光电转换装置的制造方法

光电转换装置的制造方法
【专利摘要】提供一种光电转换装置，能够抑制p层或者n层的掺杂物向相邻的层扩散。光电转换装置(1)具备硅基板(10)、形成于硅基板(10)的一个面并且实质上是本征的本征非晶质层(11)以及形成于本征非晶质层(11)上的第1导电类型非晶质层(12)。第1导电类型非晶质层(12)包括第1浓度层(121)和层叠于第1浓度层(121)的第2浓度层(122)。第2浓度层(122)的掺杂物浓度是8×1017cm?3以上且低于第1浓度层的掺杂物浓度。
【专利说明】
光电转换装置
技术领域
[0001] 本发明设及将光转换成电的光电转换装置。此外，本说明书中的光电转换装置是 指包括光电转换元件、使用光电转换元件的光电转换模块、具备光电转换模块的太阳光发 电系统的广义概念下的装置。
【背景技术】
[0002] W往，已知在pn结部配置有本征非晶质层的光电转换元件的结构。
[0003] 在日本特开2002-76409号公报中，公开了在具有相互相反导电类型的关系的晶系 半导体基板与非晶质半导体膜的接合部插入了薄膜的本征非晶质半导体膜的光电动势装 置。在该光电动势装置中，本征非晶质半导体膜的光学带隙在与非晶质半导体膜相接的一 侧变宽。

【发明内容】

[0004] 配置于pn结部的本征非晶质层抑制在pn结中生成复合能级。然而，有时由于制造 工序中的热工艺等，P层或者η层的渗杂物向相邻的本征非晶质层、电极扩散。如果渗杂物扩 散到本征非晶质层、电极，则复合能级增加，转换效率下降。另一方面，如果为了抑制渗杂物 的扩散而在运些层之间配置氮化膜、氧化膜，则短路电流下降，转换效率反而下降。
[0005] 本发明的目的在于，提供一种能够抑制Ρ层或者η层的渗杂物向相邻的层扩散的光 电转换装置。
[0006] 此处公开的光电转换装置具备:娃基板;本征非晶质层，形成于娃基板的一个面， 并且实质上是本征的；W及第1导电类型非晶质层，形成于本征非晶质层上。第1导电类型非 晶质层包括第1浓度层W及层叠于第1浓度层的第2浓度层。第2浓度层的渗杂物浓度是8Χ l〇i7cnf3W上且低于第1浓度层的渗杂物浓度。
[0007] 根据上述结构，光电转换装置具备娃基板和第1导电类型非晶质层。在娃基板与第 1导电类型非晶质层之间形成本征非晶质层。本征非晶质层抑制在娃基板与第1导电类型非 晶质层的接合部生成复合能级。第1导电类型非晶质层包括层叠于第1浓度层的第2浓度层。 第2浓度层的渗杂物浓度低于第1浓度层的渗杂物浓度。通过第2浓度层，能够抑制渗杂物从 第1浓度层向其他层扩散。另外，通过将第2浓度层的渗杂物浓度设为8Xl〇i7cnf3W上，能够 抑制形状因子下降。由此，能够提高光电转换装置的转换效率。
[000引此处公开的其他光电转换装置具备:娃基板;本征非晶质层，形成于娃基板的一个 面，并且实质上是本征的；W及第1导电类型非晶质层，形成于本征非晶质层上。第1导电类 型非晶质层包括第1浓度层W及层叠于第1浓度层的第2浓度层。第1导电类型非晶质层的导 电类型是P型，第2浓度层含有P型渗杂物和η型渗杂物。
[0009]根据上述结构，光电转换装置具备娃基板和第1导电类型非晶质层。在娃基板与第 1导电类型非晶质层之间形成本征非晶质层。本征非晶质层抑制在娃基板与第1导电类型非 晶质层的接合部生成复合能级。第1导电类型非晶质层包括层叠于第1浓度层的第2浓度层。 第2浓度层含有p型渗杂物和η型渗杂物。通过第2浓度层，能够抑制渗杂物从第1浓度层向其 他层扩散。由此，能够提高光电转换装置的转换效率。
【附图说明】
[0010] 图1是示意地示出本发明的第1实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0011] 图2Α是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0012] 图2Β是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0013] 图2C是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0014] 图2D是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0015] 图沈是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0016] 图3是示意地示出比较例的光电转换元件的结构的剖视图。
[0017] 图4是对比较例的光电转换元件的Voc与本实施方式的光电转换元件的Voc进行比 较而得到的图。
[0018] 图5是对比较例的光电转换元件的FF与本实施方式的光电转换元件的FF进行比较 而得到的图。
[0019] 图6是示出改变p^层的渗杂物(棚)浓度时的光电转换元件的Voc、FF和VocXFF的 变化的图表。
[0020] 图7是示意地示出第1实施方式的变形例的光电转换元件的结构的剖视图。
[0021 ]图8是示意地示出第1实施方式的其他变形例的光电转换元件的结构的剖视图。
[0022] 图9是示意地示出本发明的第2实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0023] 图10是示意地示出本发明的第3实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0024] 图11是示意地示出本发明的第3实施方式的变形例的光电转换元件的结构的剖视 图。
[0025] 图12是示意地示出本发明的第4实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0026] 图13A是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0027] 图13B是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0028] 图13C是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0029] 图13D是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0030] 图13E是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0031] 图13F是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0032] 图13G是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0033] 图14是示意地示出本发明的第4实施方式的变形例的光电转换元件的结构的剖视 图。
[0034] 图15A是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0035] 图15B是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0036] 图15C是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0037] 图15D是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0038] 图15E是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0039] 图15F是用于说明光电转换元件的制造方法的一例的图。
[0040] 图16是示意地示出比较例的光电转换元件的结构的剖视图。
[0041] 图17是从与受光面相反一侧的面观察光电转换元件的俯视图。
[0042] 图18是沿着图17的A-A线而测定出的棚浓度的分布图。
[0043] 图19是示意地示出本发明的第5实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0044] 图20是本实施方式的光电转换元件的pn结部的杂质分布图。
[0045] 图21是比较例的光电转换元件的pn结部的杂质分布图。
[0046] 图22是不照射太阳光时的本实施方式的光电转换元件和比较例的光电转换元件 的IV曲线。
[0047] 图23是对比较例的光电转换元件的FF与本实施方式的光电转换元件的FF进行比 较而得到的图。
[0048] 图24是对比较例的光电转换元件的Voc与本实施方式的光电转换元件的Voc进行 比较而得到的图。
[0049] 图25是对比较例的光电转换元件和本实施方式的光电转换元件的退火后的Voc进 行比较而得到的图。
