JP2002043602A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
光電変換装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の結晶半導体粒子を用いた光電変換装置
は、アルミニウムとシリコンの接合状態がばらついた
り、基板と結晶半導体粒子との接合状態が信頼性に欠け
たり、加熱接合時にアルミニウムがｎ形表皮部に拡散し
てｎ形表皮部が破壊されたりして変換効率が低いという
問題があった。 【解決手段】 アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成した光電変換装置において、前記アル
ミニウム層とｐ形結晶半導体粒子との界面部分にアルミ
ニウムと半導体材料との合金部を形成すると共に、この
合金部と前記ｐ形結晶半導体粒子との界面部分における
ｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形領域を形成した。
は、アルミニウムとシリコンの接合状態がばらついた
り、基板と結晶半導体粒子との接合状態が信頼性に欠け
たり、加熱接合時にアルミニウムがｎ形表皮部に拡散し
てｎ形表皮部が破壊されたりして変換効率が低いという
問題があった。 【解決手段】 アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成した光電変換装置において、前記アル
ミニウム層とｐ形結晶半導体粒子との界面部分にアルミ
ニウムと半導体材料との合金部を形成すると共に、この
合金部と前記ｐ形結晶半導体粒子との界面部分における
ｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形領域を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光電変換装置に関
し、特に多数の結晶半導体粒子を用いた光電変換装置に
関する。
し、特に多数の結晶半導体粒子を用いた光電変換装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から提案されている結晶半導体粒子
を用いた光電変換装置を図３、図４、図５、図６に示
す。
を用いた光電変換装置を図３、図４、図５、図６に示
す。
【０００３】図３に示すように、米国特許第４５１４５
８０号公報によれば、鋼基板１１の周囲にアルミニウム
膜９を形成し、粉砕シリコン粒子１０をアルミニウム膜
９に接合し、絶縁物質層５、ｎ形シリコン部１１、透明
導電層１２を順次形成した光電変換装置が開示されてい
る。
８０号公報によれば、鋼基板１１の周囲にアルミニウム
膜９を形成し、粉砕シリコン粒子１０をアルミニウム膜
９に接合し、絶縁物質層５、ｎ形シリコン部１１、透明
導電層１２を順次形成した光電変換装置が開示されてい
る。
【０００４】また、特許第２５２２０２４号公報によれ
ば、図４に示すように、基板１上に拡散防止層１３、ｐ
形のためのドーピング不純物を含む裏面電極１４を形成
し、ｎ形シリコン粒子１６を前記基板１上に密に配置
し、前記ｎ形シリコン粒子１６と前記裏面電極１４を接
触させて加熱することによりｎ形シリコン粒子と裏面電
極材料とを合金化させた後に冷却してｎ形シリコン粒子
内の一部にｐ形の領域１５を形成し、絶縁体５を介して
ｎ形シリコン粒子１６の上部側に透明電極１７で覆う光
電変換装置の製造方法が開示されている。
ば、図４に示すように、基板１上に拡散防止層１３、ｐ
形のためのドーピング不純物を含む裏面電極１４を形成
し、ｎ形シリコン粒子１６を前記基板１上に密に配置
し、前記ｎ形シリコン粒子１６と前記裏面電極１４を接
触させて加熱することによりｎ形シリコン粒子と裏面電
極材料とを合金化させた後に冷却してｎ形シリコン粒子
内の一部にｐ形の領域１５を形成し、絶縁体５を介して
ｎ形シリコン粒子１６の上部側に透明電極１７で覆う光
電変換装置の製造方法が開示されている。
【０００５】また、特許第２６４１８００号公報には、
図５に示すように、ステンレス基板１８上に低融点の錫
層１９を形成し、この錫層１９上に第１導電形の結晶半
導体粒子６を配設し、この結晶半導体粒子６上に第２導
電形の非晶質半導体層２０を上記錫層１９との間に絶縁
層５を介して形成する光電変換装置が開示されている。
なお、図５において１２は、短冊状に形成された金属電
極である。
図５に示すように、ステンレス基板１８上に低融点の錫
層１９を形成し、この錫層１９上に第１導電形の結晶半
導体粒子６を配設し、この結晶半導体粒子６上に第２導
電形の非晶質半導体層２０を上記錫層１９との間に絶縁
層５を介して形成する光電変換装置が開示されている。
なお、図５において１２は、短冊状に形成された金属電
極である。
