專利名稱：薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
擔(dān)心將來能量問題、地球環(huán)境問題深刻化，大力地進(jìn)行著取代化石燃料的代替能量的開發(fā)。在代替能源的候補(bǔ)之中，利用半導(dǎo)體內(nèi)部的光電效應(yīng)來將光轉(zhuǎn)換成電的光電轉(zhuǎn)換裝置受到注目，在光電轉(zhuǎn)換層中使用硅系薄膜的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置被廣泛地研究開發(fā)出來。光電轉(zhuǎn)換層是吸收光來產(chǎn)生使電子 空穴對(duì)的層，其吸收特性與薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電特性密切相關(guān)。例如，在光電轉(zhuǎn)換層中使用硅系薄膜時(shí)，比IOOOnm長(zhǎng)的波長(zhǎng)在光電轉(zhuǎn)換層中光的吸收不充分，從而薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電效率明顯降低。另ー方面，由于在向地上照射的太陽光中也包括比IOOOnm長(zhǎng)的波長(zhǎng)，因此，希望在薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置高效率化時(shí)開發(fā)出比IOOOnm長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光也能夠高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。作為使這樣的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換效率提高的嘗試，在非專利文獻(xiàn)I中公開了在光電轉(zhuǎn)換層中使用弱n型微晶鍺的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。該薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置是依次層疊有不銹鋼基板/n型非晶硅/i型非晶硅/微晶硅鍺組成傾斜層 /弱n型微晶鍺光電轉(zhuǎn)換層/微晶硅鍺組成傾斜層/p型微晶硅層/氧化銦錫(IT0)的結(jié)構(gòu)。薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性是開路電壓Voc = 0. 22V、短路電流密度Jsc = 25mA/cm2、曲線因子FF = 0. 36、轉(zhuǎn)換效率Eff = 2. 0%、在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的量子效率為10%的波長(zhǎng)約為1080nm、量子效率為5%的波長(zhǎng)是1130nm。微晶鍺光電轉(zhuǎn)換層通過利用微波放電的ECR引控式等離子體 CVD 法(ECR Remote Plasma CVD)形成。非專利文獻(xiàn)l:Xuejun Niu, Jeremy Booh er and VikranL.Dalai, " NanocrystalIine Germanium and Germanium Carbide Films andDevices" , Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 862, A10. 2 (2005).

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善含有結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換単元的開路電壓、曲線因子、以及對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換效率。在2接合或者3接合的層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的底單元中使用了非晶硅鍺Ca-SiGe)光電轉(zhuǎn)換單元或者結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，能夠在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)利用的波長(zhǎng)的上限是900 llOOnm，存在長(zhǎng)波長(zhǎng)光的利用不充分而使轉(zhuǎn)換效率的提高不充分的課題。另外，如非專利文獻(xiàn)I所示，在微晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元中在P型半導(dǎo)體層與弱n型微晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間采用微晶硅鍺組成傾斜層且在n型半導(dǎo)體層與弱n型微晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間采用微晶硅鍺組成傾斜層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置具有開路電壓和曲線因子(FF)低、轉(zhuǎn)換效率低的課題。另外，由于量子效率為10%以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)上限約為1080nm，因此，具有無法獲得轉(zhuǎn)換效率充分提高的問題。另外，本發(fā)明人等進(jìn)行研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)作為薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的性能降低的因素之一，在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層中產(chǎn)生漏電流。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供開路電壓和曲線因子高、能夠利用IOOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的特性高的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明涉及在基板上依次配置有第一電極層、ー個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換単元、以及第ニ電極層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。光電轉(zhuǎn)換単元在P型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間具備光電轉(zhuǎn)換層。至少ー個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元是包括由實(shí)質(zhì)上是本征或者弱n型且實(shí)質(zhì)上不含硅原子的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體形成的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換単元。在P型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層，第一界面層的膜 厚優(yōu)選為Inm 20nm。在上述薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，特征在于結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層實(shí)質(zhì)上不含硅原子。在此所謂“實(shí)質(zhì)上不含硅原子”意思是在采用X射線光電子分光法(XPS)、能量分散X射線分光法(EDX)、俄歇電子分光法中的任一種進(jìn)行測(cè)定時(shí)顯示為大致測(cè)定界限的1%以下。通過實(shí)質(zhì)上不含硅原子，與硅鍺相比，能夠出乎意料地提高結(jié)晶性，并提高長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)。通過在p型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間配置實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層，能夠降低在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的漏電流，使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的整流性提高，改善開路電壓和曲線因子。在使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的整流性提高這個(gè)觀點(diǎn)中，第一界面層的膜厚越厚其效果變得越大。但是，隨著第一界面層的膜厚變厚，短路電流減少，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性降低。認(rèn)為這是由于第一界面層的膜厚變厚，由此不僅第一界面層中的光吸收增大，入射到結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的光減少，而且第一界面層阻礙在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的空穴移動(dòng)到P型半導(dǎo)體中。因此，對(duì)于第一界面層的膜厚，必需使其厚到呈現(xiàn)出降低在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的漏電流的效果的程度，使其薄到不妨礙在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的空穴移動(dòng)的程度，優(yōu)選為Inm 20nm。由此,能夠使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路電流提高，從而能夠?qū)OOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。另外，上述第一界面層的氫濃度采用二次離子質(zhì)量分析法檢測(cè)時(shí)優(yōu)選為7X IO21(原子/cm3) I. 5X IO22 (原子/cm3)。第一界面層中的氫具有終止存在于第一界面層內(nèi)的未結(jié)合鍵(懸空鍵)、使第一界面層的光學(xué)禁帶變化的作用。對(duì)于基于本發(fā)明的優(yōu)選的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，上述第一界面層的氫濃度采用二次離子質(zhì)量分析法檢測(cè)時(shí)為7 X IO21 (原子/cm3) I. 5 X IO22 (原子/cm3)。由此能夠使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路電流提高，從而能夠?qū)OOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。