[0050] 图26是对比较例的光电转换元件和本实施方式的光电转换元件的退火后的FF进 行比较而得到的图。
[0051 ]图27是示出改变了含P的P层的憐浓度时的光电转换元件的FF的变化的图表。
[0052] 图28是示出改变了含P的P层的憐浓度时的光电转换元件的Voc的变化的图表。
[0053] 图29是示意地示出本发明的第6实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0054] 图30是示意地示出本发明的第7实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0055] 图31是示意地示出本发明的第8实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0056] 图32是示意地示出本发明的第9实施方式的光电转换元件的结构的剖视图。
[0057] 图33是示意地示出本发明的第9实施方式的变形例的光电转换元件的结构的剖视 图。
[0058] 图34是示出本实施方式的光电转换模块的结构的一例的概略图。
[0059] 图35是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的一例的概略图。
[0060] 图36是示出图35所示的光电转换模块阵列的结构的一例的概略图。
[0061] 图37是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的另一例的概略图。
[0062] 图38是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的另一例的概略图。
[0063] 图39是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的另一例的概略图。
【具体实施方式】
[0064] [实施方式]
[0065] W下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。图中对相同或者相当部分附加相同 标号而不重复其说明。此外，为了容易理解说明，在W下参照的附图中，简化或者示意化地 示出结构，或者省略一部分结构部件。另外，各图所示的结构部件间的尺寸比不一定表示实 际的尺寸比。
[0066] [第1实施方式]
[0067] 图1是示意地示出本发明的第1实施方式的光电转换元件1的结构的剖视图。光电 转换元件1具备基板10(娃基板）、本征非晶质层11和13、P型非晶质层12(第1导电类型非晶 质层）、n型非晶质层14(第2导电类型非晶质层）、透明导电膜15(导电膜)和16W及电极17和 18。
[0068] 此外，在本说明书中，设为在非晶质层中也可W包括微晶层。微晶层是在非晶质层 中析出的晶体的平均粒径为1~50nm的层。
[0069] 基板10是导电类型为η型的单晶娃基板。基板10的厚度是例如80~200ym。基板10 的电阻率是例如1~4 Ω cm。在基板10的一个面10a形成有纹理。纹理使基板10的表面反射率 降低。
[0070] 在基板10的面10a，从基板10侧依次形成有本征非晶质层13、n型非晶质层14、透明 导电膜16和电极18。在与面10a相反一侧的面，从基板10侧依次形成有本征非晶质层11、p型 非晶质层12、透明导电膜15和电极17。
[0071] 本征非晶质层11和13是实质上是本征的且含有氨的非晶质半导体的膜。本征非晶 质层11和13例如由i型非晶娃、i型非晶娃错、i型非晶错、i型非晶娃碳化物、i型非晶娃氮化 物、i型非晶娃氧化物、i型非晶娃碳氧化物等构成。本征非晶质层11和13的厚度是例如几 A~25nm。
[0072] η型非晶质层14是导电类型为η型且含有氨的非晶质半导体的膜。η型非晶质层14 例如含有憐(Ρ)来作为渗杂物。η型非晶质层14的渗杂物浓度是例如1 X l〇is~1 X lOWcnf3。!！ 型非晶质层14例如由η型非晶娃、η型非晶娃错、η型非晶错、η型非晶娃碳化物、η型非晶娃氮 化物、η型非晶娃氧化物、η型非晶娃碳氧化物等构成。η型非晶质层14的厚度是例如2~ 50nm〇
[0073] P型非晶质层12是导电类型为P型且含有氨的非晶质半导体的膜。P型非晶质层12 包括被层叠的P层121(第1浓度层)和扩层122(第2浓度层）。在本实施方式中，从基板10侧按 P 一层122、p层121的顺序形成有P层121和扩层122。即，PH122形成于本征非晶质层11之上，P 层121形成于扩层122之上。
[0074] P层121和扩层122例如含有棚(B)来作为渗杂物。P层121与ιΓ层122的渗杂物浓度相 互不同。更具体地说，Ρ?1122的渗杂物浓度是8乂10"(3111-3^上且低于Ρ层m的渗杂物浓度。 口层121的渗杂物浓度是例如1 X X 102icnf3。
[0075] P层121和Ρ?1122由例如P型非晶娃、P型非晶娃错、P型非晶错、P型非晶娃碳化物、 P型非晶娃氮化物、P型非晶娃氧化物、P型非晶娃碳氧化物等构成。P层121和扩层122的厚度 分别是例如2~50nm。
[0076] 透明导电膜15和16是例如透明导电性氧化物（TC0:Transparent Conductive Oxide)，更具体地说，是铜锡氧化物（ΙΤΟ: Indium Tin Oxide)、Sn化或者化0等的膜。透明导 电膜15和16的厚度是例如70~lOOnm。
[0077] 电极17和18是揉进了例如银粉末等导电性填充物的树脂组合物。
[0078] [光电转换元件1的制造方法]
[0079] 参照图2A~图沈，说明光电转换元件1的制造方法的一例。
[0080] 在基板10的面10a形成纹理（图2A)。纹理能够通过例如使用了碱溶液的各向异性 蚀刻而形成。
[0081] 在基板10的面10a形成本征非晶质层13和η型非晶质层14(图2B)。本征非晶质层13 和η型非晶质层14能够通过例如等离子体CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)而形 成。
[0082] 作为本征非晶质层13,例如在基板溫度：130~210°C、出气体流量：0~lOOsccm、 SiH4气体流量:40sccm、压力：40~120Pa、13.56MHz的高频功率密度5~15mW/cm%条件下实 施等离子体CVD，从而能够形成i型非晶娃的膜。
[008；3] 作为η型非晶质层14,例如在基板溫度：170°C、此气体流量:0~100sccm、SiH4气体 流量：40sccm、P曲/出气体流量：40sccm、压力：40Pa、高频功率密度：8.33mW/cm2的条件下实 施等离子体CVD，从而能够形成渗杂了憐(P)的η型非晶娃的膜。此外，P出/出气体表示用出气 体稀释Ρ曲气体而得到的气体，Ρ曲相对于此的浓度能够设为例如1%。代替Ρ曲/此气体，也可 W使用用SiH4气体稀释Ρ出气体而得到的Ρ出/SiH4气体。
[0084] 在与面10a相反一侧的面，依次形成本征非晶质层11和P型非晶质层12(图2C)。本 征非晶质层11和P型非晶质层12例如能够通过等离子体CVD形成。
[0085] 本征非晶质层11的形成条件与本征非晶质层13相同。本征非晶质层11既可W在与 本征非晶质层13相同的条件下进行成膜，也可W在不同的条件下进行成膜。
[00化]作为P型非晶质层12,例如在基板溫度：150~210°C、出气体流量:0~100sccm、SiH4 气体流量：40~500sccm、B抽6/此气体流量:40~250sccm、压力：40~120Pa、高频功率密度：5 ~15mW/cm2的条件下实施等离子体CVD，从而能够形成渗杂了棚(B)的P型非晶娃的膜。此 外，B2也/出气体表示用出气体稀释化也气体而得到的气体。
[0087] P层m与扩层122例如能够通过改变B2H6/出气体的流量而形成。例如在P层m中， 将B2H6/H2气体的流量设为40~250sccm，在ρ-层122中，将B2H6/H2气体的流量设为10~ lOOsccm。
[0088] 在P型非晶质层12之上形成透明导电膜15,在η型非晶质层14之上形成透明导电膜 16(图2D)。作为透明导电膜15和16,例如能够通过如下那样的瓣射形成ΙΤ0的膜。首先，将混 入了 5重量％的511化粉末的1恥〇3粉末的烧结体作为祀而设置于阴极。将基板10配置成与阴 极平行，并对腔室内进行真空排气。进行加热W使基板10的溫度达到180°C，使Ar气体(流 量:200~SOOsccm)与化气体(流量:0~30sccm)的混合气体流过而将腔室内的压力保持于 0.4~1.3Pa，并且对阴极接入0.2~2kW的直流电力而使其放电。
