JPH02143569A

JPH02143569A - 光電変換素子

Info

Publication number: JPH02143569A
Application number: JP63297871A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1990-06-01
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: US4994879A; JP2706113B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光電変換素子に関し、特にその光電変換効率を
総体的に向上するための改良に関する。

［従来の技術］光電変換素子の効率向上の試みは様々な観点から成され
ているが、ある意味では一種機械的ないし物理的な構造
上の工夫により、総体的に変換効率を改善するため、特
に結晶シリコン系太陽電池で採られている手法に、ｐｎ
接合構造等、基本的にその内部で光電変換を営む層状の
半導体光電変換部の上下両表面の中、いずれか一方の表
面それ自体を粗面にするというものがある。結晶のエツ
チング異方性を利用し、当該表面に直接にピラミッド状
とか波状の突起性を形成するのである。

このようにすると、凹凸がない場合には、例えば光電変
換部に垂直に入射してくる入射光はそのまま、層状光電
変換部中をその厚味方向に真直ぐ、最短距離で抜は切っ
てしまうのに対し、光の進行方向が斜めになり、実質的
に層状光電変換部中を通過する光路長が長くなるので、
入射光（もしくは入射面とは対向する面側で一旦反射さ
れた反射光）のより多くの部分を光電変換に利用し得る
ようになる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、層状光電変換部の表面そのものを上記のように
直接にエツチング加工し、凹凸を形成するという手法は
、当然のことながら、そうした異方性エツチング特性を
有する結晶系にのみ、しかも（１００）面にのみ、有効
な手段であって、結晶面指数が定まらない多結晶材料や
、結晶系であっても（ｉｔｔ）面のように、そのような
異方性エツチング特性を呈さない面には適用できないと
いう本質的な欠点がある。

さらに、異方性エツチングによって形成されたピラミッ
ド状とか波状の突起の側面は、電気的に見るとキャリア
の再結合速度が大きく、そのため、光学的には光電変換
効率が改善されるはずなのに電気的には却って損失を増
し、総体的に見ると変換効率改善効果が十分とは認めら
れない場合も多かった。

本発明はこのような実情に鑑み、基本的に光電変換を司
どるｐｎ接合やペテロ接合等々、種々の層状光電変換部
の種類や材質、内部構造、変換メカニズムのいかんによ
らず、当該層状光電変換部中を通過する入射光または反
射光の光路長を実質的に長くすることができ、しかも、
電気的にも特性の劣化を招かないか、その程度を極力抑
え得る新規なる光電変換素子構造を提供せんとするもの
である。

［課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成するため、上下両表面と厚みを
有し、光の入射によりその内部で光電変換機能を営む層
状の半導体光電変換部を用いた光電変換素子であれば、
これらに対し、なべて適用可能な改良として、当該層状
光電変換部の上下両表面の中、少なくとも一方の表面上
に光透過性の保護層を介し、表面に凹凸を有する光透過
性の表面凹凸層を設けることを提案する。

当然、この表面凹凸層は、従来のように層状光電変換層
の表面を直接に加工したものではなく、層状光電変換部
とは全く別個な層ないし膜によフて構成される。

また、この表面凹凸層は、層状光電変換部の光入射面側
に設けても反対側の面に設けても良く、したがフて両面
側に設けても良い。

さらに、表面凹凸層には導電性を持たせることもでき、
その場合には特に、保護層の一部に開けられた透孔を介
して層状光電変換部の表面にオーミック接触させれば、
光電変換素子としての一対の取り出し電極の中、少なく
とも一方は、この導電性表面凹凸層を利用して合理的に
構成することができる。

もちろん、表面凹凸層を層状光電変換部の光入射面とは
反対側の表面に形成する場合には、この表面凹凸層の上
にさらに光反射効率の高い材料製の反射面を積層して良
く、一般にこの反射面は、限定的ではないが、合理的に
は適当なる金属材料製とすることにより、当該表面側の
電極面を兼ねることができる。

［作　　用］先にも述べたように、本発明の光電変換素子においても
、実質的にその内部で光電変換を営む層状光電変換部自
体には種々の構造が考えられ、おおよそ、従来提示され
ている光電変換素子中に設けられている層状光電変換部
と同様の構造群は、原則として全て、本発明で言う層状
光電変換部として用いることができる。