另外，上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換単元優(yōu)選從結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層觀察在與基板接近側(cè)配置P型半導(dǎo)體層、且從結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層觀察在距基板遠(yuǎn)的ー側(cè)配置n型半導(dǎo)體層。由該構(gòu)成而使単元的集成化變得容易。另外，上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的膜厚優(yōu)選為50nm lOOOnm。由于結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的吸收系數(shù)高，因此，在單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、多接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的任一種中使用時(shí)，在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的膜厚為50nm IOOOnm時(shí)均能夠?qū)⒍搪冯娏饕约安ㄩL(zhǎng)IOOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的膜厚為50nm以下時(shí)，長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域的光吸收不充分而使波長(zhǎng)IOOOnm的量子效率低于10%。如果結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的膜厚為IOOOnm以上，則短路電流降低而存在引起太陽能電池的性能降低的趨勢(shì)。另外，如果膜厚為IOOOnm以下，則存在不僅制膜時(shí)間變短而且成本也減少這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。另外，在n型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間優(yōu)選配置由實(shí)質(zhì)上是本征的非單晶硅半導(dǎo)體層形成的第二界面層。采用該構(gòu)成，能夠降低界面中的缺陷密度，使由界面中電子與空穴的再結(jié)合而導(dǎo)致的損失減少，并能夠提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，上述第二界面層優(yōu)選為從與n型半導(dǎo)體層接近的一側(cè)依次配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層和實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層的層。采用該構(gòu)成，降低界面中的缺陷密度，使由界面中電子與空穴的再結(jié)合而導(dǎo)致的損失減少的效果變得更加顯著。
另外，含有上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元的p型半導(dǎo)體層優(yōu)選為選自結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺以及非晶鍺中的I種以上。采用該構(gòu)成，在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的空穴能夠潤(rùn)滑地移動(dòng)到P型半導(dǎo)體中。特別優(yōu)選上述P型半導(dǎo)體層由結(jié)晶硅形成，從而在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的空穴能夠更加潤(rùn)滑地移動(dòng)到P型半導(dǎo)體中。另外，含有上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元的n型半導(dǎo)體層優(yōu)選為選自結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺以及非晶鍺中的I種以上。采用該構(gòu)成，在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的電子能夠潤(rùn)滑地移動(dòng)到n型半導(dǎo)體中。特別優(yōu)選上述n型半導(dǎo)體層由非晶硅形成，從而在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生的電子能夠更加潤(rùn)滑地移動(dòng)到n型半導(dǎo)體中。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是具有在薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的透明電極層與上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元之間依次配置有非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元和結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)的三接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。該三接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置由于能夠在廣泛的范圍高效地利用太陽光而優(yōu)選。另外，本發(fā)明涉及上述薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。本發(fā)明的制造方法具有在基板溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)采用等離子體CVD法來形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的 工序。如果形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的基板溫度為250°C以下，則能夠降低p型半導(dǎo)體層中的導(dǎo)電型決定雜質(zhì)的擴(kuò)散、第一界面層的結(jié)構(gòu)變化，隨之開路電壓、短路電流、曲線因子提高。另外，如果形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的基板溫度為250°C以下，則能夠防止在具有層疊有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)的情況下由加熱在形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之前層疊的光電轉(zhuǎn)換單元而導(dǎo)致的劣化，因而優(yōu)選。如果形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的基板溫度為120°C以上，則結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的缺陷減少，能夠形成膜密度高的膜，隨之漏電流降低、短路電流提高。如果形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的基板溫度低于120°C，則不僅結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層中的缺陷密度變高，形成膜密度低的膜，而且結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)晶性降低，IOOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域的光吸收不充分，存在短路電流降低的趨勢(shì)。另外，優(yōu)選在形成上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)通過作為開了多個(gè)孔的板的噴淋板('> Y 7 — :> 一卜)來將氣體供給到制膜室，并使穿過噴淋板時(shí)的氣體流速為0. lm/s 10m/s。穿過噴淋板時(shí)制膜氣體的流速為0. I lOm/s，由此反應(yīng)氣體在等離子體中分解產(chǎn)生的反應(yīng)性活性種高效地到達(dá)基板，由此能夠使膜不勻減少地制膜。如果上述穿過噴淋板時(shí)氣體的流速低于0. lm/s，則氣體的供給不充分，存在距噴淋板孔遠(yuǎn)的部分的膜厚變薄而使膜均勻性變差的趨勢(shì)。另外，如果上述穿過噴淋板時(shí)氣體的流速大于lOm/s，則在由等離子體引起的氣體分解進(jìn)行前氣體被吹到基板上，從而有時(shí)在與噴淋板的孔相對(duì)的基板上產(chǎn)生變色部而使太陽能電池的特性降低。另外，在上述三接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造中，優(yōu)選依次層疊非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元、結(jié)晶娃光電轉(zhuǎn)換單元、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元。在本發(fā)明中，通過在p型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間配置實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層，能夠降低結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的漏電流，使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的開路電壓、或者曲線因子提高。進(jìn)而，在本發(fā)明中，通過使第一界面層的膜厚為Inm 20nm，在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層 產(chǎn)生的空穴向P型半導(dǎo)體層的移動(dòng)變得潤(rùn)滑，從而能夠使短路電流和IOOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光中的量子效率提尚，并且使曲線因子提聞。


