光电转换装置及其制造方法制造方法及图纸

提供一种具有新的抗反射结构的光电转换装置及其制造方法。在半导体表面上使相同种类或不同种类的半导体成长来形成凹凸结构，而不是通过蚀刻半导体衬底或半导体膜的表面来形成抗反射结构。例如，通过在光电转换装置的光入射表面一侧设置其表面具有多个突出部分的半导体层，大幅度减小表面反射。该结构可以通过气相成长法形成，因此不污染半导体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来，作为阻止全球变暖的措施，在发电时不排出二氧化碳的发电装置的光电转换装置受到注目。作为其典型实例，已知在室外利用太阳光而发电的用于住宅等的电力供应用太阳电池。这样的太阳电池主要利用单晶硅或多晶硅等的晶体硅太阳电池。使用单晶硅衬底或多晶硅衬底的太阳电池的表面上形成有用来减小表面反射的凹凸结构。形成在硅衬底表面的凹凸结构通过使用NaOH等的碱溶液对硅衬底进行蚀刻而形成。由于碱溶液的蚀刻速度根据硅的晶面取向而不同，所以例如当使用(100)面的硅衬底时，可形成金字塔状的凹凸结构。上述凹凸结构可以减小太阳电池的表面反射，但是用来蚀刻的碱溶液也成为硅半导体的污染源。另外，蚀刻特性根据碱溶液的浓度或温度而大幅度不同，由此难以以优良的再现性在硅衬底的表面形成凹凸结构。为此，公开了组合激光加工技术和化学蚀刻的方法 (例如，参照专利文件1)。另一方面，在将硅等的半导体薄膜用作光电转换层的太阳电池中，通过上述那样的利用碱溶液的蚀刻在硅薄膜的表面形成凹凸结构是很困难的。日本专利申请公开2003_25拟85号公报总之，当要在硅衬底表面形成凹凸结构时蚀刻硅衬底本身的方法不是优选的，因为该方法在凹凸形状的控制方面有课题，并影响到太阳电池的特性。另外，由于为了蚀刻硅衬底需要碱溶液和大量的清洗水，并需要注意对硅衬底的污染，所以从生产性的观点来看上述方法也不是优选的。
技术实现思路
于是，本专利技术的一个方式的目的在于提供一种具有新的抗反射结构的光电转换装置。本专利技术的一个方式的要点在于，在半导体表面上使相同种类或不同种类的半导体成长来形成凹凸结构，而不是通过蚀刻半导体衬底或半导体膜的表面来形成抗反射结构。例如，通过在光电转换装置的光入射表面一侧设置其表面具有多个突出部分的半导体层，来大幅度减小表面反射。该结构可以通过气相成长法形成，因此不污染半导体。通过气相成长法可以使具有多个须状物(whisker)的半导体层成长，由此，可以形成光电转换装置的抗反射结构。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置，包括设置在导电层上的第一导电型的晶体半导体区域，该晶体半导体区域通过具有由具有赋予第一导电型的杂质元素的晶体半导体形成的多个须状物而具有凹凸表面；与第一导电型相反的第二导电型的晶体半导体区域，该晶体半导体区域设置为覆盖所述具有凹凸表面的第一导电型的晶体半导体区域的该凹凸表面。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置，包括设置在导电层上的第一导电型的晶体半导体区域；设置在所述第一导电型的晶体半导体区域上的与第一导电型相反的第二导电型的晶体半导体区域，该第二晶体半导体区域通过具有由具有赋予第二导电型的杂质元素的晶体半导体形成的多个须状物而具有凹凸表面。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置，包括层叠在电极上的第一导电型的晶体半导体区域、以及第二导电型的晶体半导体区域，其中，所述第一导电型的晶体半导体区域包括具有赋予第一导电型的杂质元素的晶体半导体区域；设置在该晶体半导体区域上且由具有赋予第一导电型的杂质元素的晶体半导体形成的多个须状物。亦即，由于第一导电型的晶体半导体区域具有多个须状物，所以第二导电型的晶体半导体区域的表面为凹凸形状。并且，第一导电型的晶体半导体区域和第二导电型的晶体半导体区域的界面为凹凸形状。本专利技术的一个方式是一种光电转换装置，包括层叠在电极上的第一导电型的晶体半导体区域、以及第二导电型的晶体半导体区域，其中，所述第二导电型的晶体半导体区域包括具有赋予第二导电型的杂质元素的晶体半导体区域；设置在该晶体半导体区域上且由具有赋予第二导电型的杂质元素的晶体半导体形成的多个须状物。亦即，由于第二导电型的晶体半导体区域具有多个须状物，所以第二导电型的晶体半导体区域的表面为凹凸形状。