【０００６】また、特開昭６１−１２４１７９号公報に
よれば、図６に示すように、第１のアルミニウム箔２１
に開口を形成し、その開口にｐ形シリコン部の表面にｎ
形シリコン表皮部２３を持つシリコン球２２を挿入し、
このシリコン球２２の裏側のｎ形表皮部２３を除去し、
酸化物層２４をコーティングした第２のアルミニウム箔
２５上のシリコン球２２の裏側の酸化物２４を除去し
て、シリコン球２２と第２のアルミニウム箔２５と接合
する光電変換装置が開示されている。
よれば、図６に示すように、第１のアルミニウム箔２１
に開口を形成し、その開口にｐ形シリコン部の表面にｎ
形シリコン表皮部２３を持つシリコン球２２を挿入し、
このシリコン球２２の裏側のｎ形表皮部２３を除去し、
酸化物層２４をコーティングした第２のアルミニウム箔
２５上のシリコン球２２の裏側の酸化物２４を除去し
て、シリコン球２２と第２のアルミニウム箔２５と接合
する光電変換装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す米国特許第４５１４５８０号公報の光電変換装置で
は、アルミニウムの融点である６６０℃に加熱したアル
ミニウム融液上に粉砕シリコン粒子１０を配置して接合
させるために、アルミニウム９とシリコン１０の接合状
態がばらつき、接合特性の制御が困難であるという問題
があった。接合特性の制御が困難であるのは、アルミニ
ウム９の融液上に粉砕シリコン粒子１０を配置する場
合、融液が流れてしまうために、粒子１０のごく一部し
か接合できなかったり、融液がシリコン粒子１０の表面
をはい上がってショートの原因となったり、融液が飛散
するなどのためである。
示す米国特許第４５１４５８０号公報の光電変換装置で
は、アルミニウムの融点である６６０℃に加熱したアル
ミニウム融液上に粉砕シリコン粒子１０を配置して接合
させるために、アルミニウム９とシリコン１０の接合状
態がばらつき、接合特性の制御が困難であるという問題
があった。接合特性の制御が困難であるのは、アルミニ
ウム９の融液上に粉砕シリコン粒子１０を配置する場
合、融液が流れてしまうために、粒子１０のごく一部し
か接合できなかったり、融液がシリコン粒子１０の表面
をはい上がってショートの原因となったり、融液が飛散
するなどのためである。
【０００８】また、図４に示す特許第２５２２０２４号
公報の光電変換装置では、ｐｎ接合が入射光に対して下
部にあるために、生成したキャリアの収集の損失が大き
いという問題があった。
公報の光電変換装置では、ｐｎ接合が入射光に対して下
部にあるために、生成したキャリアの収集の損失が大き
いという問題があった。
【０００９】また、図５に示す特許第２６４１８００号
公報の光電変換装置では、ステンレス基板１８上の錫層
１９を溶融して第１導電形の結晶半導体粒子６と接合さ
せるが、錫は極めて低融点であり、信頼性に欠けるとい
う問題があった。
公報の光電変換装置では、ステンレス基板１８上の錫層
１９を溶融して第１導電形の結晶半導体粒子６と接合さ
せるが、錫は極めて低融点であり、信頼性に欠けるとい
う問題があった。
【００１０】また、図６に示す特開昭６１−１２４１７
９号公報の光電変換装置では、ｐ形中心核２２の上にｎ
形表皮部２３をもつシリコン球を第２のアルミニウム箔
２５と接合する際に、シリコンとアルミニウムの接合部
にアルミニウム・シリコン合金層を形成しようとする
と、アルミニウムがｎ形表皮部２３へ拡散し、ｎ形表皮
部２３が破壊されてしまうという問題があった。
９号公報の光電変換装置では、ｐ形中心核２２の上にｎ
形表皮部２３をもつシリコン球を第２のアルミニウム箔
２５と接合する際に、シリコンとアルミニウムの接合部
にアルミニウム・シリコン合金層を形成しようとする
と、アルミニウムがｎ形表皮部２３へ拡散し、ｎ形表皮
部２３が破壊されてしまうという問題があった。
【００１１】本発明はこのような従来技術の課題に鑑み
てなされたものであり、アルミニウムとシリコンの接合
状態がばらついたり、基板と結晶半導体粒子との接合状
態が信頼性に欠けたり、加熱接合時にアルミニウムがｎ
形表皮部に拡散してｎ形表皮部が破壊されたりするとい
う従来の問題点を解消した光電変換装置を提供すること
を目的とする。
てなされたものであり、アルミニウムとシリコンの接合
状態がばらついたり、基板と結晶半導体粒子との接合状
態が信頼性に欠けたり、加熱接合時にアルミニウムがｎ
形表皮部に拡散してｎ形表皮部が破壊されたりするとい
う従来の問題点を解消した光電変換装置を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る光電変換装置によれば、アルミニウ
ム基板もしくは表面にアルミニウム層が形成された基板
上に多数のｐ形結晶半導体粒子を配設し、この多数のｐ
形結晶半導体粒子間に絶縁物質を介在させて、このｐ形