圖I是本發(fā)明的I個(gè)實(shí)施方式所涉及的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖2是本發(fā)明的另ー實(shí)施方式所涉及的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例I 4以及比較例2所涉及的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖4是本發(fā)明的比較例I所涉及的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例5 7所涉及的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖6是本發(fā)明的比較例3所涉及的2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。圖7是實(shí)施例I 4以及比較例I 2的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的表示第一界面層的膜厚與波長(zhǎng)IOOOnm中的量子效率的關(guān)系的圖表。圖8是實(shí)施例5 7的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的表示結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的制膜溫度與轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式首先，對(duì)于本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說明。近年來利用半導(dǎo)體內(nèi)部的光電效應(yīng)來將光轉(zhuǎn)換成電的光電轉(zhuǎn)換裝置受到關(guān)注，開發(fā)如火如荼地進(jìn)行，在該光電轉(zhuǎn)換裝置中，硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置能夠低溫下在大面積的玻璃基板、不銹鋼基板上形成，因此能夠期待低成本化。這樣的硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置一般含有依次層疊在透明絕緣基板上的透明電極層、ー個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換單元以及背面電極層。在此，光電轉(zhuǎn)換単元一般地是按照如下順序或者按照與其相反順序?qū)盈BP型半導(dǎo)體層、i型層以及n型層而成的，占據(jù)其主要部分的i型光電轉(zhuǎn)換層是非晶的光電轉(zhuǎn)換単元被稱為非晶光電轉(zhuǎn)換単元，另外，i型層是結(jié)晶的光電轉(zhuǎn)換單元被稱為結(jié)晶光電轉(zhuǎn)換單元。
光電轉(zhuǎn)換層是吸收光來產(chǎn)生電子 空穴對(duì)的層。一般，在硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，pin接合之中i型層是光電轉(zhuǎn)換層，作為光電轉(zhuǎn)換層的i型層占據(jù)光電轉(zhuǎn)換單元的主要膜厚。i型層理想的是不包含導(dǎo)電型決定雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體層。但是，即使含有微量雜質(zhì)，只要費(fèi)米能級(jí)位于禁帶的大致中央，就能夠作為pin接合的i型層而發(fā)揮功能，因此將其稱為“實(shí)質(zhì)上是i型的層”。一般，實(shí)質(zhì)上是i型的層是在原料氣體中不添加導(dǎo)電型決定雜質(zhì)來進(jìn)行制作的。這種情況下，也可以在作為i型層發(fā)揮功能的允許范圍內(nèi)含有導(dǎo)電型決定雜質(zhì)。另外，為了消除因大氣、基底層產(chǎn)生的雜質(zhì)對(duì)費(fèi)米能級(jí)造成的影響，也可以故意添加微量導(dǎo)電型決定雜質(zhì)來制作實(shí)質(zhì)上是i型的層。在此，如果將i型層n型化的雜質(zhì)稱為n型雜質(zhì)，則在作為i型層發(fā)揮功能的容許范圍將含有n型雜質(zhì)的i型層稱為“弱n型層”。另外，已知作為使光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率提高的方法而采用了層疊了兩個(gè)以上 的光電轉(zhuǎn)換單元的、被稱為層疊型的構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換裝置。在該方法中，通過在光電轉(zhuǎn)換裝置的光入射側(cè)配置包括具有較大光學(xué)禁帶寬度的光電轉(zhuǎn)換層的前方光電轉(zhuǎn)換單元，在其后依次配置包括具有較小光學(xué)禁帶寬度的(例如硅-鍺合金等的)光電轉(zhuǎn)換層的后方光電轉(zhuǎn)換單元，從而能夠進(jìn)行在入射光的寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換，有效利用入射的光，由此實(shí)現(xiàn)作為裝置整體的轉(zhuǎn)換效率的提高。在例如層疊了非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元與結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元而成的2接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，i型非晶硅能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)是在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)到700nm左右為止，但是i型結(jié)晶硅能夠?qū)Ρ绕溟L(zhǎng)的約IlOOnm左右為止的波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。因此，在由光吸收系數(shù)大的非晶硅構(gòu)成的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層中，為了在光電轉(zhuǎn)換中充分的光吸收，即使是0.3 左右的厚度也是充分的，但是與其相比，在由光吸收系數(shù)小的結(jié)晶硅構(gòu)成的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層中，為了更充分地吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，優(yōu)選具有左右以上的厚度。即，結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層通常地與非晶硅光電轉(zhuǎn)換層相比需要10倍左右的較大厚度。此外，在該2接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，將位于光入射側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元稱為頂單元，將位于后方的光電轉(zhuǎn)換單元稱為底單元。并且，還利用具備三個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的3接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。在本說明書中，將3接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換單元從光入射側(cè)依次稱為頂單元、中間單元、底單元。通過采用3接合的層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，開路電壓(Voc)變高，短路電流密度(Jsc)變低，與2接合的情況相比，能夠使頂單元的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層的膜厚變薄。因此，能夠抑制頂單元的光劣化。另外，通過使中間單元的光電轉(zhuǎn)換層的光學(xué)禁帶寬度窄于頂單元，而大于底單元，從而能夠更有效地利用入射的光。作為3接合的層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的例子，可舉出在中間單元的光電轉(zhuǎn)換層中利用非晶硅鍺的、依次層疊了非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元/非晶硅鍺光電轉(zhuǎn)換單元/非晶硅鍺光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、或者依次層疊了非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元/非晶硅鍺光電轉(zhuǎn)換單元/結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。通過對(duì)非晶硅鍺的膜中的鍺濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，能夠?qū)⒅虚g單元的光電轉(zhuǎn)換層的非晶硅鍺的光學(xué)禁帶寬度控制成頂單元與底單元之間的值。另外，在中間單元與底單元兩方中利用非晶硅鍺光電轉(zhuǎn)換層的情況下，底單元的鍺濃度變得比中間單元高。
但是，可知與非晶硅鍺相比，作為合金層的非晶硅鍺的缺陷密度高，半導(dǎo)體特性劣化，另外，由光照射導(dǎo)致的缺陷密度的増加較大。因此，將非晶硅鍺用于中間単元或者底單元的光電轉(zhuǎn)換層的3接合層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置與2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置相比效率的提高不充分。另外，非晶硅鍺的光劣化大，因此盡管采用了 3接合層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，仍然會(huì)存在光劣化抑制不充分的問題。存在著如下課題因在底単元中利用了非晶硅鍺光電轉(zhuǎn)換単元的情況下，能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)是到900nm左右為止，在底單元中利用了結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的情況下，能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)是到IlOOnm左右為止，長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)能夠利用的波長(zhǎng)的界限是與2接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置同樣的波長(zhǎng)，未得到改善，3接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率的提高不充分。為了提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明人對(duì)于提高結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元的開路電壓和曲線因子進(jìn)行了研究，除此之外，為了將現(xiàn)有硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中利用不充分的、超過IOOOnm的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，對(duì)于含有結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成進(jìn)行了研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在P型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn) 換層之間配置實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層，能夠能夠提高開路電壓和曲線因子，還能夠?qū)⒊^IOOOnm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在非專利文獻(xiàn)I中公開了在基板溫度為250°C下將弱n型微晶鍺光電轉(zhuǎn)換層制膜且在Pi界面與ni界面配置有微晶硅鍺組成傾斜層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，但如前所述，該薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換效率低。