光電轉換元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及將光轉換成電的光電轉換元件相關。
【背景技術】
[0002] W往，公知了通過對單晶娃基板（100)面進行各向異性蝕刻來形成由（111)面引 起的金字塔形狀的凹凸構造的光限制構造。根據該光限制構造，娃基板的表面的反射率降 低，所W能夠增加短路電流。
[0003] 在日本特開2011-77240號公報中，記載了具備第1導電類型的單晶娃基板、在該 單晶娃基板表面隔著本征非晶娃層而形成的另一導電類型的非晶娃層、W及在該非晶娃層 上形成的透明導電膜的光伏發電裝置。在該光伏發電裝置中，關于單晶娃基板的設置有非 晶娃層的表面，W與近似直線的標準偏差低于1.Onm的方式來規定表面的凹凸。
【發明內容】
[0004] 在娃晶體系的光電轉換元件中，由于表面的懸空鍵而少數載流子的壽命變短。因 此，在娃基板的表面形成純化膜，抑制在表面的少數載流子的煙滅。 陽〇化]另一方面，如果在上述的凹凸構造上形成純化膜，則在凹部附近對純化膜施加強 的應力，純化的效果降低。
[0006] 本發明的目的在于，提供一種通過使具有金字塔形狀的凹凸構造的受光面均勻地 純化來提高轉換效率的光電轉換元件。
[0007] 此處公開的光電轉換元件是將光轉換成電的光電轉換元件，具備至少在一個面形 成有包括多個傾斜面的凹凸構造的娃基板。在與夾著所述凹凸構造的凹部且相鄰的2個傾 斜面相交的線垂直的剖面中，在將所述2個傾斜面中的一方的切線與所述凹部的最深部的 切線相交的點、和所述2個傾斜面中的另一方的切線與所述凹部的最深部的切線相交的點 之間的距離設為底部寬度時，所述底部寬度為20nmW上。
[0008] 根據上述的結構，通過將底部寬度設為20nmW上，能夠緩和從夾著凹部地相鄰的 2個傾斜面施加的應力。因此，能夠在具有金字塔形狀的凹凸構造的受光面形成均勻的純化 膜，能夠提高光電轉換元件的轉換效率。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示意地示出本發明的第1實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0010] 圖2是示意地示出娃基板的凹凸構造的俯視圖。
[0011] 圖3是沿著圖2的III-III線的剖視圖，并且是凹部附近的剖面的TEM像。
[0012] 圖4是用于說明底部寬度化的不意圖。
[0013] 圖5是用于說明底部寬度化的示意圖，并且是示出在凹部沒有平坦部分的情況的 圖。
[0014] 圖6A是用于說明本發明的第1實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0015] 圖6B是用于說明本發明的第I實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0016] 圖6C是用于說明本發明的第1實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0017] 圖抓是用于說明本發明的第1實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。 陽0化]圖7是在底部寬度化低于20皿的情況下的凹部附近的剖面的TEM像。
[0019] 圖8是圖7中的區域A的放大圖。
[0020] 圖9是示出本發明的第2實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0021] 圖10是示出本發明的第3實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0022] 圖IlA是用于說明本發明的第3實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0023] 圖IlB是用于說明本發明的第3實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0024] 圖IlC是用于說明本發明的第3實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0025] 圖12是示出本發明的第4實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0026] 圖13是示出本發明的第5實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0027] 圖14是示出本發明的第6實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0028] 圖15是從背面側觀察本發明的第6實施方式的光電轉換元件的俯視圖。
[0029] 圖16A是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0030] 圖16B是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0031] 圖16C是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0032] 圖1抓是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0033] 圖16E是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0034] 圖16F是用于說明本發明的第6實施方式的光電轉換元件的制造方法的一個例子 的圖。
[0035] 圖17是示出本發明的第7實施方式的光電轉換元件的概略結構的剖視圖。
[0036] 圖18是實施例1的光電轉換元件的凹凸構造的凹部附近的剖面TEM像。