結晶半導体粒子の上部にｎ形半導体領域を形成した光電
変換装置において、前記アルミニウム層とｐ形結晶半導
体粒子との界面部分にアルミニウムと半導体材料との合
金部を形成すると共に、この合金部とｐ形結晶半導体粒
子との界面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形
領域を形成したことを特徴とする。
に、請求項１に係る光電変換装置によれば、アルミニウ
ム基板もしくは表面にアルミニウム層が形成された基板
上に多数のｐ形結晶半導体粒子を配設し、この多数のｐ
形結晶半導体粒子間に絶縁物質を介在させて、このｐ形
結晶半導体粒子の上部にｎ形半導体領域を形成した光電
変換装置において、前記アルミニウム層とｐ形結晶半導
体粒子との界面部分にアルミニウムと半導体材料との合
金部を形成すると共に、この合金部とｐ形結晶半導体粒
子との界面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形
領域を形成したことを特徴とする。
【００１３】上記光電変換装置では、前記ｐ+形領域の
平均直径が前記ｐ形結晶半導体粒子の平均粒径の３０〜
８０％であることが望ましい。
平均直径が前記ｐ形結晶半導体粒子の平均粒径の３０〜
８０％であることが望ましい。
【００１４】また、上記光電変換装置では、前記ｐ+形
領域の平均厚みが０．３〜５μｍであることが望まし
い。
領域の平均厚みが０．３〜５μｍであることが望まし
い。
【００１５】また、上記光電変換装置では、前記アルミ
ニウムと半導体材料との合金部における半導体材料のア
ルミニウムに対する平均組成比が１．５〜２０％である
ことが望ましい。
ニウムと半導体材料との合金部における半導体材料のア
ルミニウムに対する平均組成比が１．５〜２０％である
ことが望ましい。
【００１６】また、請求項５に係る光電変換装置の製造
方法によれば、アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成する光電変換装置の製造方法におい
て、前記基板上に前記絶縁物質を塗布して前記ｐ形結晶
半導体粒子を多数配設し、この絶縁物質上から前記ｐ形
結晶半導体粒子を加圧して前記アルミニウム層に接触さ
せた後に、前記基板と絶縁物質を加熱して前記基板とｐ
形結晶半導体粒子との界面部分にアルミニウムと半導体
材料との合金部とｐ+形領域を形成し、さらに前記ｐ形
結晶半導体粒子の上部に前記ｎ形半導体領域を形成する
ことを特徴とする。
方法によれば、アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成する光電変換装置の製造方法におい
て、前記基板上に前記絶縁物質を塗布して前記ｐ形結晶
半導体粒子を多数配設し、この絶縁物質上から前記ｐ形
結晶半導体粒子を加圧して前記アルミニウム層に接触さ
せた後に、前記基板と絶縁物質を加熱して前記基板とｐ
形結晶半導体粒子との界面部分にアルミニウムと半導体
材料との合金部とｐ+形領域を形成し、さらに前記ｐ形
結晶半導体粒子の上部に前記ｎ形半導体領域を形成する
ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明の実施
形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は各請求項
に係る発明の実施形態を示す断面図であり、１は基板、
２はアルミニウム層、３はアルミニウムと半導体材料と
の合金部、４はｐ+形領域、５は絶縁物質層、６はｐ形
結晶半導体粒子、７はｎ形半導体領域、８は保護層であ
る。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は各請求項
に係る発明の実施形態を示す断面図であり、１は基板、
２はアルミニウム層、３はアルミニウムと半導体材料と
の合金部、４はｐ+形領域、５は絶縁物質層、６はｐ形
結晶半導体粒子、７はｎ形半導体領域、８は保護層であ
る。
【００１８】前記基板１は、金属、セラミック、樹脂等
からなる。基板１は少なくともその表面部分が導電性を
もつものであればよく、セラミックや樹脂等の絶縁物質
を基板として用いる場合は、その表面にアルミニウムな
どの導電層２を形成すればよい。この基板１はアルミニ
ウム基板でもよい。
からなる。基板１は少なくともその表面部分が導電性を
もつものであればよく、セラミックや樹脂等の絶縁物質
を基板として用いる場合は、その表面にアルミニウムな
どの導電層２を形成すればよい。この基板１はアルミニ
ウム基板でもよい。
【００１９】アルミニウム層２は、アルミニウム単体の
場合に限らず、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ等を３０％程度添加したものであってもよい。アルミ