例えば基本的な結晶系、非結晶系のｐｎ接合構造を始め
、ペテロ接合構造や、さらには三層以上、もっと多くの
層を積層して形成された光電変換構造等も含むことがで
きる。ｐｉｎ接合等は多層積層構造の最も簡単な場合で
ある。

また、特殊な場合には、本発明により層状光電変換部の
光入射面側の上に保護層を介して表面凹凸層を設けた結
果、この保護層内に蓄積される電荷とか、表面凹凸層内
または当該表面凹凸層と保護層の界面に蓄積される電荷
、あるいはまた表面凹凸層と層状光電変換部を構成する
半導体層との仕事関数の差等により、当該層状光電変換
部を構成する半導体層の表面に反転層が誘起され、これ
により光電変換機能が営まれるような層状光電変換部で
あっても良い。

逆に、保護層を介し表面凹凸層が設けられる表面が、層
状光電変換部の光入射面とは対向する表面側であった場
合には、保護層内に蓄積される電荷とか、表面凹凸層内
または当該表面凹凸層と保護層の界面に蓄積される電荷
、あるいはまた表面凹凸層と層状光電変換部を構成する
半導体層との仕事関数の差等により、当該層状光電変換
部の保護層に接する表面領域にキャリアの蓄積層が形成
されることもあり、これは半導体層内の少数キャリアを
追い返す機能を呈するため、これによって光電変換効率
がより高められることもある。

いずれにしても、層状光電変換部は、これに入射してく
る光を捕え、光電変換する。入射面とは対向する面側で
反射される光があった場合には、これに関しても光電変
換機能を営む。

一方、本発明により、表面凹凸層がこの層状光電変換部
の入射面側に設けられた場合には、例え入射光が層状光
電変換部の入射面に対し、垂直方向から照射されても、
その進行方向を様々な方向にばらつかせてから層状光電
変換部に入射させることができ、したがってこのような
表面凹凸層がなく、層状光電変換部に垂直に入射してき
た入射光が当該層状光電変換部中をその厚み方向に沿い
、ただ単に最短距離で真直ぐ抜ける場合に比し、実質的
に層状光電変換部の通過に要する光路長を長くすること
ができ、これをして素子としての総体的な変換効率を高
めるべく作用する。

表面凹凸層が層状光電変換部の入射面とは対向する表面
側に設けられている場合にも、層状光電変換部中を通過
してきた入射光が反射されるに際し、この表面凹凸層に
より様々な角度、方向に散乱されるので、同様にこの反
射光に関し、層状光電変換部中の光路長を長く採ること
ができ、総体的な変換効率の向上に寄与し得る。

当然、層状光電変換部の上下両表面上に共に、各々保護
層を介して表面凹凸層が設けられている場合、光電変換
効率向上効果はさらに高まる。

保護層は、層状光電変換部の電気的な特性を安定化した
り、表面再結合速度を小さくする作用を有する。

また、層状光電変換部と表面凹凸層を直接に接触させた
場合には起こるかも知れない光発生キャリアの流出、す
なわち層状光電変換部から表面凹凸層側へのキャリアの
流出を防ぐこともでき、さらには表面凹凸層を形成する
ときに、あらかじめ形成されている層状光電変換部の表
面が汚染されるのを防ぐ働きもある。

［実　施　例コ第１図には本発明に従って構成された光電変換素子の一
実施例が断面構造で示されている。

図示の場合、基本的に光の入射により光電変換機能を営
む層状光電変換部ＩＯには、便宜的に第一の半導体層１
１と第二の半導体層１２の積層構造から成るものが例示
されている。

第一の半導体層１１と第二の半導体層１２とは、光発生
したキャリアを分離できるように組込み電界を形成でき
る関係にあれば良く、その最も古典的な関係は公知、既
存のｐｎ接合である。

昨今では、同様に二層積層構造でも、上記ｐｎ接合のよ
うに、導電型は異なるが同種の半導体層相互の接合構造
ではなく、異種半導体層同志によってペテロ接合を形成
したものもあるし、逆に三層またはそれ以上の多層積層
構造から成るものもある。ｐｉｎ接合等はその最も簡単
な場合であるが、いずれにしても、この光入射により発
生ないし励起されるキャリアを生ずる層状光電変換部１
０に関しては、原則として既存のいかなるものも適用す
ることができる。光電変換メカニズムにも、光電変効率
、光導電効果等、種々の原理のものがあるが、そのいず
れでも良い。