認(rèn)為這是隨著微晶硅鍺組成傾斜層的鍺組成增多而缺陷密度增加的原因。下面，參照附圖，對(duì)鑒于上述課題而完成的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此夕卜，在本申請(qǐng)的各附圖中，對(duì)于厚度、長(zhǎng)度等尺寸關(guān)系，為了附圖的清楚和簡(jiǎn)略化而進(jìn)行了適當(dāng)?shù)淖兏淮韺?shí)際尺寸關(guān)系。另外，在各圖中，相同的參照附圖標(biāo)記表示相同部分或者相當(dāng)部分。本發(fā)明中的“結(jié)晶”以及“微晶”的用語如本技術(shù)領(lǐng)域中所用的那樣，也用于包括部分非晶質(zhì)的情況。圖I表示基于本發(fā)明實(shí)施方式的一例的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的模式截面圖。在透明基板I上依次配置有透明電極層2、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換単元3以及背面電極層4。在本發(fā)明中，所謂結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3是指在光電轉(zhuǎn)換層中使用結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的光電轉(zhuǎn)換單元，上述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33包含實(shí)質(zhì)上是本征或者弱n型的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體。光從基板側(cè)射入的類型的光電轉(zhuǎn)換裝置中使用的透明基板I中，采用由玻璃、透明樹脂等形成的板狀構(gòu)件、片狀構(gòu)件。尤其是如果采用玻璃板作為透明基板1，則其具有高透射率且廉價(jià)，因而優(yōu)選。S卩，由于透明基板I位于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光入射側(cè)，因此，為了使更多的太陽光透射并使其吸收在光電轉(zhuǎn)換単元中，優(yōu)選盡可能是透明的。出于同樣的意圖，為了使太陽光入射面中的光反射損失降低，優(yōu)選在透明基板I的光入射面上設(shè)置無反射涂層。作為光從基板側(cè)射入的類型的光電轉(zhuǎn)換裝置中使用的第一電極層，可以舉出透明電極層2。尤其作為透明電極層2，為了使太陽光透射并使其吸收在光電轉(zhuǎn)換単元中，優(yōu)選盡可能為透明的，并且為了沒有損失地輸送在光電轉(zhuǎn)換単元中產(chǎn)生的空穴，優(yōu)選具有導(dǎo)電性。
因此，透明電極層2優(yōu)選由氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)等導(dǎo)電性金屬氧化物形成，優(yōu)選采用例如化學(xué)氣相蒸鍍(CVD)、濺射、蒸鍍等方法形成。透明電極層2由于在其表面具有微細(xì)的凹凸形狀，因而優(yōu)選具有使入射光的散射增大的效果。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3是采用例如等離子體CVD法將p型半導(dǎo)體層31、實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33、第二界面層35以及n型半導(dǎo)體層34依次層疊而形成的。p型半導(dǎo)體層31可以由摻雜了 p型雜質(zhì)的結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺、非晶鍺之中的至少一種以上形成。另外，P型半導(dǎo)體層31可以采用與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33相同的制膜裝置進(jìn)行制膜。尤其作為p型半導(dǎo)體層31，優(yōu)選使用摻雜了 0. 01原子％以上硼的微晶硅。P型半導(dǎo)體層31由微晶硅形成，由此從結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33向p型半導(dǎo)體層31的空穴移動(dòng)變得潤(rùn)滑，因而更優(yōu)選。 結(jié)晶鍺的光學(xué)禁帶寬度是0. 65eV，與非晶硅的I. 8eV、結(jié)晶硅的I. IeV相比，較窄，因此，在將結(jié)晶鍺用于光電轉(zhuǎn)換層時(shí)，容易產(chǎn)生介由光學(xué)禁帶中的缺陷能級(jí)、雜質(zhì)能級(jí)的漏電流。認(rèn)為該漏電流成為太陽能電池性能之中使曲線因子和開路電壓明顯降低的因素。為了降低在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33產(chǎn)生的漏電流，配置在p型半導(dǎo)體層31與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33之間的實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32優(yōu)選將p型半導(dǎo)體層31的表面整體被覆。實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33兩者的光學(xué)禁帶寬度相差I(lǐng)eV以上，因此，來自光學(xué)禁帶寬度不匹配的能量勢(shì)壘在接合界面形成。不僅這樣，由于實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的光學(xué)禁帶寬度寬，因此認(rèn)為第I界面層32阻礙結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33吸收光時(shí)產(chǎn)生的空穴移動(dòng)，從而使薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性降低。所以推定如果是一般的本領(lǐng)域技術(shù)人員，則難以認(rèn)為在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的p層側(cè)界面上配置非晶硅半導(dǎo)體層是優(yōu)選的組合。但是，發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果出乎意料地，如果將實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32配置在p型半導(dǎo)體層31與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33之間，則漏電流被抑制而曲線因子提高，并且長(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)電電流也提高。推定這是由于具有實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32，因而抑制由p型半導(dǎo)體層31 (例如微晶硅)和結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的格子不匹配導(dǎo)致的缺陷，降低界面的缺陷密度，從而抑制漏電流。或者推定由于具有實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32，在結(jié)晶鍺的生長(zhǎng)初期抑制島狀生長(zhǎng)，從而抑制漏電流。特別優(yōu)選使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為20nm以下。通過使第一界面層32的膜厚為20nm以下，能夠抑制流過結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的漏電流。推定這是由于由帶隙不連續(xù)產(chǎn)生的影響被緩和，從而結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層吸收光時(shí)產(chǎn)生的空穴移動(dòng)良好地進(jìn)行。如果第一界面層32的膜厚大于20nm，則薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性開始降低，推定這是由于不能無視由帶隙不連續(xù)產(chǎn)生的影響而使結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33吸收光時(shí)產(chǎn)生的空穴移動(dòng)受到阻礙。另外，優(yōu)選使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為Inm以上。通過使第一界面層32的膜厚為Inm以上，由此抑制薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的漏電流。認(rèn)為這是由于由P型半導(dǎo)體層31 (例如微晶硅)和結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的格子不匹配導(dǎo)致的缺陷被抑制，從而降低界面的缺陷密度，或者由于存在第一界面層32，在結(jié)晶鍺生長(zhǎng)初期島狀生長(zhǎng)被抑制。因此，優(yōu)選使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為Inm 20nm。進(jìn)ー步為了使結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換単元的波長(zhǎng)IOOOnm的量子效率為30%以上高的值，優(yōu)選第一界面層32的膜厚為3nm 18nm。第一界面層32的膜厚能夠由利用透射型電子顯微鏡觀察到的截面圖像進(jìn)行確認(rèn)。另外，通過透射型電子顯微鏡的截面圖像，能夠確認(rèn)第一界面層是不含有結(jié)晶相的非晶硅。尤其是如果在透射型電子顯微鏡圖像中觀察暗視野圖像，則只能清楚地看到結(jié)晶相，因此，如果確認(rèn)在第一界面層中沒有清楚的點(diǎn)，則可知第一界面層為非晶。或者如果用透射型電子顯微鏡觀察衍射圖像，則能夠判別是否為非晶。對(duì)于第一界面層32中的氫濃度，采用二次離子質(zhì)量分析法(裝置型番頂F-4F)檢 測(cè)時(shí)，優(yōu)選為7X IO21 (原子/cm3) I. 5 X IO22 (原子/cm3)。如果第一界面層32中的氫濃度為7X1021 (原子/cm3)以上，則由實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32中的未結(jié)合鍵(懸空鍵)導(dǎo)致的缺陷密度降低，作為實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的電特性提高，因而優(yōu)選?；蛘呷绻麑?shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32中的氫濃度為7 X IO21 (原子/cm3)以上，則抑制第一界面層變成微晶硅，從而抑制漏電流，因而優(yōu)選。如果第一界面層32的氫濃度低于7X1021(原子/cm3)，則在第一界面層32的一部分產(chǎn)生結(jié)晶硅相而容易變成微晶硅層，從而有時(shí)漏電流急劇地增加。認(rèn)為這是由于如果第一界面層變成微晶硅層，則在與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換単元的界面產(chǎn)生格子不匹配，從而使界面的缺陷增加。另外，通過使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32中的氫濃度為