[0089] 在透明导电膜15之上形成电极17,在透明导电膜16之上形成电极18(图2E)。电极 17和18例如能够在通过丝网印刷法来涂敷在环氧树脂中揉进银(Ag)的细粉末而成的Ag膏 之后，在200°C下进行80分钟的烧结而形成。由此，完成光电转换元件1。
[0090] [光电转换元件1的效果]
[0091] 为了说明本实施方式的效果，说明比较例的光电转换元件99。图3是示意地示出光 电转换元件99的结构的剖视图。光电转换元件99是从光电转换元件1的结构中删除了 ρ?Ι 122的结构。
[0092] 光电转换元件99与光电转换元件1同样地，具备形成于基板10与Ρ层121之间并且 实质上是本征的本征非晶质层11。本征非晶质层11使由于基板10与Ρ层121的接合而产生的 界面能级降低，并使光生成载流子的复合降低。
[0093] 然而，在光电转换元件99中，由于形成Ρ层121之后的制造工序中的热工艺等，Ρ层 121的渗杂物有时向相邻的本征非晶质层11扩散。如果渗杂物扩散到本征非晶质层11，则ρη 结中的复合能级增加，开路电压Voc和形状因子FF下降。另一方面，如果为了抑制渗杂物的 扩散而在本征非晶质层11与P层121之间配置氮化膜或者氧化膜，则由于短路电流Jsc的下 降，FF下降。其结果是，转换效率反而下降。
[0094] 根据本实施方式，光电转换元件1具备配置于本征非晶质层11与P层121之间并且 渗杂物浓度比P层m低的扩层122。!^层122抑制渗杂物从P层m向本征非晶质层11扩散。扩 层122使P型非晶质层12的串联电阻几乎不增加。因此，根据本实施方式，能够在维持FF的同 时提高Voc。其结果是，能够提高转换效率。
[0095] 另外，比较例的光电转换元件99在被用作产品的期间，如果受到热，则P层121的渗 杂物也进行扩散而性能劣化。另一方面，在光电转换元件1的情况下，如上所述，能够通过扩 层122抑制渗杂物从P层121向本征非晶质层11扩散。因此，光电转换元件1的耐热性也优良。
[0096] 图4是对比较例的光电转换元件99的Voc与本实施方式的光电转换元件1的Voc进 行比较而得到的图。图5是对光电转换元件99的FF与光电转换元件1的FF进行比较而得到的 图。如图4和图5所示，根据本实施方式，能够在维持FF的同时提高Voc。此外，在光电转换元 件9与光电转换元件1之间，Jsc基本恒定。
[0097] 图6是示出改变p^层122的渗杂物(棚)浓度时的光电转换元件l的Voc、FF和VocX FF的变化的图表。此外，将P层m的渗杂物浓度设为5Χ102%Γ3。此外，图6的纵轴的值是对 Ρ?1122的渗杂物浓度W与Ρ层121的渗杂物浓度相同时的值进行标准化而得到的相对值。 [009引如图6所示，如果ρ-层122的渗杂物浓度是8X10"cm-3W上并且低于Ρ层m的渗杂 物浓度，则能够使Voc XF巧曽加。此外，即使改变扩层122的渗杂物浓度，Jsc也基本恒定，因 此如果Voc X FF增加，则转换11 = Jsc X Voc X FF也增加。即，如果扩层122的渗杂物浓度是8 X l0i7cnf3W上且低于P层121的渗杂物浓度，则能够使转换效率增加。
[0099] 9^1122的渗杂物浓度优选为1 X 102%1^^下。如果1)^层122的渗杂物浓度是1 X 102%r3W下，则能够使转换效率显著增加。扩层122的渗杂物浓度更优选为2X10"cnf 3W 下。
[0100] 另一方面，如果扩层122的渗杂物浓度低于8X10"cnf3,则FF下降，转换效率下降。 因此，p-层122的渗杂物浓度是8X10"cm-3W上。
[0101] W上，说明了本发明的第1实施方式。在上述实施方式中，说明了在基板10的面10a 形成本征非晶质层13和η型非晶质层14的情况。但是，也可W没有本征非晶质层13。另外，也 可W在基板10形成被高浓度的η型载流子扩散而得到的η+层来代替η型非晶质层14。
[0102] 在上述实施方式中，说明了形成有η型非晶质层14的一侧的面是受光面的情况，但 也可W将形成有Ρ型非晶质层12的一侧的面作为受光面。另外，在上述实施方式中，说明了 基板10是单晶娃基板的情况，但基板10也可W是多晶娃基板。
[0103] 在上述实施方式中，说明了基板10的导电类型为η型的情况，但基板10的导电类型 也可W为Ρ型。渗杂物浓度不同的非晶质层(第1浓度层和第2浓度层)形成于Ρ型非晶质层12 和η型非晶质层14中的至少一方即可。
[0104] [第1实施方式的变形例1]
[0105] 图7是示意地示出第1实施方式的变形例的光电转换元件1Α的结构的剖视图。光电 转换元件1Α具备Ρ型非晶质层12Α来代替光电转换元件1的Ρ型非晶质层12。
[0106] Ρ型非晶质层12Α除Ρ层m和扩层122之外，还包括扩层123(第3浓度层）。从基板10 侧按扩层123、p11122、p层121的顺序形成有p层121、pH122和扩层123。
[0107] P层I2l、p1ll22和扩层123的渗杂物浓度相互不同。即，P型非晶质层12A由渗杂物 浓度不同的3个P型非晶质层构成。扩层123的渗杂物浓度与扩层122的渗杂物浓度同样地，是 8 X10"cnf3W上且低于P层m的渗杂物浓度。扩层122的渗杂物与扩层123的渗杂物浓度的 局低关系是任意的。
[0108] 光电转换元件1A能够与光电转换元件1同样地制造。此外，Ρ?1123能够通过与扩层 122相同的方法来形成。
[0109] 根据该变形例，也能够通过p-层122和p-层123来抑制渗杂物从P层121向本征非晶 质层11扩散。因此，光电转换元件1A的转换效率和耐热性优良。此外，在该变形例中，说明了 P型非晶质层12A由渗杂物浓度不同的3个P型非晶质层构成的情况，但P型非晶质层12A也可 W由更多的层构成。
[0110] [第1实施方式的变形例2]
[0111] 图8是示意地示出第1实施方式的其他变形例的光电转换元件1B的结构的剖视图。 光电转换元件1B具备P型非晶质层12B来代替光电转换元件1的P型非晶质层12。
[0112] P型非晶质层12B与P型非晶质层12同样地，是导电类型为P型且含有氨的非晶质半 导体的膜。P型非晶质层12B从透明导电膜15侧朝向本征非晶质层11侧，渗杂物浓度连续地 变化。在P型非晶质层12B中，与透明导电膜15相邻的部分12Ba的渗杂物浓度最高，与本征非 晶质层11相邻的部分12化的渗杂物浓度最低。与本征非晶质层11相邻的部分12抓的渗杂物 浓度是8Xl〇i7cm-3W上且低于与透明导电膜15相邻的部分12Ba的渗杂物浓度。
[0113] 光电转换元件1B能够与光电转换元件1同样地制造。此外，P型非晶质层12B例如能 够通过在使B2也/出气体的流量连续地变化的同时进行利用等离子体CVD的成膜而形成。
[0114] 根据该变形例，也能够通过与本征非晶质层11相邻的部分12化，抑制渗杂物从与 透明导电膜15相邻的部分12Ba向本征非晶质层11扩散。因此，光电转换元件1B的转换效率 和耐热性优良。
[011引[第2实施方式]
[0116] 图9是示意地示出本发明的第2实施方式的光电转换元件2的结构的剖视图。光电 转换元件2具备P型非晶质层22来代替光电转换元件1的P型非晶质层12。
[0117] P型非晶质层22与P型非晶质层12相比，P层121与扩层122的层叠的顺序不同。在本 实施方式中，从基板10侧按P层I2l、p1ll22的顺序形成有P层121和扩层122。即，P层121形成 于本征非晶质层11之上，ρ?1122形成于P层121之上。
[0118] 光电转换元件2能够与光电转换元件1同样地制造。
[0119] 根据本实施方式，能够通过扩层122来抑制渗杂物从Ρ层121向透明导电膜15扩散。 由此，能够抑制透明导电膜15中的复合能级的增加。因此，光电转换元件2的转换效率和耐 热性优良。
[0120] [第3实施方式]
[0121] 图10是示意地示出本发明的第3实施方式的光电转换元件3的结构的剖视图。光电 转换元件3具备Ρ型非晶质层32来代替光电转换元件1的Ρ型非晶质层12。
[0122] Ρ型非晶质层32与光电转换元件1Α(图7)的Ρ型非晶质层12Α同样地，包括Ρ层121、 口^层122和扩层123。9型非晶质层32与9型非晶质层124相比，9层121、911122和扩层123的层 叠顺序不同。在本实施方式中，从基板10侧按ρ?1122、ρ层121、ρ?1123的顺序形成有p层 121、p-层122和p-层123。即，p-层122形成于本征非晶质层11之上，P层121形成于p-层122之 上，PH123形成于P层121之上。
[0123] 光电转换元件3能够与光电转换元件1同样地制造。
[0124] 根据本实施方式，能够通过p-层122来抑制渗杂物从P层121向本征非晶质层11扩 散，并且通过扩层123来抑制渗杂物从P层121向透明导电膜15扩散。因此，光电转换元件3的 转换效率和耐热性优良。