ニウム層２は固体状態の金属アルミニウムに限らず、ア
ルミニウムペーストを焼成して用いてもよい。アルミニ
ウム層２の厚みは１０〜３００μｍが好適である。１０
μｍ未満ではアルミニウムと半導体材料との合金部３及
びアルミニウムを含むｐ+形領域４が十分形成されず、
３００μｍ以上ではアルミニウムと半導体材料との合金
部３が形成され過ぎる。
場合に限らず、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ等を３０％程度添加したものであってもよい。アルミ
ニウム層２は固体状態の金属アルミニウムに限らず、ア
ルミニウムペーストを焼成して用いてもよい。アルミニ
ウム層２の厚みは１０〜３００μｍが好適である。１０
μｍ未満ではアルミニウムと半導体材料との合金部３及
びアルミニウムを含むｐ+形領域４が十分形成されず、
３００μｍ以上ではアルミニウムと半導体材料との合金
部３が形成され過ぎる。
【００２０】アルミニウム層２とｐ形結晶半導体粒子６
との界面部分にはアルミニウムと半導体との合金部３を
形成する。この合金部３は、アルミニウム層２にｐ形結
晶半導体粒子６を加圧してアルミニウム層２をｐ形結晶
半導体粒子６の形状に変形させ接触させて加熱すること
により形成する。加熱温度は５８０〜９００℃、加熱時
間は１〜２０分が好適である。アルミニウムと半導体材
料との合金部３における半導体材料のアルミニウムに対
する組成比は１．５〜２０％であることが好適である。
半導体材料のアルミニウムに対する組成比が１．５％以
下であるときはアルミニウムを含むｐ+形領域４が十分
形成されずに変換効率が低下し、２０％以上であるとき
は電気抵抗が大きくなって変換効率が低下する。
との界面部分にはアルミニウムと半導体との合金部３を
形成する。この合金部３は、アルミニウム層２にｐ形結
晶半導体粒子６を加圧してアルミニウム層２をｐ形結晶
半導体粒子６の形状に変形させ接触させて加熱すること
により形成する。加熱温度は５８０〜９００℃、加熱時
間は１〜２０分が好適である。アルミニウムと半導体材
料との合金部３における半導体材料のアルミニウムに対
する組成比は１．５〜２０％であることが好適である。
半導体材料のアルミニウムに対する組成比が１．５％以
下であるときはアルミニウムを含むｐ+形領域４が十分
形成されずに変換効率が低下し、２０％以上であるとき
は電気抵抗が大きくなって変換効率が低下する。
【００２１】前記合金部３とｐ形結晶半導体粒子との界
面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側には、アルミニウ
ムを含むｐ+形領域４が形成されている。このｐ+形領域
４は、アルミニウム層２とｐ形結晶半導体粒子６を接触
させて加熱することにより形成される。ｐ+形領域４の
平均直径は、ｐ形結晶半導体粒子の平均直径の３０〜８
０％が好適である。３０％未満であるときはｐ+形領域
４が十分に形成されずに変換効率が低下し、８０％以上
ではｐ+形領域４が形成され過ぎてｎ形半導体領域７に
直接接してショートの原因となり、またｐ形結晶半導体
粒子６が小さくなって変換効率が低下する。また、この
ｐ+形領域の平均厚みは、０．３〜５μｍが好適であ
る。平均厚みが０．３μｍ以下のときはオーミック接合
がとりにくいこととキャリアの表面再結合が大きくな
る。また、このｐ+形領域４に含まれるアルミニウムの
濃度は１×１０18ａｔｍ／ｃｍ3以上が適当である。ア
ルミニウムの濃度が１×１０18ａｔｍ／ｃｍ3以下の場
合、オーミック接合がとりにくいこととキャリアの表面
再結合が大きくなる。
面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側には、アルミニウ
ムを含むｐ+形領域４が形成されている。このｐ+形領域
４は、アルミニウム層２とｐ形結晶半導体粒子６を接触
させて加熱することにより形成される。ｐ+形領域４の
平均直径は、ｐ形結晶半導体粒子の平均直径の３０〜８
０％が好適である。３０％未満であるときはｐ+形領域
４が十分に形成されずに変換効率が低下し、８０％以上
ではｐ+形領域４が形成され過ぎてｎ形半導体領域７に
直接接してショートの原因となり、またｐ形結晶半導体
粒子６が小さくなって変換効率が低下する。また、この
ｐ+形領域の平均厚みは、０．３〜５μｍが好適であ
る。平均厚みが０．３μｍ以下のときはオーミック接合
がとりにくいこととキャリアの表面再結合が大きくな
る。また、このｐ+形領域４に含まれるアルミニウムの
濃度は１×１０18ａｔｍ／ｃｍ3以上が適当である。ア
ルミニウムの濃度が１×１０18ａｔｍ／ｃｍ3以下の場
合、オーミック接合がとりにくいこととキャリアの表面
再結合が大きくなる。
【００２２】ｐ形結晶半導体粒子６間には、このｐ形結
晶半導体粒子６の上部が露出するように絶縁物質５を介
