(57)【要約】【課題】開放電圧を増加させるとともに、ｎ層と裏面側透明電極層または中間コンタクト層とのコンタクト性を改善して形状因子を向上させた光電変換装置、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】基板１上に、ｐ層４１とｉ層４２とｎ層とが積層された光電変換層３を備える光電変換装置１００であって、前記ｎ層が、窒素含有ｎ層４３と、該窒素含有ｎ層４３の前記基板１と反対側の面に形成された界面処理層４４とを備え、前記窒素含有ｎ層４３が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、前記界面処理層４４が、結晶化率１以上６以下であることを特徴とする光電変換装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とが積層された光電変換層を備える光電変換装置であって、
前記ｎ層が、窒素含有ｎ層と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に形成された界面処理層とを備え、
前記窒素含有ｎ層が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、
前記界面処理層が、結晶化率１以上６以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記界面処理層の導電率が、１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記界面処理層の厚さが、１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記界面処理層が、裏面側の透明電極層と接触することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記界面処理層が、中間コンタクト層と接触することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記ｉ層が、結晶質の真性半導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とを積層させたシリコン系の光電変換層を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記ｎ層を形成する工程が、窒素原子濃度が１％以上２０％以下、かつ、結晶化率が０以上３未満の窒素含有ｎ層を形成する工程と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下の界面処理層を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記界面処理層を、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下として形成することを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記界面処理層を、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚で形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記窒素含有ｎ層を、３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の高周波周波数で、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記界面処理層上に、裏面側の透明電極層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
前記界面処理層上に、中間コンタクト層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関し、特に発電層を製膜で作製する光電変換装置、及び、該光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に用いられる光電変換装置としては、ｐ型シリコン系半導体（ｐ層）、ｉ型シリコン系半導体（ｉ層）及びｎ型シリコン系半導体（ｎ層）の薄膜をプラズマＣＶＤ法等で製膜して形成した光電変換層を備えた薄膜シリコン系光電変換装置が知られている。
【０００３】
薄膜シリコン系太陽電池の長所としては、大面積化が容易であること、膜厚が結晶系太陽電池の１／１００程度と薄く、材料が少なくて済むことなどが挙げられる。このため、薄膜シリコン系太陽電池は、結晶系太陽電池と比較して低コストでの製造が可能となる。しかしながら、薄膜シリコン系太陽電池の短所としては、変換効率が結晶系に比べて低いことが挙げられる。本技術分野においては、変換効率の向上が重要な課題となっている。
【０００４】
例えば、特許文献１、特許文献２においては、ｐ層及びｎ層に対し窒素を添加することにより、ｐ層及びｎ層をワイドバンドギャップ化し、開放電圧を向上させることで変換効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００５−２７７０２１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ｐ層及びｎ層に不純物を添加した場合、キャリア濃度の低下や欠陥密度の増加によって、導電率が低下することが知られている。また、窒素などの不純物濃度が低いほど、ｐ層及びｎ層は結晶化しやすい傾向がある。すなわち、ｐ層及びｎ層の結晶化率が低い場合は、導電性が低下し、また、ｉ層上に製膜するとｉ層との結合が悪化するため、光電変換効率が低下する。従って、特許文献１及び特許文献２では、ｐ層及びｎ層の結晶化率を高く設定することが必須であるとされていた。