另外，在上述光电转换装置中，第一导电型的晶体半导体区域是η型半导体区域和P型半导体区域中的一方，并且所述第二导电型的晶体半导体区域是η型半导体区域和 P型半导体区域中的另一方。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置，其除了上述结构之外还包括层叠在所述第二导电型的晶体半导体区域上的第三导电型的半导体区域、本征的半导体区域、 第四导电型的半导体区域。由此，第四导电型的半导体区域的表面为凹凸形状。另外，在上述光电转换装置中，第一导电型的晶体半导体区域及第三导电型的半导体区域是η型半导体区域和ρ型半导体区域中的一方，并且所述第二导电型的晶体半导体区域及第四导电型的半导体区域是η型半导体区域和P型半导体区域中的另一方。形成在第一导电型的晶体半导体区域或第二导电型的晶体半导体区域中的多个须状物的轴方向可以为所述电极的法线方向。或者，形成在第一导电型的晶体半导体区域或第二导电型的晶体半导体区域中的多个须状物的轴方向也可以彼此不统一。电极具有导电层。导电层可以利用与硅起反应而形成硅化物的金属元素形成。另外，导电层可以采用由以钼、铝、铜为代表的金属元素等导电性高的材料形成的层和由与硅起反应而形成硅化物的金属元素形成的层的叠层结构。电极可以包括覆盖导电层的混合层。混合层可以包含形成导电层的金属元素及硅。另外，当利用与硅起反应而形成硅化物的金属元素形成导电层时，混合层可以由硅化物形成。在光电转换装置中，通过使第一导电型的晶体半导体区域或第二导电型的晶体半导体区域中具有多个须状物，可以减小光反射率。并且，入射到光电转换层的光由于光封闭效果被光电转换层吸收，因此，可以提高光电转换装置的特性。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置的制造方法，包括以下步骤通过使用包含硅的沉积气体及赋予第一导电型的气体作为原料气体的减压CVD(LPCVD =Low Pressure Chemical vapor deposition)法，在导电层上形成第一导电型的晶体半导体区域，其中，该第一导电型的晶体半导体区域包括晶体半导体区域以及由晶体半导体形成的多个须状物；通过使用包含硅的沉积气体及赋予第二导电型的气体作为原料气体的减压 CVD法，在所述第一导电型的晶体半导体区域上形成第二导电型的晶体半导体区域。另外，本专利技术的一个方式是一种光电转换装置的制造方法，包括以下步骤通过使用包含硅的沉积气体及赋予第一导电型的气体作为原料气体的减压CVD法，在导电层上形成第一导电型的晶体半导体区域；通过使用包含硅的沉积气体及赋予第二导电型的气体作为原料气体的减压CVD法，在所述第一导电型的晶体半导体区域上形成第二导电型的晶体半导体区域，其中，该第二导电型的晶体半导体区域包括晶体半导体区域以及由晶体半导体形成的多个须状物。另外，在高于550°C的温度下进行减压CVD法。另外，包含硅的沉积气体可以使用氢化硅、氟化硅或氯化硅。另外，赋予第一导电型的气体是乙硼烷和磷化氢中的一方，并且赋予第二导电型的气体是乙硼烷和磷化氢中的另一方。通过减压CVD法，可以在由与硅起反应而形成硅化物的金属元素形成的导电层上，形成具有多个须状物的第一导电型的晶体半导体区域或第二导电型的晶体半导体区域。注意，在本说明书中，本征半导体除了其费密能级位于带隙中央的所谓的本征半导体之外，还包括其所包含的赋予ρ型或η型的杂质浓度为1 X IO20Cm-3以下的浓度，且其光电导率是其暗电导率的100倍以上的半导体。该本征半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光电转换装置，包括：导电层；所述导电层上的第一导电型的晶体半导体区域；以及所述第一导电型的晶体半导体区域上的第二导电型的晶体半导体区域，其中，所述第一导电型的晶体半导体区域包括多个须状物，所述多个须状物具有赋予所述第一导电型的杂质元素，所述第一导电型的晶体半导体区域由于所述多个须状物而具有凹凸表面，所述第二导电型与所述第一导电型彼此相反。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坚石李甫，西田治朗，栗城和贵，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP