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WO2016125615A1 - 光電変換素子および光電変換素子の製造方法 - Google Patents

光電変換素子および光電変換素子の製造方法 Download PDF

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WO2016125615A1
WO2016125615A1 PCT/JP2016/052014 JP2016052014W WO2016125615A1 WO 2016125615 A1 WO2016125615 A1 WO 2016125615A1 JP 2016052014 W JP2016052014 W JP 2016052014W WO 2016125615 A1 WO2016125615 A1 WO 2016125615A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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film
amorphous semiconductor
type amorphous
semiconductor substrate
conversion element
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/052014
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English (en)
French (fr)
Inventor
親扶 岡本
潤 斉藤
真人 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of WO2016125615A1 publication Critical patent/WO2016125615A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/16—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers
    • H10F10/164—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells
    • H10F10/165—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells the heterojunctions being Group IV-IV heterojunctions, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC photovoltaic cells
    • H10F10/166—Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers comprising heterojunctions with Group IV materials, e.g. ITO/Si or GaAs/SiGe photovoltaic cells the heterojunctions being Group IV-IV heterojunctions, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC photovoltaic cells the Group IV-IV heterojunctions being heterojunctions of crystalline and amorphous materials, e.g. silicon heterojunction [SHJ] photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F77/30—Coatings
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element.
  • the most manufactured and sold solar cells have a structure in which electrodes are formed on the light receiving surface on the side where sunlight enters and the back surface on the opposite side of the light receiving surface, respectively. is there.
  • FIG. 23 shows a schematic cross-sectional view of the back junction solar cell described in Patent Document 1.
  • the back junction solar cell shown in FIG. 23 has a configuration in which an i-type amorphous semiconductor layer 119, an n-type amorphous semiconductor layer 120, and an insulating layer 124 are sequentially stacked on the light-receiving surface of a semiconductor substrate 111. Have.
  • the i-type amorphous semiconductor layer 112 In a region corresponding to the n-side electrode 116 on the back surface of the semiconductor substrate 111, the i-type amorphous semiconductor layer 112, the n-type amorphous semiconductor layer 114, the insulating layer 121, and the n-side electrode 116 are formed on the semiconductor substrate 111. Are sequentially stacked. Further, an IN stacked body 122 is formed by a stacked body of the i-type amorphous semiconductor layer 112 and the n-type amorphous semiconductor layer 114, and the n-type amorphous semiconductor layer 114 is passed through a hole penetrating the insulating layer 121. And the n-side electrode 116 are connected.
  • the i-type amorphous semiconductor layer 113, the p-type amorphous semiconductor layer 115, and the p-side electrode 117 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 111.
  • the IP stacked body 123 is formed of a stacked body of the i-type amorphous semiconductor layer 113 and the p-type amorphous semiconductor layer 115.
  • the first conductive layers 116a and 117a and the second conductive layers 116b and 117b are sequentially stacked by sputtering or the like, respectively, and then the third conductive layers 116c and 117c and the fourth conductive layer are stacked.
  • the layers 116d and 117d are formed by sequentially stacking.
  • FIG. 24 shows a flowchart of the manufacturing method of the back junction solar cell shown in FIG.
  • the manufacturing method of the back junction type solar cell shown by FIG. 23 is demonstrated.
  • step S1a the light receiving surface and the back surface of the semiconductor substrate 111 are each cleaned.
  • step S ⁇ b> 2 a the i-type amorphous semiconductor layer 119 and the n-type amorphous semiconductor layer 120 are formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate 111 and the i-type amorphous semiconductor is formed on the back surface of the semiconductor substrate 111.
  • step S3a an insulating layer 124 made of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride is formed on the n-type amorphous semiconductor layer 120, and silicon oxide, nitride is formed on the n-type amorphous semiconductor layer 114.
  • step S4a the insulating layer 121 is etched using an acidic etching solution to remove a part of the insulating layer 121.
  • step S5a using the insulating layer 121 patterned in step S4a as a mask, the i-type amorphous semiconductor layer 112 and the n-type amorphous semiconductor layer 114 are etched using an alkaline etchant. Thus, portions other than the portions covered by the insulating layer 121 of the i-type amorphous semiconductor layer 112 and the n-type amorphous semiconductor layer 114 are removed.
  • step S6a an i-type amorphous semiconductor layer 113 and a p-type amorphous semiconductor layer 115 are formed in this order so as to cover the back surface of the semiconductor substrate 111.
  • step S7a portions of the i-type amorphous semiconductor layer 113 and the p-type amorphous semiconductor layer 115 located on the insulating layer 121 are etched using an alkaline etchant.
  • step S8a the insulating layer 121 is etched by etching using buffered hydrofluoric acid as an etchant.
  • step S9a the n-side electrode 116 is formed on the IN stacked body 122 and the p-side electrode 117 is formed on the IP stacked body 123, whereby the back junction solar cell shown in FIG. 23 is manufactured.
  • step S3a the insulating layer 124 made of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride is formed at a low temperature of the semiconductor substrate 111 of less than 200 ° C.
  • the amorphous semiconductor layer i-type amorphous semiconductor layer 112, n-type amorphous semiconductor layer formed in step S2a
  • the insulating layer 124 is formed at a high temperature of 200 ° C. or higher.
  • the crystalline semiconductor layer 114, the i-type amorphous semiconductor layer 119, and the n-type amorphous semiconductor layer 120) are crystallized when the insulating layer 124 is formed, and the characteristics of the back junction solar cell are deteriorated.
  • the insulating layer 124 when the insulating layer 124 is formed at a low temperature of less than 200 ° C. of the semiconductor substrate 111, the insulating layer 124 does not have process resistance. Therefore, in each step of steps S4a, S5a, S7a, and S8a It was necessary to perform etching after forming a protective film having etching resistance on 124. Therefore, in this case, the number of man-hours for the manufacturing process of the back junction solar cell increases.
  • a semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type a dielectric film containing carbon and silicon on the first surface side of the semiconductor substrate, and a first surface of the semiconductor substrate First conductive type amorphous semiconductor film and second conductive type amorphous semiconductor film on the second surface side opposite to the first conductive type amorphous semiconductor film, the first electrode on the first conductive type amorphous semiconductor film, and the second conductive type
  • a dielectric film comprising SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v)
  • the dielectric film is a photoelectric conversion element that is the outermost film.
  • a step of forming a dielectric film containing carbon and silicon on the first surface side of a semiconductor substrate of the first conductivity type or the second conductivity type, and a step of forming the dielectric film A step of forming a first conductivity type amorphous semiconductor film on a second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, and a second conductivity type amorphous on the second surface side of the semiconductor substrate. Forming a porous semiconductor film, forming a first electrode on the first conductive amorphous semiconductor film, and forming a second electrode on the second conductive amorphous semiconductor film.
  • the dielectric film has a composition represented by the formula of SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v).
  • the dielectric film is a method for manufacturing a photoelectric conversion element that is the outermost film.
  • a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion element can be provided.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the example of the method for manufacturing the heterojunction back contact cell of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell of Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a heterojunction back contact cell of Embodiment 5.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the refractive index of light having a wavelength of 630 nm and the optical band gap [eV] of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN films of Experimental Examples 7 to 12.
  • Short-circuit current density [mA / cm 2 ] and film thickness [nm] of the heterojunction back contact cell assumed when the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 are formed on the light receiving surface with film thicknesses of 5 nm, 10 nm, and 15 nm.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the wavelength [nm] of light incident on the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the transmittance ⁇ [nm ⁇ 1 ].
  • FIG. 6 is a diagram showing etching resistance to hydrofluoric acid aqueous solutions having a hydrofluoric acid concentration of 5 mass% for the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6.
  • FIG. 6 is a diagram showing etching resistance of SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 to a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • FIG. 6 is a diagram showing etching resistance to an aqueous potassium hydroxide solution having a potassium hydroxide concentration of 5 mass% in the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6.