[0125] [第3实施方式的变形例]
[0126] 图11是示意地示出第3实施方式的变形例的光电转换元件3A的结构的剖视图。光 电转换元件3A具备P型非晶质层32A来代替光电转换元件3的P型非晶质层32。
[0127] P型非晶质层32A具备扩层123A来代替P型非晶质层32的扩层123。扩层123A是微晶 层。由于扩层123A是微晶层，从而能够降低P型非晶质层32A与透明导电膜15的接触电阻。由 此，能够使转换进一步提高。
[012引此外，也可W除了 p-层123A之外，p-层122也是微晶层。另外，p-层122也可W构成为 从本征非晶质层11朝向P层121而从非晶质状态起缓缓微晶化。
[0129] 光电转换元件3A能够与光电转换元件1同样地制造。此外，微晶层例如能够通过在 等离子体CVD中提高用出气体稀释SiH4气体的稀释率而形成。
[0130] [第4实施方式]
[0131] 图12是示意地示出本发明的第4实施方式的光电转换元件4的结构的剖视图。光电 转换元件4具备基板10、本征非晶质层41、43和46、p型非晶质层42(第1导电类型非晶质层）、 η型非晶质层44(第2导电类型非晶质层）、受光面η型非晶质层47W及电极48(导电膜)和49。
[0132] 在本实施方式中，在基板10的一个面，形成有Ρ型非晶质层42和η型非晶质层44。口 型非晶质层42和η型非晶质层44在基板10的面内方向上相互相邻地配置。Ρ型非晶质层42和 η型非晶质层44形成于与形成有纹理10a的面10a相反一侧的面。即，光电转换元件4是所谓 的背面接合型的光电转换元件。
[0133] 在本实施方式中，也在基板10与P型非晶质层42之间W及基板10与η型非晶质层44 之间，配置有本征非晶质层。更具体地说，在基板10与Ρ型非晶质层42之间配置有本征非晶 质层41，在基板10与η型非晶质层44之间配置有本征非晶质层43。
[0134] 在基板10的面10a，形成有本征非晶质层46和受光面η型非晶质层47。受光面η型非 晶质层47是所谓的前表面场(FSFiRront Surface Field)层。
[0135] 本征非晶质层41、43和46与本征非晶质层11和13同样地，是实质上是本征的并且 含有氨的非晶质半导体的膜。
[0136] η型非晶质层44及受光面η型非晶质层47与η型非晶质层14同样地，是导电类型为η 型并且含有氨的非晶质半导体的膜。
[0137] Ρ型非晶质层42与Ρ型非晶质层12同样地，是导电类型为Ρ型且含有氨的非晶质半 导体的膜。Ρ型非晶质层42包括层叠的Ρ层421(第1浓度层）和ρ-层422(第2浓度层）。在本实 施方式中，从基板10侧按ρ?1422、ρ层421的顺序形成有Ρ层42巧恥层422。即击层422形成 于本征非晶质层41之上，Ρ层421形成于ρ-层422之上。
[0138] 电极48形成于Ρ型非晶质层42之上。电极49形成于η型非晶质层44之上。电极48和 49是例如揉进银粉末等导电性填充物而成的树脂组合物。电极48和49既可W是透光性导电 膜，也可^是例如1了0(1]1(1;[111111';[]1〇义1(1日，铜锡氧化物）、2]1〇、1胖0(1]1(1;[11111了日叫316]1 Oxide,铜鹤氧化物）等。电极48和49既可W是金属膜，也可W是例如银(Ag)、侣（A1)、儀 (化）、铜(加）、锡袖）、销。*)、金^11)、铭他）、鹤(胖）、钻((：〇)、铁(11)、它们的合金或者运 些金属的巧巾W上的层叠膜。电极48和49也可W是透光性导电膜与金属膜的层叠膜。
[0139] [光电转换元件4的制造方法]
[0140] 参照图13A~图13G，说明光电转换元件4的制造方法的一例。
[0141] 在基板10的面10a形成纹理（图13A)。纹理能够通过例如使用碱溶液的各向异性蚀 刻而形成。
[0142] 在基板10的面10a，形成本征非晶质层46和受光面η型非晶质层47(图13B)。本征非 晶质层46和受光面η型非晶质层47能够通过例如等离子体CVD而形成。
[0143] 在与面10a相反一侧的面，形成本征非晶质层41和Ρ型非晶质层42(图13C)。本征非 晶质层41和P型非晶质层42能够通过例如等离子体CVD而形成。
[0144] 对本征非晶质层41和P型非晶质层42进行成图（图13D)。能够通过例如光刻法形成 掩模，通过蚀刻去除被遮盖了的部分W外的部分，从而进行成图。
[0145] 覆盖基板10的一部分、本征非晶质层41和P型非晶质层42,形成本征非晶质层43和 η型非晶质层44(图13E)。本征非晶质层43和η型非晶质层44能够通过例如等离子体CVD而形 成。
[0146] 对本征非晶质层43和η型非晶质层44进行成图（图13F)。能够通过例如光刻法形成 掩模，通过蚀刻去除被遮盖了的部分W外的部分，从而进行成图。
[0147] 在Ρ型非晶质层42之上形成电极48,在η型非晶质层44之上形成电极49(图13G)。电 极48和49能够在通过丝网印刷法来涂敷例如在环氧树脂中揉进银(Ag)的细粉末而成的Ag 膏之后，在200°C下进行80分钟的烧结而形成。由此，完成光电转换元件4。
[0148] [光电转换元件4的效果]
[0149] 根据本实施方式，也能够通过ρ-层422来抑制渗杂物从P层421向本征非晶质层41 扩散。因此，光电转换元件4的转换效率和耐热性优良。
[0150] 根据本实施方式，通过使用扩层422，能够提高Voc和FF，其结果是，能够提高太阳 电池的性能。
[0151] 此外，在本实施方式中，也可W没有本征非晶质层43和46。另外，也可W在基板10 形成被高浓度的η型载流子扩散而得到的n+层来代替受光面η型非晶质层47。另外，基板10 也可W是多晶娃基板，导电类型也可W为Ρ型。
[0152] 在上述实施方式中，说明了在基板10的一个面形成有纹理10a的情况，但也可W在 基板10的双面形成有纹理。
[0153] 在第4实施方式中例示的背面接合型的光电转换元件中，也能够应用在第1~第3 实施方式及其变形例中例示出的各种P型非晶质层的结构。
[0154] [第4实施方式的变形例]
[0155] 图14是示意地示出第4实施方式的变形例的光电转换元件4A的结构的剖视图。光 电转换元件4A具备形成于基板10的一个面的大致整个面的本征非晶质层41A来代替光电转 换元件4的本征非晶质层41、43。光电转换元件4A还具备P型非晶质层42A来代替P型非晶质 层42,具备η型非晶质层44A来代替η型非晶质层44。
[0156] Ρ型非晶质层42Α与Ρ型非晶质层42同样地，包括层叠的Ρ层421Α和ρ-层422Α。
[0157] 在光电转换元件4Α中，也可W在基板10的双面形成有纹理。
[0158] [光电转换元件4Α的制造方法]
[0159] 参照图15Α~图15F，说明光电转换元件4Α的制造方法的一例。
[0160] 在基板10的面10a形成纹理（图15Α)。纹理能够通过例如使用了碱溶液的各向异性 蚀刻而形成。
[0161] 在基板10的面10a，形成本征非晶质层46和受光面η型非晶质层47(图15B)。本征非 晶质层46和受光面η型非晶质层47能够通过例如等离子体CVD而形成。
[0162] 在与面10a相反一侧的面，形成本征非晶质层41Α(图15C)。本征非晶质层41能够通 过例如等离子体CVD而形成。
[0163] 接下来，通过使用了掩模Ml的荫罩工艺，进行成图而形成P型非晶质层42A(图 15D)"p型非晶质层42A能够通过例如等离子体CVD而形成。
[0164] 掩模Ml的材质没有特别限定，例如是不诱钢、铜、儀、儀合金(42合金、因瓦合金材 料）、钢等。掩模Ml也可W不是金属，也可W是玻璃、陶瓷、有机薄膜等。另外，也可W通过蚀 刻来加工与基板10相同的材质的基板，做成掩模Ml。在该情况下，基板10与掩模Ml由相同的 材质构成，因此，热膨张系数相同，不会由于热膨张系数的差异而发生位置偏移。
[0165] 在基板10是娃基板的情况下，如果考虑热膨张系数和原料成本，则掩模Ml的材质 优选为42合金。如果着眼于热膨张系数，则掩模Ml的材质在儀的组成是36%左右、铁的组成 是64%左右的情况下，能够使与基板10的热膨张系数之差最小，能够使由热膨张系数差导 致的位置偏移最小。
[0166] 根据抑制生产的运行成本的观点，掩模Ml优选能够再生而多次使用。在该情况下， 附着于掩模Ml的成膜物能够使用氨氣酸或者化0H来去除。如果考虑再生次数，则掩模Ml的 厚度优选为30~300WI1。
[0167] 接下来，通过使用了掩模M2的荫罩工艺，进行成图而形成η型非晶质层44A(图 15Ε)。!!型非晶质层44Α能够通过例如等离子体CVD而形成。
