[发明专利]光电转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用单晶硅或多晶硅的光电转换装置及其制造方法。

背景技术

地球温暖化是全球性的需要解决的重要课题。被认为温暖化的主 要因素的二氧化碳等的温室效应气体因使用石油、煤、天然气等的能 而排出。然而，在产业社会上这些能不可缺少的，不能简单地减少能 使用量。因此，作为次世代的能源，二氧化碳的排出量少，且对环境 的影响小的太阳能发电引人注目而越来越普及。

太阳能发电中有一些利用太阳热，但是大多数应用利用半导体特 性将光能转换为电能的光电转换装置(也称为太阳电池、光电动势装 置)。

以太阳电池为代表的光电转换装置已经在市场上出售，由于世界 各国政府的太阳电池支持政策的推动，其产量逐年增加。例如，2006 年的太阳电池的全世界产量为2521MW，以超过年率40％的趋势增加。 在全球越来越普及的是使用结晶半导体的光电转换装置，而使用单晶 硅衬底或多晶硅衬底的光电转换装置占产量的大部分。

随着光电转换装置的产量逐年增加，原料的硅的供给不足和价格 高涨成为产业界的难题。因受到半导体不景气的影响而供给过剩的硅 的供求平衡由于半导体(LSI)产业的恢复以及太阳电池市场的急剧 扩展，从2005年度左右一转陷入供给不足的状态。虽然世界各个硅 供给制造大公司已经进行硅生产能力的加强，但是还是不能跟上需求 的增加，供给不足的状况暂时将持续下去。若这样的状况持续下去， 则会妨碍太阳能发电的普及。

根据结晶状态或装置结构，将硅类光电转换装置分类成块状型、 薄膜型、单晶型或多晶型等。作为可以实现充分的光电转换效率的装 置，占现状的产量的大部分的是块状型硅类光电转换装置。块状型硅 类光电转换装置的典型结构是在单晶硅衬底或多晶硅衬底中形成n型 或p型的扩散层的。硅类光电转换装置为了吸收太阳光有10μm左右 的厚度的光电转换层就足够了，单晶硅衬底或多晶硅衬底具有作为光 电转换层所需要的厚度的几十倍以上的厚度，这很难说是有效地利用 了作为原料的硅。极端地说，用于块状型硅类光电转换装置的单晶硅 衬底或多晶硅衬底的大部分被用作为了维持光电转换装置的形状的 结构体。

在薄膜型硅类光电转换装置中将设置在支撑衬底上的硅层用作 光电转换层。只对用于光电转换的区域可以使用硅层，因此与块状型 相比可以大幅度减少硅的使用量。此外，若作为支撑衬底可以应用能 够实现大面积化且便宜的玻璃衬底等，则可以解决太阳电池普及的障 碍之一的成本问题。

现有的薄膜型硅类光电转换装置通过使用各种物理或化学成长 法在支撑衬底上形成硅层，因此不能形成单晶硅，而使用非晶硅层、 微晶硅层或多晶硅层等的非单晶硅层。非单晶硅层的光电转换特性比 单晶硅低，薄膜型硅类光电转换装置不能实现充分的光电转换效率。 于是，提出了如下方法：通过利用氢离子注入剥离法，在支撑衬底上 形成单晶硅层，将该单晶硅层用作光电转换层。此外，还提出了如下 方法：通过使用化学气相沉积法使形成在支撑衬底上的单晶硅层外延 生长(例如，参照专利文献1)。

此外，作为使硅层外延生长的方法，已知大气压等离子体CVD 法(参照专利文献2)。

专利文献1日本专利申请公开平10-93122号公报

专利文献2日本专利第3480448号

然而，氢离子注入剥离法等的将以单晶硅衬底的表面层为单晶硅 层分离的技术不能防止在氢离子注入工序、分离工序中产生结晶缺 陷。

通过使用大气压等离子体CVD法可以实现硅层的外延生长的高 速成膜。但是，当在成为种子层的单晶硅层中具有结晶缺陷时，不好 进展外延生长，不能形成优良的单晶硅层。当在进行光电转换的区域 中具有结晶缺陷等的缺陷时，其部分成为载流子的复合中心，它成为 降低光电转换效率的原因。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题之一在于：制造有效地利用有限的 资源，并且具有优良的光电转换特性的光电转换装置。