  • 2 is a schematic cross-sectional view of a back junction solar cell described in Patent Document 1.
  • FIG. It is a flowchart of the manufacturing method of the back junction type solar cell shown by FIG.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell of the first embodiment.
  • the heterojunction back contact cell of Embodiment 1 includes a semiconductor substrate 1. An uneven shape is formed on the first surface 1 a (light receiving surface) of the semiconductor substrate 1.
  • An i-type amorphous semiconductor film 9 is provided on the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1, and a dielectric containing carbon (C) and silicon (Si) is formed on the i-type amorphous semiconductor film 9.
  • a body film 6 (hereinafter referred to as “SiC dielectric film 6”) is provided as an outermost film.
  • the semiconductor substrate 1 is an n-type single crystal silicon substrate
  • the i-type amorphous semiconductor film 9 is an i-type amorphous silicon film.
  • the SiC dielectric film 6 is composed of SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v).
  • the dielectric film represented is used. That is, the SiC dielectric film 6 may be composed only of Si and C. In addition to Si and C, components other than Si and C (for example, nitrogen (N), oxygen (O), fluorine (F) And one or more components selected from the group consisting of hydrogen (H).
  • the composition of SiC dielectric film 6 can be determined by measuring the content of each atom contained in SiC dielectric film 6 by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • a first i-type amorphous semiconductor film 2 and a second i-type amorphous semiconductor film 4 are provided on a second surface 1 b (back surface) opposite to the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1. It has been.
  • each of the first i-type amorphous semiconductor film 2 and the second i-type amorphous semiconductor film 4 is an i-type amorphous silicon film.
  • a first conductivity type amorphous semiconductor film 3 is provided on the first i-type amorphous semiconductor film 2.
  • a second conductivity type amorphous semiconductor film 5 is provided on the second i-type amorphous semiconductor film 4.
  • the first conductive amorphous semiconductor film 3 is a p-type amorphous silicon film
  • the second conductive amorphous semiconductor film 5 is an n-type amorphous silicon film.
  • the second i-type amorphous semiconductor film 4 and the first On the edge of the first stacked body 51 of the first i-type amorphous semiconductor film 2 and the first conductive amorphous semiconductor film 3, the second i-type amorphous semiconductor film 4 and the first The edge part of the 2nd laminated body 52 with the 2 conductivity type amorphous semiconductor film 5 is located. Therefore, there is a second gap between the end of the first conductive amorphous semiconductor film 3 of the first stacked body 51 and the end of the second conductive amorphous semiconductor film 5 of the second stacked body 52. There is a region where the end of the i-type amorphous semiconductor film 4 is located.
  • the end of the second i-type amorphous semiconductor film 4 is in contact with both the first conductive type amorphous semiconductor film 3 and the second conductive type amorphous semiconductor film 5.
  • the first conductive amorphous semiconductor film 3 and the second conductive amorphous semiconductor film 5 are separated by the second i-type amorphous semiconductor film 4.
  • first electrode 7 in contact with the first conductive type amorphous semiconductor film 3 is provided on the first conductive type amorphous semiconductor film 3.
  • a second electrode 8 that is in contact with the second conductive type amorphous semiconductor film 5 is provided on the second conductive type amorphous semiconductor film 5.
  • the first electrode 7 and the second electrode 8 aluminum, silver, or the like can be used.
  • i-type is not only a completely intrinsic state but also a sufficiently low concentration (n-type impurity concentration is less than 1 ⁇ 10 15 / cm 3 and p-type impurity concentration is 1 ⁇ (Less than 10 15 / cm 3 ) is meant to include n-type or p-type impurities.
  • n-type means a state where the n-type impurity concentration is 1 ⁇ 10 15 / cm 3 or more
  • p-type means that the p-type impurity concentration is 1 ⁇ 10 15 / cm 3. It means a state of cm 3 or more.
  • the n-type impurity concentration and the p-type impurity concentration can be measured by SIMS, for example.
  • amorphous silicon includes not only amorphous silicon in which the dangling bonds of silicon atoms are not terminated with hydrogen, but also dangling of silicon atoms such as hydrogenated amorphous silicon. It also includes those whose hands are terminated with hydrogen or the like.
  • an uneven shape is formed on the first surface 1 a serving as the light receiving surface of the semiconductor substrate 1.
  • the uneven shape of the first surface 1a can be formed, for example, by subjecting the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 to texture etching.
  • an i-type amorphous semiconductor film 9 is formed so as to be in contact with the entire surface of the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1, and then the entire surface of the i-type amorphous semiconductor film 9 is formed.
  • An SiC dielectric film 6 is formed so as to be in contact therewith.
  • i-type amorphous semiconductor film 9 and SiC dielectric film 6 can be formed by, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the temperature of the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 is less than 200 ° C. from the viewpoint of suppressing crystallization of the i-type amorphous semiconductor film 9.
  • SiH 4 can be used as the Si source gas
  • methane (CH 4 ) can be used as the C source gas.
  • the components other than Si and C of the SiC dielectric film 6 may be intentionally introduced by using a source gas containing atoms of the component, and are unavoidable without using a source gas containing atoms of the component. It may be introduced as an impurity.
  • a first i-type amorphous semiconductor film 2 is formed on the entire second surface 1 b of the semiconductor substrate 1.
  • the method for forming the first i-type amorphous semiconductor film 2 is not particularly limited, and for example, a plasma CVD method can be used.
  • a first conductivity type amorphous semiconductor film 3 is formed on the first i-type amorphous semiconductor film 2.
  • the formation method of the 1st conductivity type amorphous semiconductor film 3 is not specifically limited, For example, plasma CVD method can be used.
  • a stacked body of the first i-type amorphous semiconductor film 2 and the first conductive-type amorphous semiconductor film 3 is formed on the first conductive-type amorphous semiconductor film 3.
  • a photoresist mask 31 having an opening at a location where a certain first stacked body 51 is etched in the thickness direction is formed.
  • the photoresist mask 31 is formed by patterning using a potassium hydroxide aqueous solution as a developer after applying a photoresist on the entire surface of the first conductive type amorphous semiconductor film 3.
  • a part of the second surface 1b of the semiconductor substrate 1 is exposed by etching the first stacked body 51 in the thickness direction using the photoresist mask 31 as a mask.
  • Etching of the first laminate 51 is performed by wet etching using an aqueous hydrofluoric acid solution, which is a mixed acid of an aqueous hydrofluoric acid solution and an aqueous nitric acid solution, or an alkaline aqueous solution such as an aqueous potassium hydroxide solution or an aqueous sodium hydroxide solution. .
  • the second i-type amorphous semiconductor film 4 is formed so as to cover the exposed surface of the semiconductor substrate 1 and the first stacked body 51.
  • the method for forming the second i-type amorphous semiconductor film 4 is not particularly limited, and for example, a plasma CVD method can be used.
  • a second conductivity type amorphous semiconductor film 5 is formed on the second i-type amorphous semiconductor film 4.
  • the formation method of the 2nd conductivity type amorphous semiconductor film 5 is not specifically limited, For example, plasma CVD method can be used.
  • the second i-type amorphous semiconductor film 4 and the second conductive type amorphous semiconductor film 5 are stacked on the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1.
  • the photoresist mask 32 is formed only in the portion where the two stacked bodies 52 are left.
  • the photoresist mask 32 is formed by patterning using a potassium hydroxide aqueous solution as a developer after applying a photoresist to the entire surface of the second conductive type amorphous semiconductor film 5.
  • Etching of the second stacked body 52 is performed by wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution, which is a mixed acid of a hydrofluoric acid aqueous solution and a nitric acid aqueous solution, or an alkaline aqueous solution such as a potassium hydroxide aqueous solution or a sodium hydroxide aqueous solution as an etchant. . Thereafter, as shown in FIG. 12, the photoresist mask 32 is completely removed.