[0168] 在Ρ型非晶质层42之上形成电极48,在η型非晶质层44之上形成电极49。电极48和 49能够在通过丝网印刷法而涂敷例如在环氧树脂中揉进银(Ag)的细粉末而成的Ag膏之后， 在200°C下进行80分钟的烧结而形成。在电极48和49是透光性导电膜或者金属膜的情况下， 能够使用瓣射、邸蒸锻法来形成。在该情况下，如图15F所示，能够通过使用了掩模M3的荫罩 工艺，进行成图而形成电极48和49。
[0169] [光电转换元件4A的效果]
[0170] 根据本变形例，也能够通过扩层422A来抑制渗杂物从P层421A向本征非晶质层41 扩散。因此，光电转换元件4A的转换效率和耐热性优良。
[0171] 如本变形例那样，通过使用掩模来进行成图，能够省略蚀刻工序。因此，光电转换 元件4A与光电转换元件4相比，能够W更低的成本制造。
[0172] 为了说明本变形例的效果，说明比较例的光电转换元件99A。图16是示意地示出光 电转换元件99A的结构的剖视图。光电转换元件99A是从光电转换元件4A的结构删除了扩层 422A的结构。
[0173] 光电转换元件99A也与光电转换元件4A同样地，通过使用了掩模的荫罩工艺而制 造。如果通过荫罩工艺而形成P层421A，则原料气体向掩模的背侧蔓延。由此，有时在P层 421A与η型非晶质层44A之间的区域下，称为间隙区域)形成棚的高浓度区域421Aa。
[0174] 图17是从与受光面相反一侧的面下，称为基板10的背面)观察光电转换元件 99A的俯视图。图18是沿着图17的A-A线而测定出的棚浓度的分布图。图17是通过T0F-SIMS (飞行时间型2次离子质量分析法)进行测定而得到的。曲线C1是基板10的背面为镜面的情 况下的分布图，曲线C2是在基板10的背面形成有高度1.5WI1的纹理的情况下的分布图。
[0175] 如图18所示，如果通过荫罩工艺对P层421A进行成图，则在间隙区域附近形成棚的 高浓度区域。如果在间隙区域中形成运样的棚的高浓度区域，则在间隙区域中发生棚的扩 散，使作为太阳电池的特性的FF下降。
[0176] 根据光电转换元件4A的结构，在本征非晶质层41A与P层421A之间形成扩层。由此， 能够抑制间隙区域中的棚的扩散。
[0177] 另外，如图18所示，与基板10的背面为镜面的情况相比，在形成有纹理的情况下， 高浓度区域中的棚浓度更高。因此，本变形例当在基板10的双面形成有纹理的情况下，防扩 散效果特别大，是优选的。
[017引[第5实施方式]
[0179] 图19是示意地示出本发明的第5实施方式的光电转换元件5的结构的剖视图。光电 转换元件5具备P型非晶质层52来代替光电转换元件1的P型非晶质层12。
[0180] P型非晶质层52是导电类型为P型并且含有氨的非晶质半导体的膜。P型非晶质层 52包括层叠的P层521(第1浓度层)和含P的P层522(第2浓度层）。在本实施方式中，从基板10 侦贩含P的P层522、p层521的顺序形成P层521和含P的P层522。即，含P的P层522与本征非晶 质层11相接地形成。
[0181] 在P层521中，作为渗杂物而含有棚(B)dP层521的渗杂物浓度是例如IX 1〇19~IX l〇2icm-3。
[0182] 在含P的P层522中，作为渗杂物而含有棚和憐运两者。含P的P层522的棚的浓度是 例如1 X 1〇19~1 X 102icnf3。含P的P层522的憐的浓度是2X l〇is~1 X 102%Γ3。此外，含P的P 层522含有憐，但导电类型为Ρ型。即，在含Ρ的Ρ层522中，棚浓度比憐浓度高。
[0183] Ρ层521和含Ρ的Ρ层522由例如Ρ型非晶娃、Ρ型非晶娃错、Ρ型非晶错、Ρ型非晶娃碳 化物、Ρ型非晶娃氮化物、Ρ型非晶娃氧化物、Ρ型非晶娃碳氧化物等构成。Ρ层121和含Ρ的Ρ层 122的厚度例如分别是2~50nm。
[0184] 光电转换元件5能够与光电转换元件1同样地制造。
[0185] P层521例如在基板溫度：150~210°C、此气体流量:0~100sccm、SiH4气体流量:40 ~500sccm、B2此/出气体流量：40~250sccm、压力：40~120Pa、高频功率密度：5~15mW/cm2 的条件下实施等离子体CVD，从而能够形成渗杂了棚(B)的P型非晶娃的膜。此外，B抽6/此气 体表示用出气体稀释B2也气体而得到的气体。
[0186] 作为含P的P层522,例如在基板溫度：150~210°C、出气体流量:0~100sccm、SiH4气 体流量：40~500sccm、B抽6/此气体流量：40~250sccm、PH3/此气体流量：100~500sccm、压 力:40~120Pa、高频功率密度:5~15mW/cm2的条件下实施等离子体CVD，从而能够形成渗杂 了棚和憐运两者的非晶娃的膜。即，通过导入化也/出气体和P出/出气体运两者而实施等离子 体CVD，能够形成含P的p层522。
[0187] [光电转换元件5的效果]
[0188] 与图3所示的光电转换元件99相比较来说明本实施方式的效果。
[0189] 光电转换元件99与光电转换元件5同样地，具备形成于基板10与P层121之间且实 质上是本征的本征非晶质层11。本征非晶质层11使由于基板10与P层121的接合而产生的界 面能级降低，并使光生成载流子的复合降低。
[0190] 然而，在光电转换元件99中，由于形成P层121之后的制造工序中的热工艺等，P层 121的渗杂物有时向相邻的本征非晶质层11扩散。如果渗杂物扩散到本征非晶质层11，则pn 结中的复合能级增加，开路电压Voc和曲线因子FF下降。另一方面，如果为了抑制渗杂物的 扩散而在本征非晶质层11与P层121之间配置氮化膜或者氧化膜，则由于短路电流Jsc的下 降，FF下降。其结果是，转换效率反而下降。
[0191] 根据本实施方式，光电转换元件5具备配置于本征非晶质层11与P层521之间并且 含有憐的含P的P层522。含P的P层522抑制渗杂物从P层521向本征非晶质层11扩散。含P的P 层522不使P型非晶质层52的串联电阻增加。根据本实施方式，能够在维持Voc的同时提高 FF。其结果，能够提高转换效率。
[0192] 另外，比较例的光电转换元件99在被用作产品的期间，如果受热，则P层121的渗杂 物也进行扩散而性能劣化。另一方面，在光电转换元件5的情况下，如上所述，能够通过含P 的P层522来抑制渗杂物从P层521向本征非晶质层11扩散。因此，光电转换元件5的耐热性也 优良。
[0193] 图20是光电转换元件5的pn结部的杂质分布图。图21是光电转换元件99的pn结部 的杂质分布图。根据图20和图21可知，在光电转换元件5中，与光电转换元件99相比，能够抑 制棚向本征非晶质层11的扩散。
[0194] 图22是不照射太阳光时的光电转换元件5和光电转换元件99的IV曲线。在图22中， 实线是光电转换元件5的IV曲线，虚线是光电转换元件99的IV曲线。如图22所示，在光电转 换元件5中，与光电转换元件99相比，能够降低反向饱和电流。运被认为是由于在光电转换 元件99中，棚从P层121向本征非晶质层11扩散而复合能级增加，相对于此，在光电转换元件 5中，通过含P的P层522而抑制了棚的扩散。
[0195] 图23是对光电转换元件99的FF与光电转换元件5的FF进行比较而得到的图。图24 是对光电转换元件99的Voc与光电转换元件5的Voc进行比较而得到的图。如图23和图24所 示，根据本实施方式，能够在维持Voc的同时提高FF。
[0196] 图25是对光电转换元件99和光电转换元件5的退火后的Voc进行比较而得到的图。 图26是对光电转换元件99和光电转换元件5的退火后的FF进行比较而得到的图。在图25和 图26中，反白的圆（〇)表示光电转换元件99的数据，实屯、的Ξ角形（▲)表示光电转换元件5 的数据。图25和图26的纵轴是W在150°C下进行退火之后的各光电转换元件的Voc和FF的值 进行标准化而得到的相对值。
[0197] 如图25所示，在光电转换元件5中，与光电转换元件99相比，使伴随着退火溫度的 上升的Voc的下降量降低。在光电转换元件5中，特别是，将退火溫度设为200°CW上时的Voc 的下降量少。此外，如图26所示，关于伴随着退火溫度的上升的FF的下降量，在光电转换元 件5与光电转换元件99之间程度相同。因此，光电转换元件5与光电转换元件99相比，伴随着 退火溫度的上升的性能的劣化较小。即，光电转换元件5与光电转换元件99相比，耐热性较 优良。
[0198] 图27是表示改变含P的P层522的憐浓度时的光电转换元件5的FF的变化的图表。图 28是表示改变含P的P层522的憐浓度时的光电转换元件5的Voc的变化的图表。此外，将P层 521和含P的P层522的棚浓度设为5 Χ102%Γ3。此外，图27和图28的纵轴的值是按将含P的P 层522的憐浓度设为加寸的值标准化而得到的相对值。
[0199] 如图27所示，如果含Ρ的Ρ层522的憐浓度是2Xl〇is~1Χ102%Γ 3,则与憐浓度为0 的情况、即没有含Ρ的Ρ层522的情况相比，能够提高FF。另外，如图28所示，在含Ρ的Ρ层522的 憐浓度为2 X l〇is~1 X lO^cnf3的范围内，与憐浓度为0的情况相比，Voc几乎没有变化或者 稍微提高。因此，如果含P的P层522的憐浓度是2Xl〇is~IXlO^cnf3,则能够提高通过11 = JscXVocXFF确定的转换效率。另一方面，如果含P的P层522的憐浓度大于1Χ102%Γ3,贝IJ 含Ρ的Ρ层522进行η导电化，因此，电阻值变大或者Voc下降。
[0200] 含P的P层522的憐浓度优选为2X10"~2X10"cnf3。如图27所示，如果含P的P层 522的憐浓度是2 X l〇is~2 X l〇i9cnf3，则能够维持或者提高Voc并而显著提高FF。其结果是， 能够显著提高转换效率。
[0201] W上，说明了本发明的第5实施方式。在上述实施方式中，说明了在基板10的面10a 形成有本征非晶质层13和η型非晶质层14的情况。但是，也可W没有本征非晶质层13。另外， 也可W在基板10形成被高浓度的η型载流子扩散而得到的η+层来代替η型非晶质层14。
[0202] 在上述实施方式中，说明了形成有η型非晶质层14的一侧的面是受光面的情况，也 可W将形成有Ρ型非晶质层12的一侧的面设为受光面。在该情况下，将电极17设为细线形状 即可。另外，在上述实施方式中，说明了基板10是单晶娃基板的情况，基板10也可W是多晶 娃基板。
[0203] 在上述实施方式中，说明了基板10的导电类型为η型的情况，基板10的导电类型也 可W为Ρ型。
[0204] 在上述实施方式中，说明了 Ρ型渗杂物是棚、η型渗杂物是憐的情况，渗杂物的种类 不限定于此。例如Ρ型渗杂物也可W是侣，η型渗杂物也可W是神。
[020引[第6实施方式]
[0206] 图29是示意地示出本发明的第6实施方式的光电转换元件6的结构的剖视图。光电 转换元件6具备Ρ型非晶质层62来代替光电转换元件5的Ρ型非晶质层52。
[0207] Ρ型非晶质层62与Ρ型非晶质层52相比，Ρ层521与含Ρ的Ρ层522的层叠的顺序不同。 在本实施方式中，从基板10侧按Ρ层521、含Ρ的Ρ层522的顺序形成有Ρ层521和含Ρ的Ρ层522。 良Ρ，含Ρ的Ρ层522与透明导电膜15相接地形成。
[0208] 光电转换元件6能够与光电转换元件5同样地制造。
[0209] 根据本实施方式，能够通过含Ρ的Ρ层522来抑制渗杂物从Ρ层521向透明导电膜15 扩散。由此，能够抑制透明导电膜15中的复合能级的增加。因此，光电转换元件6的转换效率 和耐热性优良。
[0210] [第7实施方式]
[0211] 图30是示意地示出本发明的第7实施方式的光电转换元件7的结构的剖视图。光电 转换元件7具备Ρ型非晶质层72来代替光电转换元件5的Ρ型非晶质层52。
[0212] p型非晶质层72除p层521和含P的p层522之外，还包括含P的p层523(第3浓度层）。 含P的P层523与含P的P层522同样地，作为渗杂物而含有棚和憐运两者。含P的P层523的棚的 浓度与含P的P层522的棚浓度同样地，是例如1 X l〇w~1 X 102icnf3。含P的P层523的憐浓度 与含P的P层522的憐浓度同样地，是2X 1〇16~1 X 1〇2%ιΛ
[0213] 从基板10侧按含Ρ的Ρ层522、ρ层521、含Ρ的Ρ层523的顺序形成有Ρ层521、含Ρ的Ρ层 522和含Ρ的Ρ层523。即，含Ρ的Ρ层层522与本征非晶质层11相接地形成，含Ρ的Ρ层523与导电 膜15相接地形成。
[0214] 光电转换元件7能够与光电转换元件5同样地制造。
[0215] 根据本实施方式，能够通过含Ρ的Ρ层522来抑制渗杂物从Ρ层521向本征非晶质层 11扩散，并且，通过含Ρ的Ρ层523来抑制渗杂物从Ρ层521向透明导电膜15扩散。因此，光电转 换元件7的转换效率和耐热性优良。
[0216] [第8实施方式]
[0217] 图31是示意地示出本发明的第8实施方式的光电转换元件8的结构的剖视图。光电 转换元件8具备Ρ型非晶质层82来代替光电转换元件5的Ρ型非晶质层52。
[021引Ρ型非晶质层82除Ρ层521和含Ρ的Ρ层522之外，还包括Ρ层524dP层524与Ρ层521同 样地，作为渗杂物而含有1 X10"~1X l02icnf3的棚。
[0219] 从基板10侧按P层524、含P的P层522、p层521的顺序形成P层521、含P的P层522和P 层524。即，P层524与本征非晶质层11相接地形成，P层521与透明导电膜15相接地形成。P层 524的棚浓度被设定成用于使基板10与P层524之间的内建电势增大并且使与本征非晶质层 11的接触电阻降低的最佳浓度，P层521的棚浓度被设定成为了使与透明导电膜15的接触电 阻降低而最佳的浓度。
[0220] 光电转换元件8能够与光电转换元件1同样地制造。
[0221] 根据本实施方式，能够通过含P的P层522来抑制棚在P层521与P层524之间相互扩 散。另外，P层521和P层524的棚向含P的P层522扩散，从而能够降低棚向本征非晶质膜11和 透明导电膜15扩散的情形。因此，光电转换元件8的转换效率和耐热性优良。
[0222] [第9实施方式]
[0223] 图32是示意地示出本发明的第9实施方式的光电转换元件9的结构的剖视图。光电 转换元件9具备P型非晶质层92来代替光电转换元件4的P型非晶质层42。
[0224] P型非晶质层92与P型非晶质层52同样地，是导电类型为P型并且含有氨的非晶质 半导体的膜。P型非晶质层92包括层叠的P层921和含P的P层922(第2浓度层）。在本实施方式 中，从基板10侧按含P的P层922、p层921的顺序形成有P层921和含P的P层922。即，含P的P层 922与本征非晶质层41相接地形成。
[0225] 在上述实施方式中，说明了在基板10的一个面形成有纹理10a的情况，但也可W在 基板10的双面形成有纹理。
[02%]光电转换元件9能够与光电转换元件4同样地制造。
[0227][光电转换元件9的效果]
[0。引根据本实施方式，也能够通过含P的P层922来抑制渗杂物从P层921向本征非晶质 层41扩散。因此，光电转换元件9的转换效率和耐热性优良。
[0229]根据本实施方式，通过使用含P的P层922,能够在维持Voc的同时提高FF。另外，伴 随着退火溫度的上升的性能的劣化小，因此耐热性优良。
[0230] 此外，在本实施方式中，也可W没有本征非晶质层43和46。另外，也可W在基板10 形成被高浓度的η型载流子扩散而得到的n+层来代替受光面η型非晶质层47。另外，基板10 也可W是多晶娃基板，导电类型也可W为Ρ型。
[0231] 在第9实施方式所例示的背面接合型的光电转换元件中，也能够应用在第5~第8 实施方式中例示出的各种Ρ型非晶质层的结构。
[0232] [第9实施方式的变形例]
[0233] 图33是示意地示出第9实施方式的变形例的光电转换元件9Α的结构的剖视图。光 电转换元件9Α具备形成于基板10的一个面的大致整个面的本征非晶质层41Α来代替光电转 换元件9的本征非晶质层41、43。光电转换元件9Α还具备Ρ型非晶质层92Α来代替Ρ型非晶质 层92,具备η型非晶质层44Α来代替η型非晶质层44。
[0234] Ρ型非晶质层92Α与Ρ型非晶质层92同样地，包括层叠的Ρ层921Α和含Ρ的Ρ层922Α。
[0235] 光电转换元件9Α能够与光电转换元件4Α同样地制造。
[0236] [光电转换元件9的效果]
[0237] 根据本变形例，也能够通过含Ρ的Ρ层922Α来抑制渗杂物从Ρ层921Α向本征非晶质 层41Α扩散。因此，光电转换元件9Α的转换效率和耐热性优良。
[0238] 如本变形例那样，通过使用掩模来进行成图，能够省略蚀刻工序。因此，光电转换 元件9Α与光电转换元件9相比，能够W更低的成本制造。
[0239] 与光电转换元件4Α的情况同样地，根据本变形例，能够抑制在间隙区域中形成棚 的高浓度区域。另外，本变形例当在基板10的双面形成有纹理的情况下，防扩散效果特别 大，是优选的。
[0240] W下，作为本发明的其他方面，说明具备第1~第9实施方式及其变形例的光电转 换元件中的至少1个光电转换元件的光电转换模块(第10实施方式)和太阳光发电系统(第 11实施方式、第12实施方式）。
[0241] 第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件具有高的转换效率，因此，具备它 的光电转换模块和太阳光发电系统也能够具有高的转换效率。
[0242] [第10实施方式]