さらに特殊な場合、半導体層としては単一層であるが、
図示のように第一、第二半導体１１　、１２の積層構造
と等価と考えられる構成をも含んで良い。これは例えば
、第二半導体層１２に相当する領域が第一半導体層１１
の表面に電気的に誘起された反転層で構成されるような
場合であるが、これについては後に説明する。

第１図示の実施例では、層状光電変換部１０の上下両表
面の中、第二半導体層１２の露出表面側を光の入射面と
想定しており、この入射面上にまず保護層３０が形成さ
れた後、さらにその上に、表面がピラミッド状とか波状
その他、適当な粗面ないし凹凸面になっている表面凹凸
層４０が形成されている。

これら保護層３０と表面凹凸層４０は、そわぞれ、光透
過性を有する材料で形成されるが、保護層３０は、第二
半導体層１２の表面の電気的な特性を安定化させ、ある
いはまた当該表面におけるキャリア再結合速度を小さく
抑えて光電変換効率の低下を防ぐために設けられる。

場合によりこの保護層３０には、もしこれがなくて、第
二半導体層１２と表面凹凸層４０とが直接に接触してい
た場合、層状光電変換部ｌＯ内にて光発生ないし光励起
されたキャリアが表面凹凸層４０側に流出するのを抑え
る働きも見込まれ、また、当該表面凹凸層４０を形成す
る際に層状光電変換部ＩＯないし第二半導体層１２の表
面を汚染から守る働きも期待できる。後述のように、表
面凹凸層４０を金属酸化物で形成するような場合には、
この保護層３０がないと、当該金属が光電変換部ｌＯ中
に侵入することも考えられるし、そうでなくとも、酸素
によって表面電子状態が変わる等の不都合も考えられる
。実際上、光電変換部１０と表面凹凸層４０との間にこ
の保護層３０を挟み込むことの効果は大きく、こわを用
いない場合には、本発明に従って表面凹凸層４０を形成
しても、その効果が低減ないし相殺されることが多かワ
た。

もちろん、この保護層３０の材質やその内部構造自体は
、用いる層状光電変換部１０や表面凹凸層４０のそれら
に応じて通運するが、例えば窒化シリコンとか、窒化シ
リコンと酸化シリコンの積層構造等は、光の透過性を保
ちながらも汚染防止効果が高く、特にこれらをプラズマ
ＣＶＤ、光ＣＶＤ等の低温成長技術で成膜した場合には
多量の水素を含み、その下の半導体層のパッシベイショ
ンには極めて有効に働く。

第二半導体層１２がシリコンの場合、保護層３０を上記
のように二層構造とし、第二半導体層１２に接する面側
を酸化シリコン、外側を窒化シリコンとして構成すると
、第二半導体層１２の表面電子状態を特に良好に保つこ
とができ、さらに外側の窒化シリコンの上に、数十人か
ら数百人程度の厚さの酸化シリコン膜を設けて三層構造
とすると、その後に形成される表面凹凸層４０との接着
性を向上させることもできる。

表面凹凸層４０は、Ｓｎ　、　Ｉｎ　、　Ｔａ　、　Ｔ
ｉ等の酸化膜で構成することができ、成膜後の機械的、
物理的、化学的な加工処理に゛より、その表面を凹凸面
としても良いが、それらを成膜するときの成膜条件に工
夫すれば、特に後加工を要さず、成膜の完了と共に表面
を所期の粗面ないし凹凸面とすることかできる。

例えば蒸着法を採用する場合、成膜温度をおおよそ４０
０℃前後に上げ、蒸着速度を比較的小さく抑えることで
、成膜された膜表面を所望の凹凸にすることができる。

ＣＶＤ法を援用し、かつ、ＳｎＯ２膜により表面凹凸層
４０を形成しようとする場合には、４５０℃前後で５ｎ
Ｃ１４と水蒸気、及び少量のエチルアルコールを添加す
ることにより、表面に所望の凹凸を有する５ｎ０２［４
（ｌを形成することができる。