在させる。この絶縁物質５は、正極負極の分離を行うた
めに絶縁材料からなる。例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ
ｂＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ等を任意な成分とするガラススラ
リ−を用いた絶縁物質等がある。
晶半導体粒子６の上部が露出するように絶縁物質５を介
在させる。この絶縁物質５は、正極負極の分離を行うた
めに絶縁材料からなる。例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ
ｂＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ等を任意な成分とするガラススラ
リ−を用いた絶縁物質等がある。
【００２３】基板１に多数配設されるｐ形結晶半導体粒
子６は、Ｓｉ、Ｇｅ等にｐ形を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等
が微量元素含まれているものである。半導体粒子６の形
状としては多角形を持つもの、曲面を持つもの等がある
が、例えば後述するように半導体粒子６を押し込んでア
ルミニウム層２に接触させる際に、絶縁物質５を効率よ
く押しのけるために、曲面を持つものや球状であるもの
が特によい。
子６は、Ｓｉ、Ｇｅ等にｐ形を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等
が微量元素含まれているものである。半導体粒子６の形
状としては多角形を持つもの、曲面を持つもの等がある
が、例えば後述するように半導体粒子６を押し込んでア
ルミニウム層２に接触させる際に、絶縁物質５を効率よ
く押しのけるために、曲面を持つものや球状であるもの
が特によい。
【００２４】ｐ形半導体粒子６の上部には、ｎ形半導体
領域７が形成される。このｎ形半導体領域７は、層で構
成する場合は気相成長法等により形成される。例えば気
相成長法を用いる場合、シラン化合物の気相にｎ形を呈
するリン系化合物の気相を微量導入して形成する。な
お、ｎ形半導体領域７は、単結晶質、多結晶質、微結晶
質又は非晶質であればよい。また、ｎ形半導体領域７を
領域で構成する場合、ｐ形半導体粒子６の上部に熱拡散
やイオン注入法などによって領域を形成した後に、全体
を透明導電膜などで被覆すればよい。
領域７が形成される。このｎ形半導体領域７は、層で構
成する場合は気相成長法等により形成される。例えば気
相成長法を用いる場合、シラン化合物の気相にｎ形を呈
するリン系化合物の気相を微量導入して形成する。な
お、ｎ形半導体領域７は、単結晶質、多結晶質、微結晶
質又は非晶質であればよい。また、ｎ形半導体領域７を
領域で構成する場合、ｐ形半導体粒子６の上部に熱拡散
やイオン注入法などによって領域を形成した後に、全体
を透明導電膜などで被覆すればよい。
【００２５】ｎ形半導体領域７上には、保護膜８を設け
てもよい。この保護膜８は透明誘電体の特性を持つもの
がよく、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等により例えば酸化珪素、
酸化セシウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタ
ン、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、酸化タンタル、酸化イットリウ
ム等を単一組成又は複数組成で単層又は組み合わせてｎ
形結晶半導体層７上に形成する。光の入射面に接してい
るために、保護層８は透明性が必要である。
てもよい。この保護膜８は透明誘電体の特性を持つもの
がよく、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等により例えば酸化珪素、
酸化セシウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタ
ン、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、酸化タンタル、酸化イットリウ
ム等を単一組成又は複数組成で単層又は組み合わせてｎ
形結晶半導体層７上に形成する。光の入射面に接してい
るために、保護層８は透明性が必要である。
【００２６】なお、直列抵抗値を低くするために、結晶
半導体層７又は保護層８の上に一定間隔のフィンガーや
バスバーといったパタ−ン電極を設け、変換効率を向上
させることも可能である。
半導体層７又は保護層８の上に一定間隔のフィンガーや
バスバーといったパタ−ン電極を設け、変換効率を向上
させることも可能である。
【００２７】
【実施例】次に、本発明の光電変換装置の実施例を説明