[0243] 第10实施方式是具备第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件中的至少1个 光电转换元件的光电转换模块。
[0244] <光电转换模块〉
[0245] 图34是示出本实施方式的光电转换模块的结构的一例的概略图。参照图34,光电 转换模块1000具备多个光电转换元件1001、盖1002和输出端子1013、1014。
[0246] 多个光电转换元件1001阵列状地排列并串联连接。在图34中，图示了将光电转换 元件1001串联连接的排列，但排列和连接方式不限定于此，既可W并联连接地排列，也可W 设为组合了串联与并联的排列。多个光电转换元件1001中的各光电转换元件使用第1~第9 实施方式及其变形例的光电转换元件中的任一个。此外，关于光电转换模块1000,只要多个 光电转换元件1001中的至少1个由第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件中的任一 个构成，则不限定于上述说明，能够做成任意的结构。另外，光电转换模块1000中包括的光 电转换元件1001的数量能够设为2W上的任意的整数。
[0247] 盖1002由抗老化性的盖构成，覆盖多个光电转换元件1001。盖1002包括例如在光 电转换元件1001的受光面侧设置的透明基材(例如玻璃等）、在上述光电转换元件1001的与 受光面侧相反的背面侧设置的背面基材(例如玻璃、树脂片等）、w及填充上述透明基材与 上述树脂基材之间的间隙的密封材料(例如EVA等）。
[0248] 输出端子1013与在串联连接的多个光电转换元件1001的一端配置的光电转换元 件1001连接。
[0249] 输出端子1014与在串联连接的多个光电转换元件1001的另一端配置的光电转换 元件1001连接。
[0250] [第11实施方式]
[0251] 第11实施方式是具备第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件中的至少1个 光电转换元件的太阳光发电系统。本发明的光电转换元件具有高的转换效率，因此具备它 的本发明的太阳光发电系统也能够具有高的转换效率。此外，太阳光发电系统是适当变换 光电转换模块输出的电力而供给到商用电力系统或者电气设备等的装置。
[0巧2] <太阳光发电系统〉
[0253] 图35是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的一例的概略图。参照图35,太 阳光发电系统2000具备光电转换模块阵列2001、连接箱2002、功率调节器2003、配电板2004 和功率计2005。如后面所述，光电转换模块阵列2001由多个光电转换模块1000(第10实施方 式)构成。本发明的光电转换元件具有高的转换效率，因此，具备它的本发明的太阳光发电 系统也能够具有高的转换效率。
[0254] 在太阳光发电系统2000中，一般能够附加被称为"家庭能源管理系统化EMS:Home linergy Management System)"、。建筑能源管理系统（BEMS:Building linergy Management System)"等的功能。由此，通过进行太阳光发电系统2000的发电量的监控、与太阳光发电系 统2000连接的各电气设备类的耗电量的监控/控制等，能够削减能量消耗量。
[02巧]连接箱2002与光电转换模块阵列2001连接。功率调节器2003与连接箱2002连接。 配电板2004与功率调节器2003和电气设备类2011连接。功率计2005与配电板2004及商用电 力系统连接。
[0256] 此外，如图38所示，也可W对功率调节器2003连接蓄电池2100。在该情况下，能够 抑制由日照量的变动导致的输出变动，并且，即使是没有日照的时间段，也能够供给在蓄电 池2100中蓄积的电力。上述蓄电池2100也可W内置于功率调节器2003中。
[0巧7](动作）
[025引说明太阳光发电系统2000的动作。
[0259] 光电转换模块阵列2001将太阳光转换成电而产生直流电力，将直流电力供给到连 接箱2002。
[0260] 功率调节器2003将从连接箱2002接受的直流电力变换成交流电力而供给到配电 板2004。此外，也可W不将从连接箱2002接受的直流电力的一部分或者全部变换成交流电 力而W直流电力直接供给到配电板2004。
[0261] 此外，如图38所示，在对功率调节器2003连接蓄电池2100的情况下(或者在将蓄电 池2100内置于功率调节器2003的情况下），功率调节器2003能够将从连接箱2002接受的直 流电力的一部分或者全部适当地进行电力变换而蓄积到蓄电池2100中。在蓄电池2100中蓄 积的电力根据光电转换模块的发电量、电气设备类2011的耗电量的状况而适当地供给到功 率调节器2003侧，适当地进行电力变换而供给到配电板2004。
[0262] 配电板2004将从功率调节器2003接受的电力和经由功率计2005接受的商用电力 中的至少某一方供给到电气设备类2011。另外，配电板2004在从功率调节器2003接受的交 流电力多于电气设备类2011的耗电时，将从功率调节器2003接受的交流电力供给到电气设 备类2011。然后，将剩余的交流电力经由功率计2005供给到商用电力系统。
[0263] 另外，配电板2004在从功率调节器2003接受的交流电力少于电气设备类2011的耗 电时，将从商用电力系统接受的交流电力和从功率调节器2003接受的交流电力供给到电气 设备类2011。
[0264] 功率计2005计测从商用电力系统朝向配电板2004的方向的电力，并且计测从配电 板2004朝向商用电力系统的方向的电力。
[0265] (光电转换模块阵列）
[0266] 说明光电转换模块阵列2001。
[0267] 图36是示出图35所示的光电转换模块阵列2001的结构的一例的概略图。参照图 36,光电转换模块阵列2001包括多个光电转换模块1000和输出端子2013、2014。
[0268] 多个光电转换模块1000阵列状地排列并串联连接。在图36中，图示出将光电转换 模块1000串联连接的排列，但排列和连接方式不限定于此，既可W并联连接地排列，也可W 设为组合了串联与并联的排列。此外，光电转换模块阵列2001中包括的光电转换模块1000 的数量能够设为2W上的任意的整数。
[0269] 输出端子2013与位于串联连接的多个光电转换模块1000的一端的光电转换模块 1000连接。
[0270] 输出端子2014与位于串联连接的多个光电转换模块1000的另一端的光电转换模 块1000连接。
[0271] 此外，W上的说明只不过是一个例子，在本实施方式的太阳光发电系统中，只要多 个光电转换元件1001中的至少1个由第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件中的任 一个构成，则不限定于上述说明，能够做成任意的结构。
[0272] [第12实施方式]
[0273] 第12实施方式是规模比作为第11实施方式而说明了的太阳光发电系统大的太阳 光发电系统。第12实施方式的太阳光发电系统也具备第1~第9实施方式及其变形例的光电 转换元件中的至少1个光电转换元件。本发明的光电转换元件具有高的转换效率，因此，具 备它的本发明的太阳光发电系统也能够具有高的转换效率。
[0274] <大规模太阳光发电系统〉
[0275] 图37是示出本实施方式的太阳光发电系统的结构的另一例的概略图。参照图37， 太阳光发电系统4000具备多个子系统4001、多个功率调节器4003和变压器4004。太阳光发 电系统4000是规模比图35所示的太阳光发电系统2000大的太阳光发电系统。本发明的光电 转换元件具有高的转换效率，因此，具备它的本发明的太阳光发电系统也能够具有高的转 换效率。
[0276] 多个功率调节器4003分别与子系统4001连接。在太阳光发电系统4000中，功率调 节器4003和与其连接的子系统4001的数量能够设为2W上的任意的整数。
[0277] 此外，如图39所示，也可W对功率调节器4003连接蓄电池4100。在该情况下，能够 抑制由日照量的变动导致的输出变动，并且，即使是没有日照的时间段，也能够供给在蓄电 池4100中蓄积的电力。另外，上述蓄电池4100也可W内置于功率调节器4003。
[0278] 变压器4004与多个功率调节器4003及商用电力系统连接。
[0279] 多个子系统4001分别由多个模块系统3000构成。子系统4001内的模块系统3000的 数量能够设为2W上的任意的整数。
[0280] 多个模块系统3000分别包括多个光电转换模块阵列2001、多个连接箱3002和集电 箱3004。模块系统3000内的连接箱3002和与其连接的光电转换模块阵列2001的数量能够设 为2W上的任意的整数。