また、窒素を不純物として添加するために窒素ガスを原料ガスとして用いる場合、窒素ガスはプラズマ中で分解されにくいため、膜中に多量の窒素を含有させることは困難であった。このため、特許文献１及び特許文献２では、ｐ層及びｎ層に対し窒素を０．００１原子％から１０原子％と低い濃度で添加していた。
【０００６】
ｐ層及びｎ層の結晶化率を高くするためには、水素希釈率（Ｈ２／ＳｉＨ４）を高くする必要があるが、シリコン層の原料となるＳｉＨ４量が少なくなり、ｐ層及びｎ層の製膜速度が低下してしまう。量産工程においては、ｐ層及びｎ層の製膜速度が遅くなると、生産性が大幅に低下するので好ましくない。ｐ層及びｎ層を高速で製膜して高い生産性としながら、太陽電池の変換効率を向上させることが課題となっていた。
【０００７】
特にｎ層に不純物として窒素を含有させた場合、導電率は、窒素を含有しない場合に比べて４桁以上低い。そのため、裏面電極側に形成される透明電極層、あるいは、多接合型太陽電池の中間コンタクト層と、ｎ層とのコンタクト性が悪く、形状因子が低下することが問題となっていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、開放電圧を増加させるとともに、ｎ層と裏面側透明電極層または中間コンタクト層とのコンタクト性を改善して形状因子を向上させた光電変換装置を提供する。また、ｎ層の高速で製膜して、高い開放電圧及び形状因子を有する光電変換装置を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光電変換装置は、基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とが積層された光電変換層を備える光電変換装置であって、前記ｎ層が、窒素含有ｎ層と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に形成された界面処理層とを備え、前記窒素含有ｎ層が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、前記界面処理層が、結晶化率１以上６以下であることを特徴とする。
【００１０】
窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で窒素を含有するシリコン系ｎ層（窒素含有ｎ層）を形成することにより、窒素含有ｎ層の結晶化率が０以上３未満と低くても、バンドギャップが広がり開放電圧が向上する。更に、窒素含有ｎ層の基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下のシリコン系の界面処理層を形成する。これにより、ｎ層と接触する透明導電膜とｎ層とのコンタクト性が改善されて形状因子が向上されるとともに、形状因子のばらつきが抑制される。その結果、高い変換効率を有し、かつ、性能が安定した光電変換装置とすることができる。なお、本発明における結晶化率とは、波長５３２ｎｍのレーザー光を用いて計測したラマンスペクトルにおける４８０ｃｍ−１の非晶質シリコン相のピーク強度ｌａに対する５２０ｃｍ−１の結晶質シリコン相のピーク強度ｌｃの比ｌｃ／ｌａで定義される。
【００１１】
上記発明において、前記界面処理層の導電率が、１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
界面処理層の導電率を上記範囲内とすることによって、ｎ層と接触する透明導電膜とｎ層とのコンタクト性が改善されて、シリーズ抵抗が低下する。その結果、形状因子が向上した光電変換装置となる。
【００１３】
上記発明において、前記界面処理層の厚さが、１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。上記膜厚範囲の界面処理層を形成すると、コンタクト性改善効果が更に高まり、シリーズ抵抗が更に低下する。そのため、形状因子を高くすることができる。
【００１４】
上記発明において、前記界面処理層が、裏面側の透明電極層と接触することが好ましい。前記界面処理層が、中間コンタクト層と接触することが好ましい。
上記発明において、前記ｉ層が、結晶質の真性半導体であることが好ましい。
【００１５】
界面処理層が、透明導電膜とされる裏面側の透明電極層や中間コンタクト層に接触することにより、光電変換装置の変換効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とを積層させたシリコン系の光電変換層を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、前記ｎ層を形成する工程が、窒素原子濃度が１％以上２０％以下、かつ、結晶化率が０以上３未満の窒素含有ｎ層を形成する工程と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下の界面処理層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光電変換装置の製造方法は、シリコン系の窒素含有ｎ層の結晶化率が低いため、水素希釈率を高くして製膜する必要が無い。そのため、窒素含有ｎ層を高速で製膜して、高い開放電圧を有する光電変換装置を製造することができる。窒素含有ｎ層の基板と反対側の面に上記結晶化率を有するシリコン系界面処理層を形成することにより、エッチングによる窒素含有ｎ層のダメージを低減することができる。従って、本発明によれば、高い変換効率を有し、性能が安定した光電変換装置を、高速且つ容易に製造できるため、生産性が向上する。