する。 〔実施例１〕まず、ステンレス母材とアルミニウム母材
を圧延して接合することにより、ステンレス基板１上に
アルミニウム層２を形成した。次に、アルミニウム層２
上に絶縁物質層５を形成した。絶縁物質層５はガラスペ
ーストを用いてこの基板上に２００μｍの厚みに形成し
た。次に、その上に平均直径０．５ｍｍのｐ形シリコン
粒子６を密に配置した。次に、前記シリコン粒子６に圧
力をかけ絶縁物質層に沈み込ませ前記アルミニウム層に
接触させ、更に圧力を加えて前記アルミニウム層２を前
記シリコン粒子６の形状に沿って変形させた。次に、６
３０℃で１０分間加熱し、アルミニウム・シリコン合金
層３とアルミニウムを含むｐ+形領域４を形成した。ｐ+
形領域４の平均直径を変化させ変換効率を評価した結果
を表１に示す。ｐ+形領域４を形成しない比較例を図２
に示す。この比較例は、加熱前に加えた圧力を小さく
し、前記シリコン粒子６と前記アルミニウム層との接触
面積を小さくすることにより作成した。表１中で、平均
直径が０とはｐ+形領域を形成しない比較例である。ｐ+
形領域４の平均直径は加熱前に加えた圧力と加熱時間を
変化させて調整した。次に、前記シリコン粒子６と前記
絶縁物質層５の上にｎ形シリコン層を１００ｎｍ形成
し、さらに保護膜８として窒化珪素を３００ｎｍ形成し
た。
する。 〔実施例１〕まず、ステンレス母材とアルミニウム母材
を圧延して接合することにより、ステンレス基板１上に
アルミニウム層２を形成した。次に、アルミニウム層２
上に絶縁物質層５を形成した。絶縁物質層５はガラスペ
ーストを用いてこの基板上に２００μｍの厚みに形成し
た。次に、その上に平均直径０．５ｍｍのｐ形シリコン
粒子６を密に配置した。次に、前記シリコン粒子６に圧
力をかけ絶縁物質層に沈み込ませ前記アルミニウム層に
接触させ、更に圧力を加えて前記アルミニウム層２を前
記シリコン粒子６の形状に沿って変形させた。次に、６
３０℃で１０分間加熱し、アルミニウム・シリコン合金
層３とアルミニウムを含むｐ+形領域４を形成した。ｐ+
形領域４の平均直径を変化させ変換効率を評価した結果
を表１に示す。ｐ+形領域４を形成しない比較例を図２
に示す。この比較例は、加熱前に加えた圧力を小さく
し、前記シリコン粒子６と前記アルミニウム層との接触
面積を小さくすることにより作成した。表１中で、平均
直径が０とはｐ+形領域を形成しない比較例である。ｐ+
形領域４の平均直径は加熱前に加えた圧力と加熱時間を
変化させて調整した。次に、前記シリコン粒子６と前記
絶縁物質層５の上にｎ形シリコン層を１００ｎｍ形成
し、さらに保護膜８として窒化珪素を３００ｎｍ形成し
た。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から分かるように、ｐ+形領域が存在
しない場合、変換効率は１．０％以下と大きく低下す
る。また、ｐ+形領域の平均直径がシリコン球径に対し
て３０〜８０％のとき良好な変換効率を得ることができ
る。ｐ+形領域の平均直径が３０％未満の場合、変換効
率が低下し、８０％以上の場合、ｐ+形領域が直接ｎ形
結晶シリコン部に接してショートするために、変換効率
が測定できなかった。
しない場合、変換効率は１．０％以下と大きく低下す
る。また、ｐ+形領域の平均直径がシリコン球径に対し
て３０〜８０％のとき良好な変換効率を得ることができ
る。ｐ+形領域の平均直径が３０％未満の場合、変換効
率が低下し、８０％以上の場合、ｐ+形領域が直接ｎ形
結晶シリコン部に接してショートするために、変換効率
が測定できなかった。
【００３０】次に、ｐ+形領域の平均厚みを変化させた
結果を表２に示す。加熱温度と加熱時間を変化させるこ
とにより調整した。
結果を表２に示す。加熱温度と加熱時間を変化させるこ
とにより調整した。
【００３１】
【表２】
【００３２】表２から分かるように、ｐ+形領域の平均
厚みが０．３〜５μｍのときに好適である。ｐ+形領域
の平均厚みが０．３μｍ未満のときは変換効率が低下
し、ｐ+形領域の平均厚みが５μｍより大きいときはｐ+
形領域がｎ形結晶シリコン部に接してショートしたり、
アルミニウムスパイクが生じてアルミニウム層とｎ形結
晶シリコン部が接してショートするために変換効率が測
定できなかった。
厚みが０．３〜５μｍのときに好適である。ｐ+形領域
の平均厚みが０．３μｍ未満のときは変換効率が低下
し、ｐ+形領域の平均厚みが５μｍより大きいときはｐ+
形領域がｎ形結晶シリコン部に接してショートしたり、
アルミニウムスパイクが生じてアルミニウム層とｎ形結
晶シリコン部が接してショートするために変換効率が測
定できなかった。
【００３３】次に、アルミニウム・シリコン合金層３の
アルミニウムに対するシリコンの組成比を変化させた結
果を表２に示す。シリコン組成比が０とはアルミニウム
・シリコン合金層を形成しないことを示す。アルミニウ