I.5 X IO22 (原子/cm3)以下，降低非晶硅層中的Si-も鍵的密度，從而提高實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的電特性，因而優(yōu)選。對(duì)于非晶硅層，如果含有的氫變多，則與Si-H鍵密度相比Si-H2鍵密度増大。于是，在Si-H2鍵密度高時(shí)電特性降低，因此，第一界面層32的氫密度優(yōu)選為1.5X 1022 (原子/cm3)以下。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33實(shí)質(zhì)上是本征型或者弱n型。在將光電轉(zhuǎn)換層制膜時(shí)，一般采用含有導(dǎo)電型決定雜質(zhì)元素的氣體。盡管不使用含有導(dǎo)電型決定雜質(zhì)元素的氣體，結(jié)晶鍺也有時(shí)變成弱n型。認(rèn)為這是由于結(jié)晶鍺容易將氧等來自大氣的雜質(zhì)攝入到膜中。作為能夠用作結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的弱n型的指標(biāo)，優(yōu)選通過霍爾效應(yīng)測(cè)定求得的結(jié)晶鍺的載流子濃度為IO17CnT3以下，遷移率為Icm2/ (V-s)以上。如果載流子濃度過高，則存在光電轉(zhuǎn)換裝置的暗電流增大而漏電流增加，光電轉(zhuǎn)換裝置的FF降低的趨勢(shì)。對(duì)于結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33，優(yōu)選將例如GeH4、H2用作反應(yīng)氣體采用高頻等離子體CVD法來形成。此時(shí)，優(yōu)選H2/GeH4比為200 5000的范圍。如果H2/GeH4比小于200，則存在結(jié)晶化率降低而進(jìn)行非晶化的趨勢(shì)。相反地如果氏/6通4比大于5000，則存在制膜速度降低生產(chǎn)率降低的趨勢(shì)。為了獲得良好的結(jié)晶性和能夠在エ業(yè)上容許的制膜速度，更優(yōu)選使H2/GeH4比處于500 2000的范圍。優(yōu)選形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33時(shí)的制膜氣體的流速在穿過噴淋板時(shí)為0. I 10m/so制膜氣體的流速為0. lm/s以下時(shí),反應(yīng)氣體被分解成在等離子體中具有高反應(yīng)性的活性種，從而存在基板上的膜密度稀疏的趨勢(shì)。制膜氣體的流速為lOm/s以上時(shí)，反應(yīng)氣體在等離子體中分解的比例變少，從而有時(shí)在基板上的著膜產(chǎn)生不勻。在此所謂流速表示制膜時(shí)的壓力下的流速。流速能夠通過用噴淋板孔的合計(jì)面積除以制膜室中壓力的體積流量而求得。為了采用等離子體CVD法將結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33大面積均勻地進(jìn)行制膜，與利用
2.45GHz等微波的頻率相比，優(yōu)選利用電容結(jié)合型平行平板電極并利用1(T100MHz的頻率。尤其優(yōu)選利用工業(yè)中使用得到承認(rèn)的13. 56MHz,27. 12Mz、40MHz。為了促進(jìn)結(jié)晶化，高頻功率密度優(yōu)選為200mW/cm2以上，更優(yōu)選為550mW/cm2以上。為了抑制制膜時(shí)產(chǎn)生粉，優(yōu)選將結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33制膜時(shí)的基板溫度為120°C以上，更優(yōu)選為150°C以上。為了抑制從導(dǎo)電型層向光電轉(zhuǎn)換層的雜質(zhì)擴(kuò)散，優(yōu)選基板溫度為250°C以下，進(jìn)一步優(yōu)選為230°C以下。另外，從具有良好的結(jié)晶性的觀點(diǎn)考慮，將結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33制膜時(shí)的壓力優(yōu) 選為40Pa 2000Pa的范圍。另外，從提高大面積的均勻性的觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選為200Pa 1500Pa。從兼顧結(jié)晶性和高制膜速度方面考慮，進(jìn)一步更優(yōu)選為500Pa 1330Pa。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含硅原子。在此“實(shí)質(zhì)上不含硅原子”是指在采用X射線光電子分光法(XPS)、能量分散X射線分光法(EDX)、俄歇電子分光法中的任一種進(jìn)行測(cè)定時(shí)顯示為大致測(cè)定界限的1%以下。通過鍺光電轉(zhuǎn)換層33不含硅原子，與硅鍺相比，能夠出乎意料地提高結(jié)晶性，并提高長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)。對(duì)于結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33重要的是波數(shù)為gSSiScnT1的紅外吸收峰的吸收系數(shù)為OcnT1以上且低于GOOOcnr1,優(yōu)選為OcnT1以上且低于SOOOcnT1,進(jìn)一步優(yōu)選為IOcnT1以上且低于2500CHT1。雖然沒有鑒定出波數(shù)為gSSiScnT1的紅外吸收峰的起源，但認(rèn)為其來自聚合物或者簇狀氫化鍺、或者氧化鍺。推定通過將該紅外吸收峰抑制得較小，形成致密的結(jié)晶鍺，從而薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性提高。另外，波數(shù)為geoiscnr1的紅外吸收峰的吸收系數(shù)優(yōu)選為OcnT1以上且低于3500CHT1，更優(yōu)選為OcnT1以上且低于3000CHT1，進(jìn)一步優(yōu)選為IOcnT1以上且低于1300CHT1。雖然也沒有鑒定出960±ScnT1的紅外吸收峰的起源，但與上述同樣地認(rèn)為來自聚合物或者簇狀氫化鍺、或者氧化鍺。推定通過將該紅外吸收峰抑制得較小，形成致密的結(jié)晶鍺，從而薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性提高。紅外線的吸收光譜能夠利用FTIR (傅立葉變換紅外光譜(Fourier TransformInfrared Spectroscopy))測(cè)量。例如，能夠按照如下的方法來求出紅外線的吸收光譜。(I)以與光電轉(zhuǎn)換層相同的制膜條件，在IQ -cm以上的高電阻的結(jié)晶硅基板上形成結(jié)晶鍺膜，測(cè)定紅外線透射光譜。(2)樣品的透射率除以不帶有膜的結(jié)晶硅基板的透射率，求出僅結(jié)晶鍺膜的透射光譜。(3)由于由所述(2)求出的透射光譜帶有干涉的影響、偏離(才
卜)，因此連接沒有吸收的區(qū)域來引出一條基線，除以基線的透射率。(4)最后用下式求出吸收系數(shù)a。
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d I在此，d是膜厚，Ts是結(jié)晶硅基板的透射率，為0. 53，AT是在所述(3)求出的膜的透射率。另外，如果利用ATR結(jié)晶，則能夠得到在玻璃基板、透明電極層或者金屬電極層上進(jìn)行制膜而成的結(jié)晶鍺膜的紅外線吸收光譜。如果預(yù)先求出結(jié)晶硅基板上的膜的透射光譜和利用了 ATR結(jié)晶的光譜的校正曲線，則能夠根據(jù)利用ATR結(jié)晶而測(cè)量到的光譜，求出吸收系數(shù)a。優(yōu)選結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33由X線衍射測(cè)量出的(220)峰值與(111)峰值的強(qiáng)度比是2以上。由于(220)取向變強(qiáng)，結(jié)晶鍺在基板上沿垂直方向形成柱狀的結(jié)晶，膜厚方向的結(jié)晶大小變大，光電轉(zhuǎn)換電流易于流動(dòng)，從而提高了薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，優(yōu)選結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33針對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4.0以上。進(jìn)ー步優(yōu)選針對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4. 7以上。這是由于針對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4.0以上導(dǎo)致形成致密的結(jié)晶鍺，從而能夠利用IOOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光。作為結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的膜厚，優(yōu)選為50nm lOOOnm。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的膜厚能夠由利用透射型電子顯微鏡觀察到圖像來確認(rèn)。由于結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的吸收系數(shù)高，因此，在用于單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、多接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的任ー種吋，只要結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的膜厚為50nm lOOOnm，則均能夠高效地將900nm以上的長(zhǎng) 波長(zhǎng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而短路電流提高。另外，如果膜厚為IOOOnm以下，則具有不僅制膜時(shí)間變短、而且成本降低的優(yōu)點(diǎn)。另外，作為在n型半導(dǎo)體層34與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的界面配置的由實(shí)質(zhì)上是本征的非單晶硅半導(dǎo)體層形成的第二界面層35，具體而言能夠使用結(jié)晶硅或者非晶硅。