  • the first electrode 7 is formed so as to be in contact with the first conductive amorphous semiconductor film 3, and the second electrode is in contact with the second conductive amorphous semiconductor film 5. 8 is formed.
  • the formation method of the 1st electrode 7 and the 2nd electrode 8 is not specifically limited, For example, a vapor deposition method etc. can be used.
  • the heterojunction back contact cell according to the first embodiment includes an SiC x N y O z F w H as an outermost film on the i-type amorphous semiconductor film 9 on the first surface 1 a serving as the light receiving surface of the semiconductor substrate 1. It is manufactured by forming a SiC dielectric film 6 whose composition is represented by the formulas v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v). Therefore, even if the SiC dielectric film 6 is formed at a low temperature of less than 200 ° C.
  • the SiC dielectric film 6 is disclosed in the patent document. Since the etching resistance is higher than that of the insulating layer 124 made of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride described in 1, the patterning of the photoresist mask 31 and the photoresist mask 32, and the first stacked body 51 and the second stacked body 51 It is not necessary to form a protective film having etching resistance on the SiC dielectric film 6 when the stacked body 52 is etched. Therefore, the heterojunction back contact cell of Embodiment 1 can reduce the number of steps by the step of forming the protective film as compared with the back junction solar cell described in Patent Document 1.
  • the SiC dielectric film 6 is lower than the semiconductor substrate 1 made of an n-type single crystal silicon substrate and the i-type amorphous semiconductor film 9 made of an i-type amorphous silicon film, and the SiC dielectric film. It is possible to adjust the refractive index higher than a sealing material such as ethylene vinyl acetate (EVA) that can be disposed outside the body film 6. Therefore, the SiC dielectric film 6 can have an antireflection function for incident light, like the insulating layer 124 made of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride described in Patent Document 1.
  • the passivation of the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1 can be performed by the i-type amorphous semiconductor film 9. Therefore, it is considered that the characteristics of the heterojunction back contact cell of Embodiment 1 can be equal to or higher than the characteristics of the back junction solar cell described in Patent Document 1.
  • the heterojunction back contact cell of Embodiment 1 can also suppress an increase in man-hours while suppressing a decrease in characteristics.
  • the conductivity type of the semiconductor substrate 1 is n-type has been described.
  • the conductivity type of the semiconductor substrate 1 may be p-type.
  • the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
  • the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. May be.
  • the SiC dielectric film 6 is formed on the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1, the first stacked body 51 and the second stacked body 52 are formed on the second surface 1 b of the semiconductor substrate 1.
  • the SiC dielectric is formed on the first surface 1a of the semiconductor substrate 1.
  • the body film 6 may be formed.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell of the second embodiment.
  • the heterojunction back contact cell of Embodiment 2 is characterized in that an SiC dielectric film 6 is provided so as to be in direct contact with the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1. Since the SiC dielectric film 6 also contains Si, the SiC dielectric film 6 can also passivate the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 made of an n-type or p-type silicon substrate. Conceivable.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell according to the third embodiment.
  • the heterojunction back contact cell of Embodiment 3 includes a silicon nitride film 16 (hereinafter referred to as “SiN film 16”) between the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 and the SiC dielectric film 6.
  • the refractive index of the semiconductor substrate 1, the SiN film 16 and the SiC dielectric film 6 is such that the refractive index of the semiconductor substrate 1> the refractive index of the SiN film 16> the refractive index of the SiC dielectric film 6. It is characterized by satisfying the relationship.
  • the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 can be passivated by the SiN film, and the reflection of incident light can be suppressed by the laminated structure of the SiN film 16 and the SiC dielectric film 6.
  • the composition of the SiN film 16 is SiC x1 N y1 O z1 F w1 H v1 (0 ⁇ y1, 0 ⁇ x1 ⁇ y1, 0 ⁇ z1 ⁇ y1, 0 ⁇ w1 ⁇ y1 and 0 ⁇ v1).
  • the dielectric film represented is used.
  • the composition of the SiN film 16 can be obtained by measuring the content of each atom contained in the SiN film 16 by SIMS.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell of the fourth embodiment.
  • the SiN film 16 includes a first SiN film 16a on the semiconductor substrate 1 side and a second SiN film 16b on the SiC dielectric film 6 side.
  • the refractive index of the semiconductor substrate 1, the first SiN film 16a, the second SiN film 16b, and the SiC dielectric film 6 is such that the refractive index of the semiconductor substrate 1> the refractive index of the first SiN film 16a> the first.
  • the refractive index of the second SiN film 16b> the refractive index of the SiC dielectric film 6 is satisfied.
  • the first surface 1a of the semiconductor substrate 1 can be passivated by the first SiN film 16a, and the first SiN film 16a, the second SiN film 16b, and the SiC dielectric film 6 are stacked. Reflection of incident light can be suppressed by the structure.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction back contact cell of the fifth embodiment.
  • the heterojunction back contact cell of Embodiment 5 is characterized in that an i-type amorphous semiconductor film 9 is provided between the semiconductor substrate 1 and the first SiN film 16a. .
  • the i-type amorphous semiconductor film 9 can passivate the first surface 1 a of the semiconductor substrate 1.
  • the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 were respectively formed on the semiconductor substrate by plasma CVD using the flow rate [sccm] and the flow rate ratio shown in Table 1 and the film formation conditions shown in Table 2. .
  • the substrate temperature in Table 2 indicates the surface temperature [° C.] of the semiconductor substrate on which the SiC dielectric film is formed, the pressure indicates the atmospheric pressure [Pa], and the interelectrode gap is the distance between the positive electrode and the negative electrode [Mm] is shown, and the output density is the plasma output density [mW / cm 2 ].
  • the frequency in Table 2 indicates the frequency [MHz] of the power applied between the electrodes, and the plasma excitation method indicates that plasma is continuously generated.
  • Table 3 shows the refractive index of the light having a wavelength of 630 nm and the optical band gap of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 manufactured as described above.
  • Table 4 shows the refractive index of light having a wavelength of 630 nm and the optical band gap in the SiN films of Experimental Examples 7 to 12 produced by appropriately changing the film formation conditions.
  • the refractive indexes of light having a wavelength of 630 nm of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN films of Experimental Examples 7 to 12 are values measured by ellipsometry, and the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 are used.
  • the optical band gaps of the SiN films of Experimental Examples 7 to 12 were measured using the transmittance of the SiC dielectric film of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN film of Experimental Examples 7 to 12 using an ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer.
  • the reflectance is measured, and is a value calculated by the Tautz plot method from the measured values of transmittance and reflectance with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer.
  • FIG. 17 shows the relationship between the refractive index of light having a wavelength of 630 nm and the optical band gap [eV] of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN films of Experimental Examples 7 to 12.
  • the horizontal axis represents the optical band gap
  • the vertical axis represents the refractive index.
  • FIG. 17 also shows, for reference, the refractive index of light having a wavelength of 500 nm of a SiC dielectric film manufactured separately from the above.
  • the refractive index of each of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN films of Experimental Examples 7 to 12 decreases as the optical band gap increases. . Therefore, the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the SiN films of Experimental Examples 7 to 12 can be adjusted in refractive index by adjusting the optical band gap. It was confirmed that the optical band gap of the SiC dielectric film can be basically increased by increasing the ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of SiH 4 .
  • FIG. 18 shows the short-circuit current density [mA / cm 2 ] and film of the heterojunction back contact cell that is assumed when the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 are formed on the light receiving surface with film thicknesses of 5 nm, 10 nm, and 15 nm. The relationship with the thickness [nm] is shown.
  • the horizontal axis indicates the film thickness
  • the vertical axis indicates the short circuit current density.
  • the short-circuit current density and film thickness of the heterojunction back contact cell assumed when the SiN film A and the SiN film B are formed on the light receiving surface with a film thickness of 5 nm, 10 nm, and 15 nm, respectively.
  • the relationship is also shown.
  • the SiN film A and the SiN film B are produced under different film formation conditions.