ム層２の組成および加熱時間を変化させて調整した。
アルミニウムに対するシリコンの組成比を変化させた結
果を表２に示す。シリコン組成比が０とはアルミニウム
・シリコン合金層を形成しないことを示す。アルミニウ
ム層２の組成および加熱時間を変化させて調整した。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３から分かるように、アルミニウム・シ
リコン合金層がない場合、変換効率が１．０％以下と大
きく低下する。また、アルミニウム・シリコン合金層３
のアルミニウムに対するシリコン組成比が１．５〜２０
％のとき、良好な変換効率を得ることができる。
リコン合金層がない場合、変換効率が１．０％以下と大
きく低下する。また、アルミニウム・シリコン合金層３
のアルミニウムに対するシリコン組成比が１．５〜２０
％のとき、良好な変換効率を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る光電変換
装置によれば、アルミニウム層とｐ形結晶半導体粒子と
の界面部分にアルミニウムと半導体材料との合金部を形
成すると共に、この合金部とｐ形結晶半導体粒子との界
面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形領域を形
成したことから、アルミニウムと半導体粒子を安定して
接合することができ、基板と結晶半導体粒子との接合状
態の信頼性が高い、高変換効率な光電変換装置を実現で
きる。
装置によれば、アルミニウム層とｐ形結晶半導体粒子と
の界面部分にアルミニウムと半導体材料との合金部を形
成すると共に、この合金部とｐ形結晶半導体粒子との界
面部分におけるｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形領域を形
成したことから、アルミニウムと半導体粒子を安定して
接合することができ、基板と結晶半導体粒子との接合状
態の信頼性が高い、高変換効率な光電変換装置を実現で
きる。
【００３７】また、請求項５に係る光電変換装置の製造
方法によれば、基板上に絶縁物質を塗布してｐ形結晶半
導体粒子を多数配設し、この絶縁物質上からｐ形結晶半
導体粒子を加圧してアルミニウム層に接触させた後に、
基板と絶縁物質を加熱して基板とｐ形結晶半導体粒子と
の界面部分にアルミニウムと半導体材料との合金部とｐ
+形領域を形成し、さらにｐ形結晶半導体粒子の上部に
ｎ形半導体領域を形成することから、アルミニウムと半
導体粒子を安定して接合することができ、基板と結晶半
導体粒子との接合状態の信頼性が高い、高変換効率の光
電変換装置を得ることができる。
方法によれば、基板上に絶縁物質を塗布してｐ形結晶半
導体粒子を多数配設し、この絶縁物質上からｐ形結晶半
導体粒子を加圧してアルミニウム層に接触させた後に、
基板と絶縁物質を加熱して基板とｐ形結晶半導体粒子と
の界面部分にアルミニウムと半導体材料との合金部とｐ
+形領域を形成し、さらにｐ形結晶半導体粒子の上部に
ｎ形半導体領域を形成することから、アルミニウムと半
導体粒子を安定して接合することができ、基板と結晶半
導体粒子との接合状態の信頼性が高い、高変換効率の光
電変換装置を得ることができる。
【図１】本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】比較例の光電変換装置を示す断面図である。
【図３】従来例１の光電変換装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図４】従来例２の光電変換装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図５】従来例３の光電変換装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図６】従来例４の光電変換装置の例を示す断面図であ
る。
る。
１：基板、２：アルミニウム層、３：アルミニウムと半
導体材料との合金部、４：ｐ+形領域、５：絶縁物質
層、６：ｐ形結晶半導体粒子、７：ｎ形半導体領域、
８：保護層
導体材料との合金部、４：ｐ+形領域、５：絶縁物質
層、６：ｐ形結晶半導体粒子、７：ｎ形半導体領域、
８：保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有宗 久雄 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀工場八日市ブロック 内 Ｆターム(参考） 5F049 MA02 MB02 NA01 NA08 QA01 SE05 SE09 SE11 SS01 5F051 AA01 BA11 DA01 DA03 DA20 FA06 FA16 FA17 GA02