[0037] 圖19是比較例1的光電轉換元件的凹凸構造的凹部附近的剖面TEM像。
[0038] 圖20是示出反射率與底部寬度化的關系的示圖。
[0039] 圖21是示出短路電流密度Jsc與底部寬度化的關系的示圖。
[0040] 圖22是示出載流子壽命與底部寬度化的關系的示圖。
[0041] 圖23是示出開路電壓Voc與底部寬度化的關系的示圖。
[0042] 圖24是示出串聯電阻Rs與底部寬度化的關系的示圖。
[0043] 圖25是示出轉換效率n與底部寬度化的關系的示圖。
[0044] 圖26是放大地示出圖25的一部分的圖。
[0045] 圖27是示出傾斜角a與底部寬度化的關系的示圖。
[0046] 圖28是示出本實施方式的光電轉換模塊的結構的一個例子的概略圖。
[0047] 圖29是示出本實施方式的太陽能發電系統的結構的一個例子的概略圖。
[0048] 圖30是示出圖29所示的光電轉換模塊陣列的結構的一個例子的概略圖。
[0049] 圖31是示出本實施方式的太陽能發電系統的結構的另一個例子的概略圖。
[0050] 圖32是示出本實施方式的太陽能發電系統的結構的另一個例子的概略圖。
[0051] 圖33是示出本實施方式的太陽能發電系統的結構的另一個例子的概略圖。
【具體實施方式】
[0052] W下，參照附圖，詳細說明本發明的實施方式。對圖中相同或者相當的部分，附加 相同符號而不重復其說明。此外，為了容易理解說明，在W下參照的附圖中，簡化或者示意 化地示出結構，或者省略一部分的結構部件。另外，各圖所示的結構部件間的尺寸比不一定 表示實際的尺寸比。 陽〇5引[第1實施方式]
[0054] 圖1是示意地示出本發明的第1實施方式的光電轉換元件1的結構的剖視圖。光 電轉換元件1具備娃基板101、半導體層102和103、透明導電膜104和105、W及電極106 和107。下面，將電極106W及107的厚度方向稱為Z方向，將與Z方向垂直的平面（xy平 面）稱為基準面。 陽化日]娃基板101是導電類型為n型的單晶基板。娃基板101的厚度例如是80~200ym。 娃基板101的電阻率例如是1~4Qcm。
[0056] 在娃基板101的兩面，形成了由多個傾斜面IOla構成的凹凸構造TX。凹凸構造 TX降低娃基板101的表面反射率。光電轉換元件1通過凹凸構造TX，能夠獲取更多的光。
[0057] 在娃基板101的入射光的一側的面（W下，稱為受光面），依次形成了半導體層 102、透明導電膜104、W及電極106。在娃基板101的另一個面（W下，稱為背面），依次形 成了半導體層103、透明導電膜105、W及電極107。
[0058] 半導體層102包括i型非晶質膜102i、W及n型非晶質膜10化。i型非晶質膜 102iW及n型非晶質膜10化覆蓋娃基板101的受光面地依次形成。同樣地，半導體層103 包括i型非晶質膜103i、W及P型非晶質膜10化。i型非晶質膜103iW及P型非晶質膜 10化覆蓋娃基板101的背面地依次形成。
[0059] i型非晶質膜102iW及103i是實質上本征的、含有氨的非晶質半導體的膜。此 夕F，在本說明書中，設為在非晶質半導體中包括微晶半導體。微晶半導體是指在非晶質半導 體中析出的半導體晶體的平均粒徑為1~50nm的半導體。
[0060] i型非晶質膜102iW及103i是例如i型非晶娃、i型非晶娃錯、i型非晶質錯、i 型非晶質碳化娃、i型非晶質氮化娃、i型非晶質氧化娃、i型非晶娃碳氧化物等的膜。i型 非晶質膜l〇2iW及103i的厚度例如是幾A~25nm。
[0061] n型非晶質膜10化是導電類型為n型的、含有氨的非晶質半導體的膜。n型非晶 質膜10化例如含有憐來作為滲雜物。滲雜物濃度為例如1Xl〇is~1X1021畑13。n型非晶 質膜10化是例如n型非晶娃、n型非晶娃錯、n型非晶質錯、n型非晶質碳化娃、n型非晶質 氮化娃、n型非晶質氧化娃、n型非晶娃碳氧化物等的膜。n型非晶質膜10化的厚度例如是 2 ~SOnniD
[0062] P型非晶質膜10化是導電類型為P型的、含有氨的非晶質半導體的膜。P型非晶 質膜10化例如含有棚來作為滲雜物。滲雜物濃度為例如1Xl〇is~1X102Icm3。P型非晶 質膜10化是例如P型非晶娃、P型非晶娃錯、P型非晶質錯、P型非晶質碳化娃、P型非晶質 氮化娃、P型非晶質氧化娃、P型非晶娃碳氧化物等的膜。P型非晶質膜10化的厚度例如是 2 ~50nm。
[0063] i型非晶質膜102iW及103i如后面所述，作為娃基板101的純化膜發揮功能。因 此，光電轉換元件1優選具備i型非晶質膜l〇2iW及103i。但是，光電轉換元件1也可W 不具備i型非晶質膜102iW及103i。
[0064] 半導體層102優選是i型非晶娃與n型非晶娃的組合。另外，半導體層103優選 是i型非晶娃與P型非晶娃的組合。
[0065] 透明導電膜104覆蓋半導體層102地形成。透明導電膜105覆蓋半導體層103地 形成。透明導電膜104W及105是例如透明導電性氧化物（TC0,TransparentConductive Oxide)。透明導電膜104W及105的厚度例如是50~lOOnm。
[0066] 此外，作為透明導電膜104W及105,優選采用銅錫氧化物（口0=IndiumTin Oxide)、Sn〇2、或者化0。
[0067] 在透明導電膜104上形成電極106,在透明導電膜105上形成電極107。電極106 W及107例如是揉進了銀粉末等導電性填充物的樹脂組成物。
[0068] 圖2是示意地示出娃基板101的凹凸構造TX的俯視圖。 W例凹凸構造TX包括多個凸部TXa。在圖2所示的例子中，凸部TXa分別具有由4個 傾斜面IOla構成的金字塔形狀。運樣的凹凸構造TX如后面所述，例如能夠通過對單晶娃 基板（100)面進行各向異性蝕刻來形成。根據該方法，形成由（111)面引起的相互對稱的 傾斜面101a。
[0070] 此外，圖2的凹凸構造TX只不過是示