さらに、ＳｎＯ２膜で表面凹凸層４０を形成するのにも
スプレー法を用いる場合には、４７０℃前後で上記ＣＶ
Ｄ法と同様の原料を用いれば良く、同じスプレー法でも
、Ｉｎ２Ｏ３膜で表面凹凸層４０を形成する場合には、
５００℃程度の温度下でｒｎｃ１３をエチルアルコール
に添加し、空気中でスプレーすることによリ、成膜され
たＩｎ２Ｏ３膜の表面に所期の凹凸を形成することがで
きる。

ここで、第１図示構成の光電変換素子を得るに際し、よ
り具体的な実施例を挙げてみる。

出発ウェハとしてＰ型、１ｐｃｍ、（１００）面の結晶
シリコン・ウェハを選び、これで第一半導体層１１の主
たる体積領域を構成する。

この第一半導体層１１の上に接する第二半導体層１２は
、当該第一半導体層１１の表面からの不純物拡散により
、０．３μｍ程度の厚さ（深さ）に形成された表面不純
物濃度２　Ｘ　１０１９個／ｃｍ３のｎ型結晶シリコン
層とする。

次いでこのｎ型結晶シリコン層１２の表面を熱酸化し、
１００人程程度厚さのシリコン酸化膜を形成した後、さ
らにプラズマＣＶＤ法により、　ＮＨ３とＳｉＨ４を原
料とし、基板温度３００℃ないし４００℃でシリコン酸
化膜の上におよそ７００人厚程度の窒化シリコン膜を形
成する。

このようにしてシリコン酸化膜と窒化シリコン膜の二層
積層構造として作成されたものがこの実施例での保護層
３０を構成するが、特にこの二層構造型保護層３０中の
下側シリコン酸化膜は、これに接する第二半導体領域１
２の表面におけるキャリア再結合速度を小さくする効果
がある。

これに対し、第二半導体層１２がＩｎＰ、ＧａＡｓ等の
化合物半導体の場合には、当該半導体層１２よりさらに
ワイド・ギ’ｒツブなＧａｘＩｎ、−ｘＰ、ＡｌｘＧａ
＋−ｘＡｓ等の半導体を用いるか、あるいは直接に窒化
シリコン膜を接着する等により、適当なる保護層３０を
構成することができる。

１表面凹凸層４０は、水蒸気と５ｎＣＩ４，５ｂＣ１ｓ
を原料とし、４５０℃ないし５００℃の基板温度でＣＶ
Ｄにより作成されたＳｎＯ２膜で構成することができ、
実際にこの手法により、５０００人の厚味に成膜した５
ｎ０２膜４０では、シート抵抗が３０〜５０Ω／口で、
その表面には粒径平均が０．２ｐｍから０．３μｍ程度
を中心に分布したピラミッド状ないしナイフ・エッチ状
断面の突起群が得られた。

第一半導体層１１と第二半導体層１２とから成る層状光
電変換部１０に対しては、これは公知既存の手法に従い
、その上下両表面にオーミック接触する対の電極５１　
、５２を形成した。

ただし、裏面電極５２は一般に光電変換部ＩＯの裏面全
体に一様に面状に付されるので、当該光電変換部ないし
第一半導体層１１の当該裏面には、ＡＩを５μｍ程度拡
散した層１３を施し、この電極５２とのオーミック接触
を良好にするべく図った。

このＡＩ層１３はまた、第一半導体層ｌｌ内の少数キャ
リアを追い返すための組込み電界形成層としても機能し
、これも光電変換効率の向上効果に寄与する。

ただし、参考までに述べれば、少数キャリア追い返しの
ためには、組込み電界形成層として、第一半導体層１１
の裏面側表面領域に高不純物濃度領域を設けたり、第一
半導体層１１よりもさらにワイド・ギャップな半導体層
を設けることによっても満足し得る。

光入射面側の電極５１は、層状光電変換部ｌＯに対する
光の実効入射面積を大きく損わないようなパターンに形
成し、当然、本発明により備えられた光透過性の保護層
３０と表面凹凸層４０には、当該電極５１を光電変換部
ｌＯにオーミック接触させるため、それらの厚味方向に
一連に抜ける透孔を適宜パターンで適当個所に設けた。

