[发明专利]光电转换装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用单晶半导体或多晶半导体的光电转换装置及其 制造方法。

背景技术

全球变暖处于严重的情势，而其对策是全世界需要共同研究的难 题。被认为是全球变暖的主要因素的二氧化碳等的温室效应气体的大 多数是通过消费石油、煤、天然气等的能源而排出。然而，这些能源 对产业社会而言必不少，因而不能简单地缩减能源消费量。因此，二 氧化碳的排出量少并对环境的影响小的太阳能发电作为下一代的能 源引人注目。

在太阳能发电中多使用利用半导体特性将光能转换成电能的硅 系光电转换装置。以太阳电池为代表的硅系光电转换装置已经在市场 出售，也由于世界各国政府的太阳电池支持政策的推动，其生产量逐 年增加。例如，2006年的全世界太阳电池的生产量是2521MW，以超 过年率40％的气势增加。

但是，在太阳能发电的普及上有待处理的各种障碍堆积如山，其 中之一就是太阳能发电的成本比已知的商业电力高。因此，太阳电池 的高效率化、制造成本等的成本的缩减等是缩减太阳电池发电成本的 必要条件。

另外，太阳能发电的普及的当前的障碍是硅的供给不足。受到半 导体不景气的影响而处于供给过剩的状态下的硅的供求平衡随着半 导体(LSI)产业的恢复以及太阳电池市场的急剧成长，从2005年度 左右一转陷入供给不足状态。虽然世界的各个硅供给制造的大公司试 图增强硅生产能力，但是需求的扩展超过了供给。

在硅材料不足越来越明显化中，薄膜型硅系列光电转换装置引人 注目。在薄膜型硅系列光电转换装置中，在支撑衬底上设置薄膜硅， 并且将该薄膜硅用作光电转换层。相对于此，在现有主流的大块型硅 系光电转换装置中，具有比其所需要厚度厚几十倍以上的厚度的单晶 硅衬底或多晶硅衬底构成光电转换层的主要部分，而这很难说是有效 地使用了硅。极端而言，大部分的用于大块型硅系列光电转换装置的 单晶硅衬底或多晶硅衬底作为保持光电转换装置的形状的结构体发 挥其机能。因为薄膜型硅系列光电转换装置可以采用将硅只用于进行 光电转换的区域的结构，所以可以与大块型硅系列光电转换装置相比 大幅度地缩减硅的使用量。

然而，因为在薄膜型硅系列光电转换装置中一般通过利用化学或 物理的各种成长法而在支撑衬底上形成薄膜硅，所以与大块型相比其 光电转换效率低。因此，提出了对晶体半导体注入氢离子并且通过热 处理切断晶体半导体，而得到晶体半导体层的太阳电池的制造方法 (例如，参照专利文献1)。将以层状注入有预定的元素的晶体半导 体贴合到在形成有绝缘层的衬底上涂布有电极形成用膏上之后，以 300℃至500℃进行热处理而将晶体半导体密贴到电极。接着，通过 500℃至700℃的热处理在注入到晶体半导体的预定的元素的区域中 以层状形成空隙，并且通过热畸变并利用空隙来分割晶体半导体，而 在电极上得到晶体半导体层。进而，通过在其上形成非晶硅层而制造 串联型太阳电池。在该方式中，形成成为第一发电层的单晶硅太阳电 池元件。

[专利文献1]日本专利申请公开H10-335683号公报

若可以使用单晶硅作为晶体半导体而在电极上得到单晶硅层，则 可以期待高效率化。然而，在如上述专利文献1那样以电极形成用膏 为粘合剂贴合单晶硅衬底和别的衬底的方法中，粘合部的密贴度或用 作粘合剂的电极形成用膏的变质(粘合强度的降低)成为难题，而有 对完成的太阳电池的可靠性的忧虑。另外，也有因将其贴合到其他衬 底，而使制造工序复杂化，以及因进行贴合的衬底的性质而使处理温 度受到限制的忧虑。从而，有可能即使可以实现高效率化也有因制造 工序的复杂化等而产生的成本增多、生产率降低或不适于批量生产等 问题，其结果是使太阳能电能远不及现有的商用电力。

发明内容

鉴于上述问题，发明的目的之一在于提供以简便的工序制造具有 优越的光电转换特性的光电转换装置的方法。另外，发明的目的之一 在于提供有效地利用半导体材料等的资源的节省资源型光电转换装 置及其制造方法。另外，发明的目的之一在于提供以优越于光电转换 特性的太阳电池为代表的光电转换装置及其制造方法。