[发明专利]光电动势装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电动势装置及其制造方法，特别涉及具有第一导电型的结晶硅、第二导电型的第一非晶硅层、和配置在结晶硅与第一非晶硅层之间的实质真性的第二非晶硅层的光电动势装置及其制造方法。

背景技术

现在，已知具有p型单晶硅基板(结晶硅)、n型非晶质硅层(第一非晶硅层)、和配置在p型单晶硅基板与n型非晶质硅层之间的实质真性的i型非晶质硅层(第二非晶硅层)的光电动势装置。例如，在“T.H.Wang，E.Iwaniczko，M.R.Page，D.H.Levi，Y.Yan，H.M.Branz，Q.Wang“Effect of emitter deposition temperature on surface passivation inhotwire chemical vapor deposited silicon heterojunction solar cells”ThinSolid Films 501(2006)284-287”中公开有这种光电动势装置。

在上述T.H.Wang等的资料中公开有以下情况：当在p型单晶硅基板上形成i型非晶质硅层时，在p型单晶硅基板和i型非晶质硅层的界面的p型单晶硅基板的表面上，通过外延生长形成凹凸形状的外延层。并且，还记载有当该外延层大幅度生长时，由于界面特性劣化，导致光电动势装置的输出特性降低。在上述T.H.Wang等的资料中还提案有：为了抑制上述光电动势装置的输出特性的降低，当在p型单晶硅基板上形成i型非晶质硅层时，通过使基板温度为低温而抑制在p型单晶硅基板上形成由外延生长产生的结晶硅(外延层)。即，在上述T.H.Wang等提出的结构中，在p型单晶硅基板上不形成外延层，而形成有i型非晶质硅层。

发明内容

本发明的一个目的是提供能够使输出特性更加提高的光电动势装置及其制造方法。

本发明的第一方面的光电动势装置，其具有：第一导电型的结晶硅；第二导电型的第一非晶硅层；和配置在结晶硅和第一非晶硅层之间的实质真性的第二非晶硅层，其中，结晶硅在与第二非晶硅层的界面上设置有具有2nm以下的高度的非周期的凹凸形状。其中，本发明中的结晶硅为包括结晶系硅基板、在基板上形成的薄膜多晶硅等的宽广的概念。并且，本发明中的第一非晶硅层和第二非晶硅层为不仅包括非晶质硅层，还包括微晶硅层的宽广的概念。

如上所述，在该第一方面的光电动势装置中，通过在结晶硅与第二非晶硅层的界面上形成具有2nm以下的高度的非周期的凹凸形状，与非周期的凹凸形状的高度比2nm大的情况以及不形成非周期的凹凸形状的情况相比，能够更加提高光电动势装置的输出特性。该效果已由后述的实验得到检证。

在上述结构中，结晶硅的非周期的凹凸形状也可以具有1nm以下的高度。

在上述结构中，具有非周期的凹凸形状的结晶硅和第二非晶硅的界面的平均面，也可以从结晶硅的(111)面倾斜规定的角度。

在上述结构中，平均面从结晶硅的(111)面倾斜3±1度。

在上述结构中，结晶硅包括：形成有(111)面露出在表面的多个平台部(terrace)和连接相互邻接的平台部的台阶部的结晶硅基板；和在结晶硅基板上外延生长的外延层，平均面也可以在从结晶硅基板的平台部的(111)面露出的表面朝向上述台阶部的外表面的旋转方向上，从上述结晶硅的(111)面倾斜规定的角度。

在上述结构中，结晶硅的与第二非晶硅的界面附近的部分也可以由通过外延生长形成的结晶硅构成。

在上述结构中，第二非晶硅层也可以含有规定量以下的氢。

在上述结构中，也可以有以下机构，即，在结晶硅的表面形成有棱锥(pyramid)状凹凸，在棱镜状凹凸的表面上形成有非周期的凹凸形状。

在上述结构中，也可以构成为，至少光从形成有非周期的凹凸形状的第二非晶硅层一侧向结晶硅的表面入射。

在上述结构中，结晶硅也可以包括单晶硅基板。

在上述结构中，第一非晶硅层和第二非晶硅层也可以由非晶质硅构成。

在上述结构中，还可以具有：相对于结晶硅，配置在与第一非晶硅层相反的一侧的第一导电型的第三非晶硅层；和配置在结晶硅与第三非晶硅层之间的实质真性的第四非晶硅层。

在上述结构中，第三非晶硅层和上述第四非晶硅层也可以由非晶质硅构成。