  • FIG. 19 shows the relationship between the wavelength [nm] of light incident on the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 and the transmittance ⁇ [nm ⁇ 1 ].
  • FIG. 19 also shows the relationship between the wavelength [nm] of light incident on the SiN film A and the SiN film B and the transmittance ⁇ [nm ⁇ 1 ] for reference.
  • the transmittance ⁇ [nm ⁇ 1 ] of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 is a value measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer.
  • FIG. 20 shows the etching resistance of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 to a hydrofluoric acid aqueous solution having a hydrofluoric acid concentration of 5 mass%.
  • the horizontal axis indicates the etching time [second]
  • the vertical axis indicates the film thickness [nm].
  • FIG. 21 shows the etching resistance of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 to a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • the horizontal axis indicates the etching time [second]
  • the vertical axis indicates the film thickness [nm].
  • the hydrofluoric acid aqueous solution is a mixed acid having a volume ratio of 1: 100: 50 hydrofluoric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution, and water.
  • the hydrofluoric acid aqueous solution is a hydrofluoric acid aqueous solution having a hydrofluoric acid concentration of 5% by mass.
  • FIG. 22 shows the etching resistance of the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 to a potassium hydroxide aqueous solution having a potassium hydroxide concentration of 5 mass%.
  • the horizontal axis indicates the etching time [second]
  • the vertical axis indicates the film thickness [nm].
  • the SiC dielectric films of Experimental Examples 1 to 6 have optical characteristics equivalent to or better than those of the SiN film, and are etched with an aqueous hydrofluoric acid solution, an aqueous hydrofluoric acid solution, and an alkaline aqueous solution of a potassium hydroxide solution. It was also confirmed that it has resistance.
  • An embodiment disclosed herein includes a semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type, a dielectric film containing carbon and silicon on the first surface side of the semiconductor substrate, A first conductivity type amorphous semiconductor film and a second conductivity type amorphous semiconductor film on the second surface side opposite to the first surface, a first electrode on the first conductivity type amorphous semiconductor film, A dielectric film is formed of SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x). , 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v), and the dielectric film is a photoelectric conversion element that is the outermost film. In this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a decrease in characteristics.
  • the semiconductor substrate and the dielectric film may be in contact with each other. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein may further include an amorphous semiconductor film between the semiconductor substrate and the dielectric film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the amorphous semiconductor film may be in contact with each of the semiconductor substrate and the dielectric film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein may further include a silicon nitride film between the semiconductor substrate and the dielectric film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the silicon nitride film may be in contact with each of the semiconductor substrate and the dielectric film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the semiconductor substrate includes silicon
  • the silicon nitride film includes a first silicon nitride film on the semiconductor substrate side and a second silicon nitride film on the dielectric film side.
  • the refractive index of the first silicon nitride film may be higher than the refractive index of the second silicon nitride film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the photoelectric conversion element of the embodiment disclosed herein may further include an amorphous semiconductor film between the semiconductor substrate and the first silicon nitride film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the amorphous semiconductor film may be in contact with each of the semiconductor substrate and the first silicon nitride film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the first i-type amorphous semiconductor film may be located between the semiconductor substrate and the first conductive amorphous semiconductor film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the first i-type amorphous semiconductor film may be in contact with each of the semiconductor substrate and the first conductive type amorphous semiconductor film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the second i-type amorphous semiconductor film may be located between the semiconductor substrate and the second conductive amorphous semiconductor film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the second i-type amorphous semiconductor film may be in contact with each of the semiconductor substrate and the second conductivity-type amorphous semiconductor film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • the end portion of the second conductive type amorphous semiconductor film may be positioned on the end portion of the first conductive type amorphous semiconductor film. Also in this case, an increase in the number of man-hours can be suppressed while suppressing a deterioration in characteristics.
  • An embodiment disclosed herein includes a step of forming a dielectric film containing carbon and silicon on a first surface side of a semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type, After the step of forming, a step of forming a first conductivity type amorphous semiconductor film on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, and a second conductivity on the second surface side of the semiconductor substrate.