進(jìn)而，如圖3所示，第二界面層35優(yōu)選具有層疊有實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層和實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層的結(jié)構(gòu)。特別優(yōu)選是從與n型半導(dǎo)體層34接近的一側(cè)依次配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層352、實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層351的層。認(rèn)為這是由于使接合界面中的缺陷密度減少，從而具有抑制由電子和空穴再結(jié)合導(dǎo)致的電流損失的作用。作為第二界面層35中的實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層351的膜厚，優(yōu)選為0.5nm 500nm的范圍。尤其作為膜厚更優(yōu)選Inm IOOnm的范圍。作為第二界面層35中的實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層352的膜厚，優(yōu)選為0. Inm IOOnm的范圍。特別更優(yōu)選0. 5nm 50nm的范圍的膜厚。接著，n型半導(dǎo)體層34優(yōu)選由摻雜了 n型雜質(zhì)的結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺、非晶鍺之中的至少ー種以上形成。通過使用這些中的任一種的層，能夠很好地形成與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的接合。另外，可以使用與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33相同的制膜裝置。例如可以使用摻雜了 0.01原子％以上磷的微晶硅。作為n型半導(dǎo)體層，與結(jié)晶硅層相比，優(yōu)選非晶硅層341。認(rèn)為這是由于與結(jié)晶硅層相比非晶硅層的光學(xué)禁帶寬度寬，因此，抑制從結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33向n型半導(dǎo)體層的空穴擴(kuò)散，從而具有防止空穴在n型半導(dǎo)體層再結(jié)合的作用。作為光從基板側(cè)射入的類型的光電轉(zhuǎn)換裝置中使用的第二電極層，可以舉出背面電極層4。背面電極層4通過將透射光電轉(zhuǎn)換単元的太陽光反射到光電轉(zhuǎn)換単元側(cè)而具有提高光電轉(zhuǎn)換層中的太陽光的吸收效率的作用。因此，作為背面電極層4，優(yōu)選對(duì)于太陽光的反射率高。另外，為了沒有損失地輸送在光電轉(zhuǎn)換単元中產(chǎn)生的電子，優(yōu)選具有導(dǎo)電性。因此，作為背面電極層4，優(yōu)選將至少ー層的金屬層采用濺射法或者蒸鍍法來形成，上述金屬層由選自鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鉬(Pt)以及鉻(Cr)中的至少ー種材料形成。另外，也可以在光電轉(zhuǎn)換単元與金屬層之間形成由IT0、Sn02、Zn0等導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的層(沒有圖示出)。圖2是概略地表示本發(fā)明的另ー實(shí)施方式的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖。該薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置是在圖I的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的透明電極層2與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3之間依次配置有非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元5和結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元6的結(jié)構(gòu)。SP，從光入射側(cè)依次為非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元相當(dāng)于頂單元，結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元相當(dāng)于中間單元，結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元相當(dāng)于底單元。該結(jié)構(gòu)的情況下，如果使作為底單元的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元的制膜溫度低于250°C，則由于頂單元制膜時(shí)的加熱，而使已經(jīng)在基板上形成的頂單元的非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元和中間單元的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元不會(huì)引發(fā)性能降低，作為結(jié)果，可以使3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的性能提高?；錓、透明電極層2、作為底單元的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3、背面電極層可以采用與圖I的情況相同的構(gòu)成、制造方法來形成。但是，優(yōu)選對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的膜厚進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以使得頂單元5、中間單元6的光譜靈敏度電流大致一致。作為頂單元的非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元5依次層疊例如p型半導(dǎo)體層、i型層、以及n型半導(dǎo)體層而形成。具體而言，依次堆積摻雜了 0. 01原子％以上硼的p型非晶碳化硅層51、實(shí)質(zhì)上是i型的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層52、以及摻雜了 0. 01原子％以上磷的n型非晶硅層53。 作為中間單元的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元6依次層疊例如p型半導(dǎo)體層、i型層和n型半導(dǎo)體層而形成。具體而言，依次堆積摻雜了 0. 01原子％以上硼的p型微晶硅層61、實(shí)質(zhì)上是i型的結(jié)晶娃光電轉(zhuǎn)換層62、以及摻雜了 0. 01原子％以上磷的n型微晶娃層63。此外，雖然在圖2中示出了 3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，但是只要將結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元配置在從光入射側(cè)最遠(yuǎn)的光電轉(zhuǎn)換單元，則可以是層疊有2接合或者4接合以上的光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置是不言而喻的。另外，雖然在圖I中示出了光從基板側(cè)射入的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，但在光從與基板相反側(cè)射入的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，本發(fā)明也有效是不言而喻的。光從與基板相反側(cè)射入時(shí)，可以依次層疊例如基板、背面電極層、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元、透明電極層。這種情況下，結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元優(yōu)選依次層疊n型半導(dǎo)體層、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層、p型半導(dǎo)體層。另夕卜，在光從與基板相反側(cè)射入的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，第一電極層是背面電極層，第二電極層是透明電極層。本發(fā)明在利用激光圖案化在同一基板上形成串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的集成型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中也有效是不言而喻的。集成型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，由于能夠容易地進(jìn)行激光圖案化，因此，如圖I所示，優(yōu)選光從基板側(cè)射入的結(jié)構(gòu)。另外，優(yōu)選集成時(shí)光從基板側(cè)射入的結(jié)構(gòu)，并且依次配置p型層、光電轉(zhuǎn)換層、n型層。這是由于在薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中空穴的遷移率比電子慢，因此，將P型層配置在光入射側(cè)使轉(zhuǎn)換效率提高。實(shí)施例下面，對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例和基于以往技術(shù)的比較例一并詳細(xì)地進(jìn)行說明。在各附圖中，對(duì)同樣的構(gòu)件標(biāo)注相同的參照附圖標(biāo)記，省略重復(fù)說明。另外，本發(fā)明只要不超過其主旨，不限于下面的實(shí)施例。(實(shí)施例I)作為實(shí)施例1，制作圖3所示的結(jié)構(gòu)的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置7。透明基板I利用厚度為I. 8_的玻璃基板。在透明基板I上形成作為第一電極層的透明電極層2。作為透明電極層2，采用熱CVD法在基板I上形成了包括微小的金字塔狀的表面凹凸并且平均厚度為700nm的SnO2膜。并且，由濺射法形成20nm的摻雜了 Al的ZnO膜，制作出層疊有SnO2與ZnO而成的透明電極層2。所得到的透明電極層2的片電阻約是9 Q/ロ。另外，由C光源測(cè)定的霧化率是14%，表面凹凸的平均高低差d約是lOOnm。霧化率是基于JISK7136而測(cè)定的。在該透明電極層2上，利用具備13. 56MHz頻率的平行平板電極的電容結(jié)合型高頻等離子體CVD裝置，制作出結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3。導(dǎo)入SiH4、H2以及B2H6作為反應(yīng)氣體，形成IOnm的p型微晶娃層311。之后，導(dǎo)入SiH4、H2作為反應(yīng)氣體,形成IOnm的實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32。