[0%1]集电箱3004与多个连接箱3002连接。另外，功率调节器4003与子系统4001内的多 个集电箱3004连接。
[02剧（动作）
[0283] 说明太阳光发电系统4000的动作。
[0284] 模块系统3000的多个光电转换模块阵列2001将太阳光转换成电而产生直流电力， 将直流电力经由连接箱3002供给到集电箱3004。子系统4001内的多个集电箱3004将直流电 力供给到功率调节器4003。进而，多个功率调节器4003将直流电力变换成交流电力，将交流 电力供给到变压器4004。
[0285] 此外，如图39所示，在对功率调节器4003连接蓄电池4100的情况下(或者在将蓄电 池4100内置于功率调节器4003的情况下），功率调节器4003能够对从集电箱3004接受的直 流电力的一部分或者全部适当地进行电力变换，并蓄积到蓄电池4100中。蓄电池4100中蓄 积的电力根据子系统4001的发电量而适当供给到功率调节器4003侧，适当地进行电力变换 而供给到变压器4004。
[0286] 变压器4004变换从多个功率调节器4003接受的交流电力的电压电平而供给到商 用电力系统。
[0287] 此外，太阳光发电系统4000只要具备第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元 件中的至少1个光电转换元件即可，太阳光发电系统4000中包括的全部光电转换元件不需 要都是第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件。例如也可能存在某个子系统4001中 包括的全部光电转换元件是第1~第9实施方式及其变形例的光电转换元件中的任一个、而 其他子系统4001中包括的光电转换元件的一部分或者全部不是第1~第9实施方式及其变 形例的光电转换元件的情况等。
[0288] 如上所述，说明了本发明的实施方式，将上述各实施方式的结构适当组合也在最 初的预计范围内。
[0289] 本发明的一个实施方式的光电转换装置具备娃基板、形成于娃基板的一个面并且 实质上是本征的本征非晶质层W及形成于本征非晶质层上的第1导电类型非晶质层，第1导 电类型非晶质层包括第1浓度层和层叠于第1浓度层的第2浓度层。第2浓度层的渗杂物浓度 是8 X 10"cnf3W上且低于第1浓度层的渗杂物浓度(第1结构）。
[0290] 根据上述结构，光电转换装置具备娃基板和第1导电类型非晶质层。在娃基板与第 1导电类型非晶质层之间形成本征非晶质层。本征非晶质层抑制在娃基板与第1导电类型非 晶质层的接合部生成复合能级。第1导电类型非晶质层包括层叠于第1浓度层的第2浓度层。 第2浓度层的渗杂物浓度低于第1浓度层的渗杂物浓度。通过第2浓度层，能够抑制渗杂物从 第1浓度层向其他层扩散。另外，通过将第2浓度层的渗杂物浓度设为8Xl〇i7cnf3W上，能够 抑制形状因子下降。由此，能够提高光电转换装置的转换效率。
[0291] 在上述第1结构中，也可W构成为第2浓度层的渗杂物是棚(第2结构）。
[0292] 本发明的其他实施方式的光电转换装置具备娃基板、形成于娃基板的一个面并且 实质上是本征的本征非晶质层W及形成于本征非晶质层上的第1导电类型非晶质层。第1导 电类型非晶质层包括第1浓度层和层叠于第1浓度层的第2浓度层。第1导电类型非晶质层的 导电类型是P型，第2浓度层含有P型渗杂物和η型渗杂物(第3结构）。
[0293] 根据上述结构，光电转换装置具备娃基板和第1导电类型非晶质层。在娃基板与第 1导电类型非晶质层之间形成本征非晶质层。本征非晶质层抑制在娃基板与第1导电类型非 晶质层的接合部生成复合能级。第1导电类型非晶质层包括层叠于第1浓度层的第2浓度层。 第2浓度层含有Ρ型渗杂物和η型渗杂物。通过第2浓度层，能够抑制渗杂物从第1浓度层向其 他层扩散。由此，能够提高光电转换装置的转换效率。
[0294] 在上述第3结构中，优选的是，第2浓度层的η型渗杂物的浓度是2 Xl〇is~IX 1〇2%1-3(第 4 结构）。
[02M]在上述第1~4中的任一个结构中，也可W构成为第2浓度层形成于本征非晶质层 上，第1浓度层形成于第2浓度层(第5结构）。根据该结构，能够抑制第1浓度层的渗杂物向本 征非晶质层扩散。
[0296] 在上述第1~4中的任一个结构中，也可W构成为光电转换装置还具备形成于第1 导电类型非晶质层上的导电膜，第1浓度层形成于本征非晶质层上，第2浓度层形成于第1浓 度层上(第6结构）。根据该结构，能够抑制第1浓度层的渗杂物向导电膜扩散。
[0297] 在上述第1~6中的任一个结构中，也可W构成为第1导电类型非晶质层还包括层 叠于第1浓度层和第2浓度层并且抑制第1浓度层的渗杂物的扩散的第3浓度层(第7结构）。
[0298] 在上述第7结构中，光电转换装置也可W构成为还具备形成于第1导电类型非晶质 层上的导电膜，第2浓度层形成于本征非晶质层上，第1浓度层形成于第2浓度层上，第3浓度 层形成于第1浓度层上(第8结构）。根据该结构，能够抑制第1浓度层的渗杂物向本征非晶质 层和导电层扩散。
[0299] 光电转换装置也可W构成为还具备形成于娃基板的另一面并且具有与第1导电类 型非晶质层相反的导电类型的第2导电类型非晶质层(第9结构）。
[0300] 光电转换装置也可W构成为还具备在娃基板的上述一个面且娃基板的面内方向 上与第1导电类型非晶质层相邻地形成、并且具有与第1导电类型非晶质层相反的导电类型 的第2导电类型非晶质层(第10结构）。
[0301] 本发明的一个实施方式的光电转换模块是使用上述任一个结构的光电转换装置 的光电转换模块(第11结构）。
[0302] 本发明的一个实施方式的太阳光发电系统是包括上述光电转换模块的太阳光发 电系统(第12结构）。
【主权项】
1. 一种光电转换装置，其特征在于，具备： 娃基板； 本征非晶质层，形成于所述硅基板的一个面，并且实质上是本征的；以及 第1导电类型非晶质层，形成于所述本征非晶质层上， 所述第1导电类型非晶质层包括第1浓度层以及层叠于所述第1浓度层的第2浓度层， 所述第2浓度层的掺杂物浓度是8 X 1017cnf3以上且低于所述第1浓度层的掺杂物浓度。2. 根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于， 所述第2浓度层的掺杂物是硼。3. -种光电转换装置，其特征在于，具备： 娃基板； 本征非晶质层，形成于所述硅基板的一个面，并且实质上是本征的；以及 第1导电类型非晶质层，形成于所述本征非晶质层上， 所述第1导电类型非晶质层包括第1浓度层以及层叠于所述第1浓度层的第2浓度层， 所述第1导电类型非晶质层的导电类型是P型， 所述第2浓度层含有p型掺杂物和η型掺杂物。4. 根据权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于， 所述第2浓度层的η型掺杂物的浓度是2 X 1016~1 X 102()Cnf3。5. 根据权利要求1~4中的任一项所述的光电转换装置，其特征在于， 所述第2浓度层形成于所述本征非晶质层上， 所述第1浓度层形成于所述第2浓度层上。6. 根据权利要求1~4中的任一项所述的光电转换装置，其特征在于， 还具备形成于所述第1导电类型非晶质层上的导电膜， 所述第1浓度层形成于所述本征非晶质层上， 所述第2浓度层形成于所述第1浓度层上。7. 根据权利要求1~6中的任一项所述的光电转换装置，其特征在于， 所述第1导电类型非晶质层还包括第3浓度层，该第3浓度层层叠于所述第1浓度层和所 述第2浓度层，抑制所述第1浓度层的掺杂物的扩散。
【文档编号】H01L31/0747GK106062973SQ201580012504
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年4月3日 公开号201580012504.8, CN 106062973 A, CN 106062973A, CN 201580012504, CN-A-106062973, CN106062973 A, CN106062973A, CN201580012504, CN201580012504.8, PCT/2015/60655, PCT/JP/15/060655, PCT/JP/15/60655, PCT/JP/2015/060655, PCT/JP/2015/60655, PCT/JP15/060655, PCT/JP15/60655, PCT/JP15060655, PCT/JP1560655, PCT/JP2015/060655, PCT/JP2015/60655, PCT/JP2015060655, PCT/JP201560655
【发明人】原田真臣, 酒井敏彦, 菅沼利人, 辻埜和也, 国吉督章, 神川刚
【申请人】夏普株式会社