  • a dielectric film is represented by the formula of SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v)
  • a dielectric film is an outermost film of the photoelectric conversion element manufacturing method.
  • the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • the step of forming the dielectric film may include a step of forming the dielectric film by a plasma CVD method. Also in this case, the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • the plasma CVD method may be performed using a gas containing silane and methane. Also in this case, the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • a step of forming a dielectric film containing carbon and silicon on the first surface side of a semiconductor substrate of the first conductivity type or the second conductivity type Before the step of forming, a step of forming a first conductivity type amorphous semiconductor film on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, and a second surface side of the semiconductor substrate.
  • the dielectric film has a formula of SiC x N y O z F w H v (0 ⁇ x, 0 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ x, 0 ⁇ w ⁇ x and 0 ⁇ v) It is a manufacturing method of the photoelectric conversion element which has the composition represented and a dielectric material film is an outermost film. In this case, the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • the step of forming the dielectric film may include a step of forming the dielectric film by a plasma CVD method. Also in this case, the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • the plasma CVD method may be performed using a gas containing silane and methane. Also in this case, the photoelectric conversion element can be manufactured while suppressing a decrease in characteristics and suppressing an increase in man-hours.
  • Embodiment disclosed here can be utilized for the manufacturing method of a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion element, and may be suitably used for the manufacturing method of a solar cell and a solar cell, Especially preferably, it is hetero. There is a possibility that it can be used for a junction type back contact cell and a hetero junction type back contact cell.

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Abstract

　光電変換素子は、第１導電型または第２導電型の半導体基板（１）の第１の面（１ａ）側の炭素と珪素とを含む誘電体膜（６）と、第１の面（１ａ）と反対側の第２の面（１ｂ）側の第１導電型非晶質半導体膜（３）および第２導電型非晶質半導体膜（５）と、第１導電型非晶質半導体膜（３）上の第１電極（７）と、第２導電型非晶質半導体膜（５）上の第２電極（８）とを備えている。誘電体膜（６）はＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有している。誘電体膜（６）は最外膜である。

Description

光電変換素子および光電変換素子の製造方法
　本発明は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関する。
　太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池は、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。なかでも、現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面である受光面と受光面の反対側である裏面とにそれぞれ電極が形成された構造のものである。
　しかしながら、受光面に電極を形成した場合には、電極における太陽光の反射および吸収があることから、電極の面積分だけ入射する太陽光の量が減少する。そのため、裏面のみに電極を形成した裏面接合型太陽電池の開発が進められている（たとえば特許文献１参照）。
　図２３に、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の模式的な断面図を示す。図２３に示される裏面接合型太陽電池は、半導体基板１１１の受光面上に、ｉ型非晶質半導体層１１９、ｎ型非晶質半導体層１２０、および絶縁層１２４が順次積層された構成を有する。
　半導体基板１１１の裏面のｎ側電極１１６に対応する領域においては、半導体基板１１１上に、ｉ型非晶質半導体層１１２、ｎ型非晶質半導体層１１４、絶縁層１２１、およびｎ側電極１１６が順次積層されている。また、ｉ型非晶質半導体層１１２とｎ型非晶質半導体層１１４との積層体からＩＮ積層体１２２が構成されており、絶縁層１２１を貫通する穴を通してｎ型非晶質半導体層１１４とｎ側電極１１６とが接続されている。
　半導体基板１１１の裏面のｐ側電極１１７に対応する領域においては、半導体基板１１１上に、ｉ型非晶質半導体層１１３、ｐ型非晶質半導体層１１５、およびｐ側電極１１７が順次積層されている。また、ｉ型非晶質半導体層１１３とｐ型非晶質半導体層１１５との積層体からＩＰ積層体１２３が構成されている。
　ｎ側電極１１６およびｐ側電極１１７は、それぞれ、スパッタリング法などにより第１導電層１１６ａ，１１７ａおよび第２導電層１１６ｂ，１１７ｂを順次積層し、その後、第３導電層１１６ｃ，１１７ｃおよび第４導電層１１６ｄ，１１７ｄを順次積層することにより形成される。
　図２４に、図２３に示される裏面接合型太陽電池の製造方法のフローチャートを示す。以下、図２４を参照して、図２３に示される裏面接合型太陽電池の製造方法について説明する。まず、ステップＳ１ａにおいて、半導体基板１１１の受光面および裏面をそれぞれ洗浄する。
　次に、ステップＳ２ａにおいて、半導体基板１１１の受光面上にｉ型非晶質半導体層１１９とｎ型非晶質半導体層１２０とを形成するとともに、半導体基板１１１の裏面上にｉ型非晶質半導体層１１２とｎ型非晶質半導体層１１４とを形成する。
　次に、ステップＳ３ａにおいて、ｎ型非晶質半導体層１２０上に酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる絶縁層１２４を形成するとともに、ｎ型非晶質半導体層１１４上に酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる絶縁層１２１を形成する。
　次に、ステップＳ４ａにおいて、絶縁層１２１を酸性のエッチング液を用いてエッチングすることにより、絶縁層１２１の一部分を除去する。
　次に、ステップＳ５ａにおいて、ステップＳ４ａにおいてパターニングした絶縁層１２１をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層１１２とｎ型非晶質半導体層１１４とをアルカリ性のエッチング液を用いてエッチングすることにより、ｉ型非晶質半導体層１１２およびｎ型非晶質半導体層１１４の絶縁層１２１により覆われている部分以外の部分を除去する。
　次に、ステップＳ６ａにおいて、半導体基板１１１の裏面を覆うように、ｉ型非晶質半導体層１１３とｐ型非晶質半導体層１１５とをこの順序で形成する。
　次に、ステップＳ７ａにおいて、ｉ型非晶質半導体層１１３およびｐ型非晶質半導体層１１５の絶縁層１２１上に位置している部分の一部分をアルカリ性のエッチング液を用いてエッチングする。
　次に、ステップＳ８ａにおいて、バッファードフッ酸をエッチング液として用いたエッチングにより絶縁層１２１をエッチングする。
　最後に、ステップＳ９ａにおいて、ＩＮ積層体１２２上にｎ側電極１１６を形成し、ＩＰ積層体１２３上にｐ側電極１１７を形成することによって、図２３に示される裏面接合型太陽電池が製造される。
特開２０１２－４９１９３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池においては、ステップＳ３ａにおいて、半導体基板１１１の温度が２００℃未満の低温で、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる絶縁層１２４を形成する必要があった。これは、半導体基板１１１の温度が２００℃以上の高温で絶縁層１２４を形成した場合には、ステップＳ２ａにおいて形成された非晶質半導体層（ｉ型非晶質半導体層１１２、ｎ型非晶質半導体層１１４、ｉ型非晶質半導体層１１９およびｎ型非晶質半導体層１２０）が絶縁層１２４の形成時に結晶化して裏面接合型太陽電池の特性が低下するためである。
　一方、半導体基板１１１の温度が２００℃未満の低温で絶縁層１２４を形成した場合には、絶縁層１２４がプロセス耐性を有しないため、ステップＳ４ａ、Ｓ５ａ、Ｓ７ａおよびＳ８ａのそれぞれの工程において絶縁層１２４上にエッチング耐性を有する保護膜を形成してからエッチングをそれぞれ行う必要があった。そのため、この場合には、裏面接合型太陽電池の製造工程の工数が多くなる。
　ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の面側の炭素と珪素とを含む誘電体膜と、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面側の第１導電型非晶質半導体膜および第２導電型非晶質半導体膜と、第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極とを備え、誘電体膜はＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、誘電体膜は最外膜である光電変換素子である。
　ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の第１の面側に炭素と珪素とを含む誘電体膜を形成する工程と、誘電体膜を形成する工程の後に、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面側に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、半導体基板の第２の面側に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極を形成する工程とを含み、誘電体膜はＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、誘電体膜は最外膜である光電変換素子の製造方法である。