このようにして構成された光電変換素子は、表面凹凸層
４０を有さないものに比し、入射光に対する表面反射率
が低下し、特に９００ｒ＋ｎ＋以下の相対的に短波長領
域で著しい改善効果が認められ、当然のことながら、こ
れに応じて光電変換効率が改善された。特に、既述の従
来例のように、結晶表面ジそのものを異方性トチングに
より粗面にした光電変換素子に比しても、十分に光電変
換効率の改善効果があり、開放起電圧Ｖ。Ｃも高まった
。

ノ１一般的に言うと、既述した種々の凹凸形成法のどれ
によっても、表面凹凸層４０の当該表面に形成される凹
凸の断面形状は、おおむね三角形に近いか台形に近いも
のになるが、それらを上から見た場合の投影平面寸法に
おいて、例えば対角線の長さが０．１５μｍ程度以上に
なると、表面反射は短波長側から少なくなり始め、当該
寸法の増大と共に長波長側にその効果が拡大されて行く
。

なお、上記の具体的な実施例において、試みに保護層３
０を省略し、層状光電変換部ＩＯの第二半導体層１２の
上に直接に表面凹凸層４０を形成してみたが、当該第二
半導体層１２の電気的な特性を良好に保つことができず
、短波長感度が大きく低下してしまった。これは逆に、
保護層３０を設けることの有意性を示している。

第２図は本発明の第二の実施例を示している。

本図中、第１図中と同一の符号にて示す構成要素は当該
第一実施例におけると同一ないし同様で良い構成要素で
あり、それらに関する説明や相互関係、各種の配慮等に
ついては前記した所を援用するが、第一実施例と最も異
なっている点は、表面凹凸層４０が光透過性を有するだ
けではなく、電気的な導電性をも有する材料で構成され
、したがフてこれが、入射面側電極の一部となっている
ことである。

明らかなように、第二半導体層１２ないし層状光電変換
部ｌＯの光入射面の上に形成される保護層３０には、所
々に適当個数、適当パターンの開口が開けられ、その後
に当該保護層３０の上に光透過性と導電性の双方を有す
る適当なる材料で表面凹凸層４０を形成するに際し、当
該表面凹凸層４０の形成材料がこの開口内に侵入して、
光電変換部１０とオーミック接触するようになフている
。

したがって、逆に言うと、表面凹凸層形成の際等に、保
護層３０に開けられた開口を介し、不純物が光電変換部
１０の表面領域に侵入し、その電気的特性に悪影響を及
ぼすおそれも考えられないでは・岳ないが、開口の大き
さをこの中に充填される導電材料を介して形成される電
極の性能上、特に直列抵抗設計上、許される範囲内にお
いて極力小さく−するように設定すれば、このおそれも
十分に回避可能である。

むしろ、この第２図示実施例の構造は、第１図示実施例
におけるように別途な電極５１を形成すると、この電極
材料が光電変換部１０の表面領域と反応を起こすような
場合にその代替構造として有意である。

もちろん、実効入射面積の低減を気にしながら電極パタ
ーンを張り巡らすよりは、この第２図示実施例の方が遥
かに設計自由度がある。

なお、外部回路へ本素子を接続するため、導電性表面凹
凸層４０に導通する金属電極部分５３等は、当然、当該
表面凹凸層４０の周辺部位の適当個所に設ければ良い。

第３図は本発明の第三の実施例を示すもので、やはり、
図中における同一符号は先の各実施例中の同一符号の構
成要素と同一ないし同様であって良い構成要素を示して
いるが、層状光電変換部１０の他の構成例として、先の
ように第一半導体層１１に対しての第二半導体層１２の
接合構造という関係ではなく、第一半導体層１１の表面
領域に反転層１４が電気的に誘起され、これによって当
該第一半導体層１１との間で光電変換機能が営まれる場
合が示されている。

このような反転層１４は、本発明に従い、層状光電変換
部１０の光入射面側の上に保護層３０を介して表面凹凸
層４０を設けた結果、保護層３０内に蓄積される電荷と
か、表面凹凸層４０内または当該表面凹凸層４０と保護
層３０の界面に蓄積される電荷、あるいはまた表面凹凸
層４０と層状光電変換部を構成する半導体層１１との仕
事関数の差等により、当該半導体層１１の表面に誘起さ
れる。

