長さは、２００μｍ以下である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記パッシベーション膜は、窒化ケイ素膜である、請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコン基板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型単結晶シリコン基板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
片面にｎ型拡散層が形成されたｐ型結晶シリコン基板を準備する工程と、
前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面とは反対側の面に、パッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を覆ってアルミニウム膜を形成する工程と、
前記アルミニウム膜を焼成する工程と、
前記アルミニウム膜を除去する工程と、
前記除去工程後に、前記開口部を覆って、アルミニウム電極を形成する工程と、
前記アルミニウム電極を焼成する工程とを備える、光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記アルミニウム電極はスパッタリングまたは蒸着により形成される、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記開口部の一辺の長さは、２００μｍ以下である、請求項６または７に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記パッシベーション膜は、窒化ケイ素膜である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコン基板である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型単結晶シリコン基板である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１】
片面にｎ型拡散層が形成され、前記片面と反対側の面に凹部を有するｐ型結晶シリコン基板と、
前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面と反対側の面に接して形成され、前記凹部と対応する位置に開口部を有するパッシベーション膜と、
前記開口部を介して前記凹部と接するように形成されたアルミニウム電極とを備え、
前記ｐ型結晶シリコン基板は、該ｐ型結晶シリコン基板よりもドーパント濃度の高い高濃度ｐ型拡散層を前記凹部に有し、
前記アルミニウム電極は、前記ｐ型結晶シリコン基板の凹部に沿って窪んでいる、光電変換素子。
【請求項２】
前記開口部の一辺の長さは、２００μｍ以下である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記パッシベーション膜は、窒化ケイ素膜である、請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコン基板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型単結晶シリコン基板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
片面にｎ型拡散層が形成されたｐ型結晶シリコン基板を準備する工程と、
前記ｐ型結晶シリコン基板の前記片面とは反対側の面に、パッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を覆ってアルミニウム膜を形成する工程と、
前記アルミニウム膜を焼成する工程と、
前記アルミニウム膜を除去する工程と、
前記除去工程後に、前記開口部を覆って、アルミニウム電極を形成する工程と、
前記アルミニウム電極を焼成する工程とを備える、光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記アルミニウム電極はスパッタリングまたは蒸着により形成される、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記開口部の一辺の長さは、２００μｍ以下である、請求項６または７に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記パッシベーション膜は、窒化ケイ素膜である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型多結晶シリコン基板である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ｐ型結晶シリコン基板は、ｐ型単結晶シリコン基板である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１５２５６（Ｐ２０１３−１１５２５６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０６４２（Ｐ２０１１−２６０６４２）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]