　ここで開示された実施形態によれば、半導体基板の温度が２００℃未満の低温で半導体基板の受光面側の膜を形成する場合においても、特性の低下および工数の増加を抑えることが可能な光電変換素子および光電変換素子の製造方法を提供することができる。
実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例の製造工程の一部について図解する模式的な断面図である。 実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。 実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。 実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。 実施形態５のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜の波長６３０ｎｍの光の屈折率と光学的バンドギャップ［ｅＶ］との関係を示す図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜を受光面に膜厚５ｎｍ、１０ｎｍおよび１５ｎｍで形成したときに想定されるヘテロ接合バックコンタクトセルの短絡電流密度［ｍＡ／ｃｍ2］と膜厚［ｎｍ］との関係を示す図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜に入射する光の波長［ｎｍ］と透過率α［ｎｍ-1］との関係を示す図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のフッ酸濃度が５質量％のフッ酸水溶液に対するエッチング耐性を示す図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のフッ硝酸水溶液に対するエッチング耐性を示す図である。 実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の水酸化カリウム濃度が５質量％の水酸化カリウム水溶液に対するエッチング耐性を示す図である。 特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の模式的な断面図である。 図２３に示される裏面接合型太陽電池の製造方法のフローチャートである。
　以下、ここで開示される実施形態の光電変換素子の一例としての実施形態のヘテロ接合型バックコンタクトセルについて説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
　［実施形態１］
　＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの構造＞
　図１に、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１を有する。半導体基板１の第１の面１ａ（受光面）には凹凸形状が形成されている。半導体基板１の第１の面１ａ上にはｉ型非晶質半導体膜９が設けられており、ｉ型非晶質半導体膜９上には炭素（Ｃ）と珪素（Ｓｉ）とを含む誘電体膜６（以下、「ＳｉＣ誘電体膜６」という。）が最外膜として設けられている。本実施形態において、半導体基板１はｎ型単結晶シリコン基板であり、ｉ型非晶質半導体膜９はｉ型非晶質シリコン膜である。
　ＳｉＣ誘電体膜６としては、ＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で組成が表わされる誘電体膜が用いられる。すなわち、ＳｉＣ誘電体膜６はＳｉとＣとからのみ構成されていてもよく、ＳｉおよびＣに加えてＳｉおよびＣ以外の成分（たとえば、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）および水素（Ｈ）からなる群より選択される１つ以上の成分）を含んでいてもよい。ＳｉＣ誘電体膜６の組成は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によってＳｉＣ誘電体膜６に含まれる各原子の含有量を測定することによって求めることができる。
　半導体基板１の第１の面１ａと反対側の第２の面１ｂ（裏面）上には第１のｉ型非晶質半導体膜２と第２のｉ型非晶質半導体膜４とが設けられている。本実施形態において、第１のｉ型非晶質半導体膜２および第２のｉ型非晶質半導体膜４はそれぞれｉ型非晶質シリコン膜である。
　第１のｉ型非晶質半導体膜２上には第１導電型非晶質半導体膜３が設けられている。また、第２のｉ型非晶質半導体膜４上には第２導電型非晶質半導体膜５が設けられている。本実施形態において、第１導電型非晶質半導体膜３はｐ型非晶質シリコン膜であり、第２導電型非晶質半導体膜５はｎ型非晶質シリコン膜である。
　第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との第１の積層体５１の端部上には、第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との第２の積層体５２の端部が位置している。そのため、第１の積層体５１の第１導電型非晶質半導体膜３の端部と第２の積層体５２の第２導電型非晶質半導体膜５の端部との間には第２のｉ型非晶質半導体膜４の端部が位置している領域がある。第２のｉ型非晶質半導体膜４の端部は、第１導電型非晶質半導体膜３および第２導電型非晶質半導体膜５の両方と接している。これにより、第１導電型非晶質半導体膜３と第２導電型非晶質半導体膜５とは第２のｉ型非晶質半導体膜４によって分離されている。
　第１導電型非晶質半導体膜３上には、第１導電型非晶質半導体膜３に接する第１電極７が設けられている。また、第２導電型非晶質半導体膜５上には、第２導電型非晶質半導体膜５に接する第２電極８が設けられている。第１電極７および第２電極８としては、アルミニウムまたは銀などを用いることができる。
　なお、本実施形態において、「ｉ型」は、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。また、本実施形態において、「ｎ型」は、ｎ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味し、「ｐ型」は、ｐ型不純物濃度が１×１０15個／ｃｍ3以上の状態を意味する。ｎ型不純物濃度およびｐ型不純物濃度は、たとえばＳＩＭＳによって測定することができる。
　また、本実施形態において、「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素等で終端されたものも含まれるものとする。
　＜ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法＞
　以下、図２～図１２の模式的断面図を参照して、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造方法の一例について説明する。
　まず、図２に示すように、半導体基板１の受光面となる第１の面１ａに凹凸形状を形成する。第１の面１ａの凹凸形状は、たとえば、半導体基板１の第１の面１ａをテクスチャエッチングすることにより形成することができる。
　次に、図３に示すように、半導体基板１の第１の面１ａの全面に接するようにｉ型非晶質半導体膜９を形成し、その後、ｉ型非晶質半導体膜９の全面に接するようにＳｉＣ誘電体膜６を形成する。ｉ型非晶質半導体膜９およびＳｉＣ誘電体膜６は、それぞれ、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法により形成することができる。
　また、たとえばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＣ誘電体膜６を形成する場合には、ｉ型非晶質半導体膜９の結晶化を抑制する観点から半導体基板１の第２の面１ｂの温度を２００℃未満の低温とした状態で、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ4を用いることができ、Ｃの原料ガスとしてメタン（ＣＨ4）を用いることができる。なお、ＳｉＣ誘電体膜６のＳｉおよびＣ以外の成分は、当該成分の原子を含む原料ガスを用いることにより意図的に導入されてもよく、当該成分の原子を含む原料ガスを用いることなく不可避不純物的に導入されてもよい。
　次に、図４に示すように、半導体基板１の第２の面１ｂの全面に第１のｉ型非晶質半導体膜２を形成する。第１のｉ型非晶質半導体膜２の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
　次に、図５に示すように、第１のｉ型非晶質半導体膜２上に第１導電型非晶質半導体膜３を形成する。第１導電型非晶質半導体膜３の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
　次に、図６に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３上に、第１のｉ型非晶質半導体膜２と第１導電型非晶質半導体膜３との積層体である第１の積層体５１を厚さ方向にエッチングする箇所に開口部を有するフォトレジストマスク３１を形成する。フォトレジストマスク３１は、第１導電型非晶質半導体膜３の全面にフォトレジストを塗布した後に、現像液として水酸化カリウム水溶液を用いたパターニングにより形成される。
　次に、図７に示すように、フォトレジストマスク３１をマスクとして、第１の積層体５１を厚さ方向にエッチングすることによって、半導体基板１の第２の面１ｂの一部を露出させる。第１の積層体５１のエッチングは、フッ酸水溶液と硝酸水溶液との混酸であるフッ硝酸水溶液、または水酸化カリウム水溶液若しくは水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液をエッチング液として用いたウエットエッチングにより行われる。
　次に、図８に示すように、半導体基板１の露出面および第１の積層体５１を覆うようにして第２のｉ型非晶質半導体膜４を形成する。第２のｉ型非晶質半導体膜４の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
　次に、図９に示すように、第２のｉ型非晶質半導体膜４上に第２導電型非晶質半導体膜５を形成する。第２導電型非晶質半導体膜５の形成方法は特に限定されないが、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いることができる。
　次に、図１０に示すように、半導体基板１の第２の面１ｂ上の第２のｉ型非晶質半導体膜４と第２導電型非晶質半導体膜５との積層体である第２の積層体５２を残す部分にのみフォトレジストマスク３２を形成する。フォトレジストマスク３２は、第２導電型非晶質半導体膜５の全面にフォトレジストを塗布した後に、現像液として水酸化カリウム水溶液を用いたパターニングにより形成される。
　次に、フォトレジストマスク３２をマスクとして、第２の積層体５２の一部を厚さ方向にエッチングすることによって、図１１に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３の一部を露出させる。第２の積層体５２のエッチングは、フッ酸水溶液と硝酸水溶液との混酸であるフッ硝酸水溶液、または水酸化カリウム水溶液若しくは水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液をエッチング液として用いたウエットエッチングにより行われる。その後、図１２に示すように、フォトレジストマスク３２を完全に除去する。
　次に、図１に示すように、第１導電型非晶質半導体膜３に接するように第１電極７を形成するとともに、第２導電型非晶質半導体膜５に接するように第２電極８を形成する。第１電極７および第２電極８の形成方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法などを用いることができる。
　以上により、図１に示す構成の実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルが完成する。
　＜課題解決のメカニズム＞
　実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１の受光面となる第１の面１ａ上のｉ型非晶質半導体膜９上に最外膜としてＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で組成が表わされるＳｉＣ誘電体膜６を形成することにより製造されている。したがって、ｉ型非晶質半導体膜９の結晶化を抑制するために、半導体基板１の温度が２００℃未満の低温でＳｉＣ誘電体膜６を形成したとしても、ＳｉＣ誘電体膜６は特許文献１に記載の酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる絶縁層１２４と比べてエッチング耐性が高いため、フォトレジストマスク３１およびフォトレジストマスク３２のパターニング時、ならびに第１の積層体５１および第２の積層体５２のエッチング時にＳｉＣ誘電体膜６上にエッチング耐性を有する保護膜を形成する必要がない。したがって、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池と比べて、当該保護膜を形成する工程の分、工数を低減することができる。