此時(shí)，H2/SiH4的流量比是10倍，基板溫度是200°C，壓カ是270Pa，高頻功率密度是20mW/cm2。此時(shí)采用二次離子質(zhì)量分析法(裝置型號(hào)MF-4F)測(cè)定非晶硅層的氫濃度，則為9X1021 (原子/cm3)。另外，利用透射型電子顯微鏡觀察到的 薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置截面的結(jié)果是第一界面層32為膜厚IOnm且為非晶。接著導(dǎo)入GeH4、H2,以500nm的膜厚形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33。此時(shí)，以H2/GeH4的流量比是2000倍、通過噴淋板孔的氣體的流速為I. 3m/s的方式調(diào)整流量，基板溫度為200°C，壓カ為930Pa，高頻率功率密度為850mW/cm2。導(dǎo)入SiH4、H2作為反應(yīng)氣體，作為第二界面層35，以IOnm的膜厚形成結(jié)晶硅層351，進(jìn)ー步以IOnm的膜厚形成非晶硅層352。緊接著，導(dǎo)入SiH4、H2以及PH3作為反應(yīng)氣體，以IOnm的膜厚形成n型非晶硅層352，由此形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3。之后，形成背面電極層4作為第二電極層。作為背面電極層4，采用濺射法依次形成厚度為30nm的摻雜了 Al的ZnO膜和厚度為300nm的Ag膜。背面電極層4形成后，利用激光刻錄法(レーザースクラィブ法)部分地除去在透明電極層I上形成的膜，進(jìn)行分離成Icm2的大小，從而制作成單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置7(受光面積1cm2)。(實(shí)施例2)作為實(shí)施例2，制作出圖3所示的與實(shí)施例I類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置8。實(shí)施例2形成5nm實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32，除此之外，與實(shí)施例I同樣地制作。(實(shí)施例3)作為實(shí)施例3，制作出圖3所示的與實(shí)施例I類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置9。實(shí)施例3形成Inm實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32，除此之外，與實(shí)施例I同樣地制作。(實(shí)施例4)作為實(shí)施例4，制作出圖3所示的與實(shí)施例I類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置10。實(shí)施例4形成20nm實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32，除此之外，與實(shí)施例I同樣地制作。(比較例I)作為比較例1，制作出圖4所示的與實(shí)施例I類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置11。比較例I是沒有配置實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的結(jié)構(gòu)，除此之外，與實(shí)施例I同樣地制作。
(比較例2)作為比較例2，制作出圖3所示的與實(shí)施例I類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置12。對(duì)于比較例1，使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為50nm，除此之夕卜，與實(shí)施例I同樣地制作。(實(shí)施例5)作為實(shí)施例5，制作出圖5所示的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置13。對(duì)于實(shí)施例5，(1)在實(shí)施例I的透明電極層2與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3之間依次配置非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元5和結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元6，(2)使結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的膜厚為I U m, (3)僅由SnO2構(gòu)成透明電極層2，除這3點(diǎn)以外，與實(shí)施例I同樣地制作。首先，在透明基板I上僅形成SnO2作為透明電極層2。 利用等離子體CVD裝置在透明電極層2上制作非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元5。導(dǎo)入SiH4、H2, CH4以及B2H6作為反應(yīng)氣體，以15nm的膜厚形成p型非晶碳化硅層51后，導(dǎo)入SiH4作為反應(yīng)氣體，以80nm的膜厚形成實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層52，之后導(dǎo)入SiH4、H2,以及PH3作為反應(yīng)氣體，以IOnm的膜厚形成n型非晶硅層53，由此形成非晶硅光電轉(zhuǎn)換單J Li 5 o非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元5形成后，導(dǎo)入SiH4、H2、以及B2H6作為反應(yīng)氣體，以IOnm的膜厚形成P型微晶娃層61后，導(dǎo)入SiH4和H2作為反應(yīng)氣體，以I. 5 ii m的膜厚形成實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層62，之后，導(dǎo)入SiH4、H2、以及PH3作為反應(yīng)氣體，以15nm的膜厚形成n型微晶硅層63，由此形成結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元6。結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元6形成后，依次形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3、背面電極層4。(實(shí)施例6)作為實(shí)施例6，制作出圖5所示的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置14。對(duì)于實(shí)施例6，使結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的制膜溫度為250°C，除此之外，與實(shí)施例5同樣地制作。(實(shí)施例7)作為實(shí)施例7，制作出圖5所示的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置15。對(duì)于實(shí)施例7，使結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層33的制膜溫度為120°C，除此之外，與實(shí)施例5同樣地制作。(比較例3)作為比較例3，制作出圖6所示的2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置16。比較例4沒有形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3，除此之外，與實(shí)施例5同樣地制作。(比較例4)作為比較例4，制作出與實(shí)施例5類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。對(duì)于比較例4，是在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元中沒有配置第一界面層32的結(jié)構(gòu)，除此之外，與實(shí)施例5同樣地制作。(比較例5)作為比較例5，制作出圖5所示的與實(shí)施例5類似的單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。對(duì)于比較例5，使實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為50nm，除此之外，與實(shí)施例5同樣地制作。對(duì)于按以上方式得到的實(shí)施例I 7、以及比較例I 5的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置(受光面積1cm2)，以lOOmW/cm2的光量照射AML 5的光來測(cè)定輸出特性。將各實(shí)施例和比較例中的第一界面層的厚度、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的制膜溫度、以及輸出特性(開路電壓(Voc)短路電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、轉(zhuǎn)換效率(Eff)、以及波長(zhǎng)IOOOnm中的量子效率(^@ IOOOnm))總結(jié)于表I。[表 I]
第一界面層溫度 Jse VoeETf i @1000 nm
tnm) ( ) (mA/crn2) (V)け(%)(%)
實(shí)施例 I單接合」10 ran200 35JS0^5055QM41
買施例 2單接合 5 rtm200 29.6Q.52 3.634
實(shí)施例 3單接合 I nm200 15J '0.13ICL30I 0.6'1
實(shí)施例 4.單接合 20 ran200 25J0J2I-044SJ'23
比較例I單接合無200 TJ.<1080260.14
比較例2車接合.50, hm200 S.430.31I0.32I 0.SI2
多多例 5 —3 接合.—10 rm— 2_I—12J一L68|0.72[ 14^I -
買施例 63接合 1-0 rm25QI 11J1.S2'I0.6712jBI: -
實(shí)施例 73接合 10 nm . 120■ 10.51.65'I0.7112J.—
—————比較例 3—2 接合..................................ニ——..................... ——ニ— _—................................jjft；—I0.72__—————1:1-4———————__
比較例 43 接合. 無 ￡00: 7.0|.4ftI0.51SJ-
