광전변환장치의 제조 방법 document_id A220623061259

산업의 발달에 의해, 세계의 에너지 소비량은 증가의 일로를 걷고 있다. 그러나, 주로 사용되고 있는 석유, 석탄, 천연가스 등의 에너지는 대량의 이산화탄소를 배출하여, 최근의 급격한 지구온난화의 요인이 되고 있다. 그래서, 이산화탄소의 배출량이 적고, 환경에 좋은 태양광발전의 보급이 진행되고 있다. 태양광발전은, 태양열을 이용하는 경우도 있지만, 대부분은 반도체의 광전 특성을 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전변환장치(태양전지, 광기전력장치라고도 함)가 적용되고 있다. 광전변환장치는 이미 시판되고 있고, 세계 각국 정부의 태양전지 지원책에도 힘입어, 생산량은 해마다 증가하고 있다. 예를 들면, 2006년의 전세계에서의 태양전지의 생산량은 2521MW이고, 연율 40%를 초과하는 기세로 증가하고 있다. 세계적으로 보급이 진행되고 있는 것은 결정 반도체를 사용한 광전변환장치로, 단결정 실리콘 기판 또는 다결정 실리콘 기판을 사용한 것이 생산량의 대부분을 차지하고 있다. 실리콘을 재료로 하는 결정계 광전변환장치는, 태양광을 흡수하기 위해서 10㎛ 정도의 두께가 있으면 충분하지만, 제품으로서 제조되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 두께는 직경 6인치(직경 150mm) 내지 직경 12인치(직경 300mm)로 막 두께 600㎛ 내지 800㎛, 다결정 실리콘 웨이퍼의 사이즈는 100mm각 내지 150mm각이고 막 두께 200㎛ 내지 350㎛로 되어 있다. 요컨대, 단결정 실리콘 기판이나 다결정 실리콘 기판은 광전변환장치로서 필요한 두께보다도 수십배 이상의 두께를 갖고 있어, 원료가 되는 기판을 유효 활용하고 있다고는 말하기 어려운 상황이다. 극단적으로 말하면, 이러한 단결정 실리콘 기판 또는 다결정 실리콘 기판을 광전변환장치에 사용하는 경우, 그 대부분은 광전변환장치의 형상을 유지하기 위한 구조체로서 밖에 기능하지 않는다. 광전변환장치의 생산량이 해마다 증가함에 따라서, 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘의 원료인 실리콘의 공급 부족과 가격 급등이 산업계의 심각한 문제가 되었다. 반도체 불황의 영향을 받아 공급 과잉이었던 다결정 실리콘의 수급 균형은, 반도체(LSI) 산업의 회복과 함께 태양전지시장이 급격한 확대에 의해, 일전하여 2005년도 무렵부터는 공급 부족의 사태에 빠졌다. 이미, 세계의 대규모 실리콘 공급 메이커 각 사가 실리콘 생산능력의 증강을 도모하고 있지만, 수요의 신장이 그것을 상회하고 있어, 공급 부족의 상황은 당분간 계속될 것으로 생각되고 있다. 광전변환장치의 구조는, 여러 가지의 것이 제안되고 있다. 단결정 실리콘 기판 또는 다결정 실리콘 기판에 n형 또는 p형의 확산층을 형성한 전형적인 구성에 덧붙여, 단결정 반도체 또는 다결정 반도체로 구성되는 단위 셀과, 아모퍼스 반도체 또는 미결정 반도체로 구성되는 단위 셀을 조합한, 이종단위 셀끼리를 조합한 적층형의 광전변환장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그러나, 상술한 바와 같은 광전변환장치도, 단결정 반도체 기판 또는 다결정 반도체 기판을 사용할 필요가 있다. 그런데, 최근에는 절연 표면을 갖는 기판 위에 형성된 단결정 실리콘 박막을 갖는 SOI(Silicon On Insulator) 구조의 개발이 활발하다. SOl 기판은 고가이지만, 지지기판을 유리기판 등의 저가의 기판으로 대용할 수 있으면 벌크 단결정 실리콘 기판보다도 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 원료가 되는 실리콘의 소비량도 저감할 수 있다. 예를 들면, 수소이온 주입 박리법을 이용하여, 유리기판에 단결정 실리콘층을 고정한 SOI 기판을 제조하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). [특허문헌 1] 일본 특허공보 제(평6)-044638호 [특허문헌 2] 일본 공개특허공보 제(평11)-097379호