しかるに、この実施例の場合にも、第２図示実施例と同
様、表面凹凸層４０には導電性のものが想定され、金属
取り出し電極５３はこの表面凹凸層４０の周辺の適当な
る部位に設けられている。

したがって結局、導電性の表面凹凸層４０は、保護層３
０に開けた開口に侵入する部分を介し、第一半導体層１
１の表面に電気的に誘起される反転層１４に導通が採ら
れるようになっているので、この接触特性を良好にする
ためには、当該第一半導体層１１の表面にあって表面凹
凸層４０の形成材料が接触する面積領域に、意図的に第
一半導体層１１と整流性接合を形成する不純物領域５４
を設けて置くと良い。

もちろん、先掲の第１図示実施例のように、光透過性は
有するが導電性を有さない表面凹凸層４０を設け、この
表面凹凸層４０とその下の保護層３０に一連の透孔ない
し開口を開け、これに別途に金属電極材料等を充填し、
取り出し電極を形成しても良いが、その場合にも、こう
した不純物領域５４は有効に用いることができる。

以上、第１図から第３図に即し、保護層３０と表面凹凸
層４０のセットを層状光電変換部１０の光入射面側に設
けた実施例につき述べたが、一般にはこ一 ′１．のように、光入射面側に表面凹凸層４０を形成し
た場合には、どちらかと言えば入射光の相対的に短ｉ　
＝ｈｃｕｔ、、ッ□□。あ１０（７）ヵ、よ□。よ反対
側の面に、本発明による保護層３０と表面凹凸層４０の
セットを設けた場合には、相対的に長波長側の感度をよ
り大きく向上させることができる。

ただし、凹凸面ないしはそうした粗面を形成する突起群
の裾野の平面的な寸法のいかんと光電変換効率の改善さ
れる波長帯域との相対的な関係における傾向自体は既に
述べた通りである。突起群の粒径が大きくなる程、長波
長側に光電変換効率の改善効果が及んで行く。

第４図はこのように、層状光電変換部１０にあって入射
面とは反対側の面（裏面）に保護層３０と表面凹凸層４
０を形成した実施例を示している。

この実施例においても、層状光電変換部１０中の構成自
体は任意であり、図示されているように、第一半導体層
１１の上に第１，２図示実施例において示された第二半
導体層１２が整流性の接合を形成するように設けられて
いる場合や、第３図示実施−二円例において示されているように、第一半導体層１１の表
面領域に電気的に誘起される反転層１４が第一半導体層
１１とあいまって光電変換機能に寄与するような場合を
含む外、種々の構造であって良く、また、その光入射面
側の付帯構成には、この種の公知既存の光電変換素子に
おいて既に採用されている種々の工夫が適宜、任意に取
込まれていて良い。

例えば層状光電変換部１０の光入射面側の表面領域ない
し第二半導体層１２の表面領域の上には、光透過性で反
射防止機能の高い反射防止膜７０が保護膜を兼ねて備え
られていて良く、取り出し電極５１はこの反射防止膜７
０に適宜所定のパターンに従って開けられた開口を介し
、層状光′に変換部１０に電気的にオーミック接触する
ようになっていて良い。

また、このオーミック接触部分には、先に第３図に即し
て説明したように、特に第二半導体層１２が反転層１４
で形成されるような場合には、良好なオーミック接触を
採るための不純物領域５４に相当する領域を備えて良い
。

対して層状光電変換部ＩＯの光入射面とは反対側の面に
は、本発明に従い、保護層３０を介した後、表面凹凸層
４０が形成され、さらにその上にもう一方の取り出し電
極５２を形成する電極面が形成されている。

この場合、当該電極面５２は裏面反射膜を兼ね、層状光
電変換部ｌＯ中を通過してきた光を再度、光電変換部１
０中に戻す働きし、本発明により備えられた表面凹凸層
４０ば、これに際して反射光を散乱し、その光路長を実
効的に長くするべく機能する。