　また、後述のように、ＳｉＣ誘電体膜６は、ｎ型単結晶シリコン基板からなる半導体基板１およびｉ型非晶質シリコン膜からなるｉ型非晶質半導体膜９よりも低く、かつＳｉＣ誘電体膜６の外側に配置され得るエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの封止材よりも高く屈折率を調整することが可能である。そのため、ＳｉＣ誘電体膜６は、特許文献１に記載の酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる絶縁層１２４と同様に、入射光の反射防止機能を有し得る。さらに、半導体基板１の第１の面１ａのパッシベーションは、ｉ型非晶質半導体膜９により行うことができる。そのため、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルの特性は、特許文献１に記載の裏面接合型太陽電池の特性と同等以上とすることができると考えられる。
　以上の理由により、実施形態１のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　＜変形例＞
　なお、上記においては、半導体基板１の導電型がｎ型である場合について説明したが、半導体基板１の導電型はｐ型であってもよい。
　また、上記においては、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である場合について説明したが、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型であってもよい。
　また、上記においては、半導体基板１の第１の面１ａ上にＳｉＣ誘電体膜６を形成した後に半導体基板１の第２の面１ｂ上に第１の積層体５１および第２の積層体５２を形成する場合について説明したが、半導体基板１の第２の面１ｂ上に第１の積層体５１および第２の積層体５２を形成した後に半導体基板１の第１の面１ａ上にＳｉＣ誘電体膜６を形成してもよい。
　［実施形態２］
　図１３に、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１３に示すように、実施形態２のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１の第１の面１ａに直接接するようにＳｉＣ誘電体膜６が設けられていることを特徴としている。ＳｉＣ誘電体膜６にもＳｉが含まれていることから、ＳｉＣ誘電体膜６によってもｎ型またはｐ型のシリコン基板からなる半導体基板１の第１の面１ａのパッシベーションを行うことができると考えられる。
　実施形態２における上記以外の説明は実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
　［実施形態３］
　図１４に、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１４に示すように、実施形態３のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１の第１の面１ａとＳｉＣ誘電体膜６との間に窒化シリコン膜１６（以下、「ＳｉＮ膜１６」という。）が設けられており、半導体基板１、ＳｉＮ膜１６およびＳｉＣ誘電体膜６の屈折率が、半導体基板１の屈折率＞ＳｉＮ膜１６の屈折率＞ＳｉＣ誘電体膜６の屈折率の関係を満たしていることを特徴としている。この場合には、ＳｉＮ膜により半導体基板１の第１の面１ａのパッシベーションを行うことができ、ＳｉＮ膜１６とＳｉＣ誘電体膜６との積層構造により入射光の反射を抑制することができる。
　なお、ＳｉＮ膜１６としては、ＳｉＣx1Ｎy1Ｏz1Ｆw1Ｈv1（０＜ｙ１、０≦ｘ１＜ｙ１、０≦ｚ１＜ｙ１、０≦ｗ１＜ｙ１および０≦ｖ１）の式で組成が表わされる誘電体膜が用いられる。ＳｉＮ膜１６の組成は、ＳＩＭＳによってＳｉＮ膜１６に含まれる各原子の含有量を測定することによって求めることができる。
　実施形態３における上記以外の説明は実施形態１および実施形態２と同様であるため、その説明については繰り返さない。
　［実施形態４］
　図１５に、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１５に示すように、実施形態４のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、ＳｉＮ膜１６が半導体基板１側の第１のＳｉＮ膜１６ａとＳｉＣ誘電体膜６側の第２のＳｉＮ膜１６ｂとを備えており、半導体基板１、第１のＳｉＮ膜１６ａ、第２のＳｉＮ膜１６ｂおよびＳｉＣ誘電体膜６の屈折率が、半導体基板１の屈折率＞第１のＳｉＮ膜１６ａの屈折率＞第２のＳｉＮ膜１６ｂの屈折率＞ＳｉＣ誘電体膜６の屈折率の関係を満たしていることを特徴としている。この場合には、第１のＳｉＮ膜１６ａにより半導体基板１の第１の面１ａのパッシベーションを行うことができ、第１のＳｉＮ膜１６ａ、第２のＳｉＮ膜１６ｂおよびＳｉＣ誘電体膜６の積層構造により入射光の反射を抑制することができる。
　実施形態４における上記以外の説明は実施形態１～実施形態３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
　［実施形態５］
　図１６に、実施形態５のヘテロ接合型バックコンタクトセルの模式的な断面図を示す。図１６に示すように、実施形態５のヘテロ接合型バックコンタクトセルは、半導体基板１と第１のＳｉＮ膜１６ａとの間にｉ型非晶質半導体膜９を備えていることを特徴としている。この場合には、ｉ型非晶質半導体膜９により、半導体基板１の第１の面１ａのパッシベーションを行うことができる。
　実施形態５における上記以外の説明は実施形態１～実施形態４と同様であるため、その説明については繰り返さない。
　以下、本実施形態を実験例を用いて詳細に説明するが、本実施形態は実験例に限定されるものではない。
　＜実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の作製＞
　以下の表１に示す流量［ｓｃｃｍ］および流量比率の原料ガスを用いて、表２に示す成膜条件のプラズマＣＶＤ法により半導体基板上に実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜をそれぞれ作製した。なお、表２における基板温度はＳｉＣ誘電体膜が形成される半導体基板の表面温度［℃］を示し、圧力は雰囲気の圧力［Ｐａ］を示し、電極間ギャップは正極と負極との間の距離［ｍｍ］を示し、出力密度はプラズマ出力の密度［ｍＷ／ｃｍ2］を示している。また、表２における周波数は電極間に印加される電力の周波数［ＭＨｚ］を示し、プラズマ励起方式はプラズマを連続的に発生させていることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、表３に上記のようにして作製した実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の波長６３０ｎｍの光の屈折率と、光学的バンドギャップとを示す。また、表４に、成膜条件を適宜変更して作製した実験例７～１２のＳｉＮ膜における波長６３０ｎｍの光の屈折率と、光学的バンドギャップとを示す。なお、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜の波長６３０ｎｍの光の屈折率はエリプソメトリー法により測定した値であり、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜の光学的バンドギャップは、紫外可視近赤外分光光度計を用いて実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜の透過率および反射率を測定し、紫外可視近赤外分光光度計による透過率および反射率の測定値からタウツプロット法により算出した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　＜実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の光学特性＞
　図１７に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜の波長６３０ｎｍの光の屈折率と光学的バンドギャップ［ｅＶ］との関係を示す。なお、図１７の横軸が光学的バンドギャップを示し、縦軸が屈折率を示している。また、図１７には、上記とは別に作製したＳｉＣ誘電体膜の波長５００ｎｍの光の屈折率についても参考のため示している。
　図１７に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜のいずれにおいても、光学的バンドギャップが大きくなるにしたがって屈折率が小さくなることが確認された。したがって、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜および実験例７～１２のＳｉＮ膜はいずれも光学的バンドギャップを調整することによって屈折率を調整することが可能であり、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の光学的バンドギャップは、基本的にはＳｉＨ4の流量に対するＣＨ4の流量の比率を高くすることによって大きくすることができることが確認された。
　図１８に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜を受光面に膜厚５ｎｍ、１０ｎｍおよび１５ｎｍで形成したときに想定されるヘテロ接合バックコンタクトセルの短絡電流密度［ｍＡ／ｃｍ2］と膜厚［ｎｍ］との関係を示す。なお、図１８の横軸が膜厚を示し、縦軸が短絡電流密度を示している。また、図１８には、参考のため、ＳｉＮ膜ＡおよびＳｉＮ膜Ｂをそれぞれ受光面に膜厚５ｎｍ、１０ｎｍおよび１５ｎｍで形成したときに想定されるヘテロ接合バックコンタクトセルの短絡電流密度と膜厚との関係も示している。なお、ＳｉＮ膜ＡおよびＳｉＮ膜Ｂは異なる成膜条件で作製されている。
　図１８に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜を受光面に形成した場合にも、ＳｉＮ膜ＡまたはＳｉＮ膜Ｂを受光面に形成した場合と同等またはそれ以上の特性が得られると考えられる。
　図１９に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜に入射する光の波長［ｎｍ］と透過率α［ｎｍ-1］との関係を示す。また、図１９には、参考のため、ＳｉＮ膜ＡおよびＳｉＮ膜Ｂに入射する光の波長［ｎｍ］と透過率α［ｎｍ-1］との関係も示している。なお、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の透過率α［ｎｍ-1］は、紫外可視近赤外分光光度計により測定した値である。
　図１９に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜、ＳｉＮ膜ＡおよびＳｉＮ膜Ｂのいずれも波長３００ｎｍ～波長６００ｎｍの範囲において光の透過率が高くなる波長領域があるため、少なくともその波長領域の範囲内では、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜は、ＳｉＮ膜ＡおよびＳｉＮ膜Ｂと同様の入射光の反射抑制機能を有し得ると考えられる。
　＜実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のエッチング耐性＞
　図２０に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のフッ酸濃度が５質量％のフッ酸水溶液に対するエッチング耐性を示す。図２０の横軸がエッチング時間［秒］を示し、縦軸が膜厚［ｎｍ］を示す。
　図２０に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のいずれにおいても、フッ酸水溶液によるエッチング時間が長くなったことによる膜厚の変化はほとんど見られなかった。
　図２１に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のフッ硝酸水溶液に対するエッチング耐性を示す。図２１の横軸がエッチング時間［秒］を示し、縦軸が膜厚［ｎｍ］を示す。フッ硝酸水溶液は、フッ酸水溶液と硝酸水溶液と水の体積比が１：１００：５０の混酸であって、フッ酸水溶液はフッ酸濃度が５質量％のフッ酸水溶液であり、硝酸水溶液は硝酸濃度が６０質量％の硝酸水溶液である。
　図２１に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のいずれにおいても、フッ硝酸水溶液によるエッチング時間が長くなったことによる膜厚の変化はほとんど見られなかった。
　図２２に、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜の水酸化カリウム濃度が５質量％の水酸化カリウム水溶液に対するエッチング耐性を示す。図２２の横軸がエッチング時間［秒］を示し、縦軸が膜厚［ｎｍ］を示す。
　図２２に示すように、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜のいずれにおいても、水酸化カリウム濃度が５質量％の水酸化カリウム水溶液によるエッチング時間が長くなったことによる膜厚の変化はほとんど見られなかった。
　＜評価＞