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成した光電変換装置において、前記アル
ミニウム層とｐ形結晶半導体粒子との界面部分にアルミ
ニウムと半導体材料との合金部を形成すると共に、この
合金部と前記ｐ形結晶半導体粒子との界面部分における
ｐ形結晶半導体粒子側にｐ+形領域を形成したことを特
徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】 前記ｐ+形領域の平均直径が前記ｐ形結
晶半導体粒子の平均粒径の３０〜８０％であることを特
徴とする請求項１に記載の光電変換装置。 - 【請求項３】 前記ｐ+形領域の平均厚みが０．３〜５
μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換
装置。 - 【請求項４】 前記アルミニウムと半導体材料との合金
部における半導体材料のアルミニウムに対する平均組成
比が１．５〜２０％であることを特徴とする請求項１に
記載の光電変換装置。 - 【請求項５】 アルミニウム基板もしくは表面にアルミ
ニウム層が形成された基板上に多数のｐ形結晶半導体粒
子を配設し、この多数のｐ形結晶半導体粒子間に絶縁物
質を介在させて、このｐ形結晶半導体粒子の上部にｎ形
半導体領域を形成する光電変換装置の製造方法におい
て、前記基板上に前記絶縁物質を塗布して前記ｐ形結晶
半導体粒子を多数配設し、この絶縁物質上から前記ｐ形
結晶半導体粒子を加圧して前記アルミニウム層に接触さ
せた後に、前記基板と絶縁物質を加熱して前記基板とｐ
形結晶半導体粒子との界面部分にアルミニウムと半導体
材料との合金部とｐ+形領域を形成し、さらに前記ｐ形
結晶半導体粒子の上部に前記ｎ形半導体領域を形成する
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227638A JP2002043602A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光電変換装置およびその製造方法 |
| US09/916,868 US6552405B2 (en) | 2000-07-27 | 2001-07-26 | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227638A JP2002043602A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光電変換装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043602A true JP2002043602A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18721054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000227638A Pending JP2002043602A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光電変換装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002043602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182316A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Toppan Forms Co Ltd | スキャナ装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273671A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPH06163953A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000227638A patent/JP2002043602A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273671A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPH06163953A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182316A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Toppan Forms Co Ltd | スキャナ装置 |
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