もちろん、この電極面５２は、保護層３０と表面凹凸層
４０に一連に、かつ要所に開けられた開口を介し、光電
変換部ｌＯの表面にオーミック接触している。

さらに、先にも述べたように、保護層３０の設けられる
第一半導体層１１の裏面に近い領域には、当該第一半導
体層１１内の少数キャリアを追い返すための組込み電界
形成層１５として、第一半導体層１１と同一導電型であ
るが、より高濃度な不純物領域とか、第一半導体層１１
よりもワイド・ギャップな半導体層を形成したり、ある
いはまた多数キャリアの蓄積層が形成されるような条件
に作成すると良い。

特に蓄積層に関しては、本発明により、保護層３０を介
して表面凹凸層４０が設けられる場合、当該保護層３０
内に蓄積される電荷とか、表面凹凸層４０内または当該
表面凹凸層４０と保護層３０の界面に蓄積される電荷、
あるいはまた表面凹凸層４０と層状光電変換部を構成す
る半導体層１１との仕事関数の差等により誘起されるも
のであって良い。

もちろん、この裏面側型８ｉ５２とのオーミック接触を
も良好にするため、第２．３図示のように、適当なる材
料製のオーミック接触領域１３を形成しても良い。

以上、本発明に従って、保護層３０と表面凹凸層４０の
組を層状光電変換部１０の光入射面側と対向面（裏面）
側の各々に、ただし選択的に設ける実施−例につき説明
したが、明らかなように、これらの実施例は適宜、組合
せることができる。

ｍ−表面の各々に、本発明によって保護層３０と表面凹
凸層４０の組をそれぞれ設けた構成の光電変換素子も、
既述の実施例から推して極めて容易に組上げることがで
き、このようにすれば当然、入射面側に設けたことの作
用、効果と、裏面側に設けたことの作用、効果が互いに
相乗された結果を得ることができて望ましい。

［効　　果］本発明によれば、凹凸面ないし突起群の存在による散乱
効果で、実際に光電変換機能を営む層状光電変換部中を
進行して行く光の光路長を実質的に長くしようとする試
みにおいて、従来のように材料上の制約を生むことが全
くなく、また、電気的な特性を犠牲にすることもなく、
その目的を果たすことができ、光電変換素子としての変
換効率を総体的かつ合理的に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は、それぞれ、本発明
の光電変換素子の第一、第二、第三、第四の各実施例の
概略構成図である。図中、１０は半導体の層状光電変換部、１１は第一半導
体層、１２は第二半導体層、１４は反転層、１５は組込
み電界形成層、３０は保護層、４０は表面凹凸層、であ
る。手続性ｎ正置（自発）事件の表示昭和６３年特許願第２９７８７１号２　発明の名称光電変換素子３　補正をする者事件との関係　　特許出願人東京都千代田区霞が関１丁目３番１号１１４工業技術院長　飯塚十三指定代理人第４図ら１明細書の発明の詳細な説明の欄。６　補正の内容明細書中、第６頁第１０行と第１１行の間に次を加える
。「なお、本発明において、「層状」とは、薄膜のみでな
く、後述の実施例からも明らかなようにウェファレベル
の「層状」も含まれる。」以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上下両表面と厚みを有し、光の入射によりその内
部で光電変換機能を営む層状の半導体光電変換部を有す
る光電変換素子において；該層状光電変換部の上記両表面の中、少なくとも一方の
表面上に、光透過性の保護層を介し、表面に凹凸を有す
る光透過性の表面凹凸層を積層したこと；を特徴とする光電変換素子。
（２）上記保護層を介して積層された上記表面凹凸層は
、上記層状光電変換部の光入射面側に設けられているこ
と；を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
（３）上記保護層を介して積層された上記表面凹凸層は
、上記層状光電変換部の光入射面とは対向する表面側に
設けられていること：を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
（４）上記保護層を介して積層された上記表面凹凸層は
、上記層状光電変換部の光入射面側と、該光入射面とは
対向する表面側に、それぞれ保護層を介して設けられて
いること；を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
（５）上記表面凹凸層は導電性を有し、上記保護層の一
部に開けられた透孔を介し、上記層状光電変換部の表面
にオーミック接触していること；を特徴とする請求項１
から４までのどれか一つに記載の光電変換素子。