　以上の結果から、実験例１～６のＳｉＣ誘電体膜は、ＳｉＮ膜と同等以上の光学特性を有するとともに、フッ酸水溶液およびフッ硝酸水溶液の酸性水溶液、ならびに水酸化カリウム水溶液のアルカリ水溶液に対するエッチング耐性も有していることが確認された。
　［付記］
　（１）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の面側の炭素と珪素とを含む誘電体膜と、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面側の第１導電型非晶質半導体膜および第２導電型非晶質半導体膜と、第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極と、を備え、誘電体膜は、ＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、誘電体膜は最外膜である光電変換素子である。この場合には、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（２）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板と誘電体膜とが接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（３）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と誘電体膜との間に非晶質半導体膜をさらに備えてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（４）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、非晶質半導体膜が半導体基板および誘電体膜のそれぞれと接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（５）ここで開示された実施形態の光電変換素子は、半導体基板と誘電体膜との間に窒化シリコン膜をさらに備えていてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（６）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、窒化シリコン膜が半導体基板および誘電体膜のそれぞれと接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（７）ここで開示された実施形態の光電変換素子において、半導体基板はシリコンを含み、窒化シリコン膜は半導体基板側の第１の窒化シリコン膜と、誘電体膜側の第２の窒化シリコン膜とを備え、第１の窒化シリコン膜の屈折率は、第２の窒化シリコン膜の屈折率よりも高くてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（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の窒化シリコン膜との間に非晶質半導体膜をさらに備えていてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（９）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、非晶質半導体膜が半導体基板および第１の窒化シリコン膜のそれぞれと接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１０）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板と第１導電型非晶質半導体膜との間に第１のｉ型非晶質半導体膜が位置していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１１）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１のｉ型非晶質半導体膜が半導体基板および第１導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１２）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、半導体基板と第２導電型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜が位置していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１３）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第２のｉ型非晶質半導体膜が半導体基板および第２導電型非晶質半導体膜のそれぞれと接していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１４）ここで開示された実施形態の光電変換素子においては、第１導電型非晶質半導体膜の端部上に第２導電型非晶質半導体膜の端部が位置していてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えることができる。
　（１５）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の第１の面側に炭素と珪素とを含む誘電体膜を形成する工程と、誘電体膜を形成する工程の後に、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面側に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、半導体基板の第２の面側に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極を形成する工程と、を含み、誘電体膜はＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、誘電体膜は最外膜である光電変換素子の製造方法である。この場合には、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　（１６）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、誘電体膜を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法により誘電体膜を形成する工程を含んでいてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　（１７）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、プラズマＣＶＤ法は、シランとメタンとを含むガスを用いて行われてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　（１８）ここで開示された実施形態は、第１導電型または第２導電型の半導体基板の第１の面側に炭素と珪素とを含む誘電体膜を形成する工程と、誘電体膜を形成する工程の前に、半導体基板の第１の面と反対側の第２の面側に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、半導体基板の第２の面側に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程と、第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極を形成する工程と、を含み、誘電体膜はＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、誘電体膜は最外膜である光電変換素子の製造方法である。この場合には、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　（１９）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、誘電体膜を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法により誘電体膜を形成する工程を含んでいてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　（２０）ここで開示された実施形態の光電変換素子の製造方法において、プラズマＣＶＤ法は、シランとメタンとを含むガスを用いて行われてもよい。この場合にも、特性の低下を抑えつつ、工数の増加も抑えて、光電変換素子を製造することができる。
　以上のように本発明の実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
　今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
　ここで開示された実施形態は、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に利用することができ、好適には太陽電池および太陽電池の製造方法に利用できる可能性があり、特に好適にはヘテロ接合型バックコンタクトセルおよびヘテロ接合型バックコンタクトセルに利用できる可能性がある。
　１　半導体基板、１ａ　第１の面、１ｂ　第２の面、２　第１のｉ型非晶質半導体膜、３　第１導電型非晶質半導体膜、４　第２のｉ型非晶質半導体膜、５　第２導電型非晶質半導体膜、６　ＳｉＣ誘電体膜、９　ｉ型非晶質半導体膜、３１，３２　フォトレジストマスク、５１　第１の積層体、５２　第２の積層体、１６　ＳｉＮ膜、１６ａ　第１のＳｉＮ膜、１６ｂ　第２のＳｉＮ膜、１１１　半導体基板、１１２　ｉ型非晶質半導体層、１１３　ｉ型非晶質半導体層、１１４　ｎ型非晶質半導体層、１１５　ｐ型非晶質半導体層、１１６　ｎ側電極、１１６ａ　第１導電層、１１６ｂ　第２導電層、１１６ｃ　第３導電層、１１６ｄ　第４導電層、１１７　ｐ側電極、１１７ａ　第１導電層、１１７ｂ　第２導電層、１１７ｃ　第３導電層、１１７ｄ　第４導電層、１１９　ｉ型非晶質半導体層、１２０　ｎ型非晶質半導体層、１２１　絶縁層、１２２　ＩＮ積層体、１２３　ＩＰ積層体、１２４　絶縁層。

Claims (9)

  1. 　第１導電型または第２導電型の半導体基板と、
    　前記半導体基板の第１の面側の炭素と珪素とを含む誘電体膜と、
    　前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面側の第１導電型非晶質半導体膜および第２導電型非晶質半導体膜と、
    　前記第１導電型非晶質半導体膜上の第１電極と、
    　前記第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極と、を備え、
    　前記誘電体膜は、ＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、
    　前記誘電体膜は、最外膜である、光電変換素子。
  2. 　前記半導体基板と前記誘電体膜とが接している、請求項１に記載の光電変換素子。
  3. 　前記半導体基板と前記誘電体膜との間に非晶質半導体膜をさらに備える、請求項１に記載の光電変換素子。
  4. 　前記半導体基板と前記誘電体膜との間に窒化シリコン膜をさらに備える、請求項１に記載の光電変換素子。
  5. 　前記半導体基板はシリコンを含み、
    　前記窒化シリコン膜は、前記半導体基板側の第１の窒化シリコン膜と、前記誘電体膜側の第２の窒化シリコン膜とを備え、
    　前記第１の窒化シリコン膜の屈折率は、前記第２の窒化シリコン膜の屈折率よりも高い、請求項４に記載の光電変換素子。
  6. 　前記半導体基板と前記第１の窒化シリコン膜との間に非晶質半導体膜をさらに備える、請求項５に記載の光電変換素子。
  7. 　前記半導体基板と前記第１導電型非晶質半導体膜との間に第１のｉ型非晶質半導体膜が位置している、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  8. 　前記半導体基板と前記第２導電型非晶質半導体膜との間に第２のｉ型非晶質半導体膜が位置している、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  9. 　第１導電型または第２導電型の半導体基板の第１の面側に炭素と珪素とを含む誘電体膜を形成する工程と、
    　前記誘電体膜を形成する工程の後に、
    　前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面側に第１導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
    　前記半導体基板の前記第２の面側に第２導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
    　前記第１導電型非晶質半導体膜上に第１電極を形成する工程と、
    　前記第２導電型非晶質半導体膜上の第２電極を形成する工程と、を含み、
    　前記誘電体膜は、ＳｉＣxＮyＯzＦwＨv（０＜ｘ、０≦ｙ＜ｘ、０≦ｚ＜ｘ、０≦ｗ＜ｘおよび０≦ｖ）の式で表わされる組成を有し、
    　前記誘電体膜は、最外膜である、光電変換素子の製造方法。
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