比較例5 I3接合」SOnm[ 200] 4-t ]TJ&3]0.44f 3.S.f -在圖7中，對(duì)于實(shí)施例I 4以及比較例I 2的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，示出了實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚與波長(zhǎng)IOOOnm中的量子效率的關(guān)系。實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚在Inm 20nm的范圍吋，波長(zhǎng)IOOOnm中的量子效率為15%以上，與之相對(duì)，在沒有實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32時(shí)(比較例I )、以及實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層32的膜厚為50nm時(shí)(比較例2)，則顯示出波長(zhǎng)IOOOnm中的量子效率為5%以下的低值。在圖8中，對(duì)于實(shí)施例5 7的3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，示出了結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的制膜溫度與轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的制膜溫度在120°C 250°C的溫度時(shí)(實(shí)施例5 7)，顯示出比比較例3所示的2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率高的值。符號(hào)說明I.透明基板2.透明電極層3.結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元31. p型半導(dǎo)體層311. p型微晶硅層32.實(shí)質(zhì)上是真正的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層33.結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層34. n型半導(dǎo)體層341. n型非晶硅層35.第二界面層351.實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層352.實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層4.背面電極層5.非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元
51. p型非晶碳化硅層52.實(shí)質(zhì)上是i型的非晶硅的光電轉(zhuǎn)換層53. n型非晶硅層6.結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元61. p型微晶硅層62.實(shí)質(zhì)上是i型的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層63. n型微晶硅層
7 12.單接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置13 15. 3接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置16. 2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置
權(quán)利要求
1.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在基板上依次配置有第一電極層、一個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換單元、以及第二電極層，光電轉(zhuǎn)換單元在P型半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體層之間具備光電轉(zhuǎn)換層， 至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元是包含結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元， 結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層由實(shí)質(zhì)上是本征或者弱η型且實(shí)質(zhì)上不含硅原子的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體形成， 在結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元的P型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間，配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層， 第一界面層的膜厚是Inm 20nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，采用二次離子質(zhì)量分析法檢測(cè)時(shí)，所述第一界面層的氫濃度為7 X IO21原子/cm3 I. 5 X IO22原子/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元在與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的基板接近的一側(cè)配置有P型半導(dǎo)體層，且在距結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的基板遠(yuǎn)的一側(cè)配置有η型半導(dǎo)體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的膜厚為50nm lOOOnm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在η型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間配置有由實(shí)質(zhì)上是本征的非單晶硅半導(dǎo)體層形成的第二界面層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第二界面層是從與η型半導(dǎo)體層接近的一側(cè)依次配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅層和實(shí)質(zhì)上是本征的結(jié)晶硅層的層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元的P型半導(dǎo)體層是選自結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺以及非晶錯(cuò)中的I種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體層由結(jié)晶硅形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元的η型半導(dǎo)體層是選自結(jié)晶硅、非晶硅、結(jié)晶硅鍺、非晶硅鍺、結(jié)晶鍺以及非晶錯(cuò)中的I種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體層由非晶娃形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在透明電極層與所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元之間，從光入射側(cè)依次具有非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元和結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元。
12.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于，是制造權(quán)利要求I 11中任一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，具備在基板溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)采用等離子體CVD法形成所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于，在采用等離子體CVD法形成所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的工序中，通過作為開了多個(gè)孔的板的噴淋板來將氣體供給到制膜室，并使穿過噴淋板時(shí)的氣體流速為O. lm/S 10m/s。
14.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于，是制造權(quán)利要求11所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，依次層疊有非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元、結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元、以及結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元， 具備在基板溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)采用等離子體CVD法形成所述結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的工序， 在采用等離子體CVD法形成結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的工序中，通過作為開了多個(gè)孔的板的噴淋板來將氣體供給到制膜室，并使穿過噴淋板時(shí)的氣體流速為O. lm/s 10m/s。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于改善含有結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的開路電壓、曲線因子、以及對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置是在基板上依次配置第一電極層、一個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換單元、以及第二電極層而成，光電轉(zhuǎn)換單元在p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間具備光電轉(zhuǎn)換層。至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換層是由實(shí)質(zhì)上是本征或者弱n型且實(shí)質(zhì)上不含硅原子的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體形成的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層。在p型半導(dǎo)體層與結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層之間配置有實(shí)質(zhì)上是本征的非晶硅半導(dǎo)體層的第一界面層。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102770966SQ20118001056
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者佐佐木敏明, 門田直樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社鐘化