【００１８】
上記発明において、前記界面処理層を、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下として形成することが好ましい。
導電率が上記範囲内の界面処理層を形成することによって、ｎ層に接触する透明導電膜とｎ層とのコンタクト性が改善されて、シリーズ抵抗が低下する。その結果、形状因子が向上した光電変換装置を製造することができる。
【００１９】
上記発明において、前記界面処理層を、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚で形成することが好ましい。
上記膜厚範囲の界面処理層を形成すると、コンタクト性を更に改善させることができるとともに、界面処理層の製膜時間が短くて済み、光電変換装置の生産性が更に向上する。
【００２０】
上記発明において、前記窒素含有ｎ層を、３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の高周波周波数で、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成することが好ましい。
【００２１】
高周波プラズマＣＶＤ法で一般的に用いられる高周波周波数（１３．５６ＭＨｚ）では、窒素が分解されにくく、窒素供給量に対し窒素含有層中に含有される窒素原子濃度は非常に低い。１３．５６ＭＨｚの２倍である２７．１２ＭＨｚ以上の周波数で、分解効率の向上が見られるようになる。しかし、周波数が高すぎると、定在波の問題によりプラズマの不均一化が顕著になり、大面積基板に対し均一に製膜することが困難となる。そのため、周波数は、３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下、好ましくは４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下と、高い周波数を用いることによって、プラズマによる窒素の分解率が向上し、窒素供給量に対する窒素含有層中の窒素原子濃度が高くなる。これにより、高い原子濃度で窒素含有層中に窒素原子を含有させ開放電圧を増大させることができる。また、窒素の添加効率を向上させ、生産効率を向上させる効果を奏する。
【００２２】
上記発明において、前記界面処理層上に、裏面側の透明電極層を形成する工程を含むことが好ましい。あるいは、前記界面処理層上に、中間コンタクト層を形成する工程を含むことが好ましい。
【００２３】
このように、透明導電膜とされる裏面側の透明電極層や中間コンタクト層に接触されるように界面処理層を形成することにより、透明電極層または中間コンタクト層とｎ層とのコンタクト性が改善されて形状因子が向上する。その結果、高変換効率の光電変換装置を製造できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、１％以上２０％以下の原子濃度で窒素原子を含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であるシリコン系の窒素含有ｎ層を形成することにより、開放電圧を向上させることができる。更に、窒素含有ｎ層の基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下であるシリコン系の界面処理層を設けることにより、ｎ層に接触する透明導電膜（裏面側の透明電極層または中間コンタクト層）とｎ層とのコンタクト性が改善されて形状因子が向上するとともに、形状因子のばらつきが抑制される。その結果、高い変換効率を有し、かつ、性能が安定した光電変換装置とすることができる。
【００２５】
上記光電変換装置を製造するに当たり、窒素含有ｎ層の結晶化率が低いため、水素希釈率を高くして製膜する必要が無い。そのため、窒素含有ｎ層を高速で製膜することができる。また、界面処理層をｎ型半導体とすることで、ｎ層製膜時の製膜パラメータの調整が容易となる。従って、本発明によれば、開放電圧及び形状因子が向上した結果高い変換効率を有し、形状因子のばらつきが抑えられて性能が安定した光電変換装置を、高速且つ容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構成について説明する。
図１は、本実施形態の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、シリコン系太陽電池であり、基板１、基板側透明電極層２、光電変換層３、裏面側透明電極層７、及び裏面電極層４を備える。光電変換層３は、ｐ層４１、ｉ層４２、ｎ層として窒素含有ｎ層４３及び界面処理層４４を備える。なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。また、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
【００２７】
以下に、太陽電池パネルを例に挙げ、第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、図２から図５を用いて説明する。
【００２８】
（１）図２（ａ）：
基板１としてソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【００２９】
（２）図２（ｂ）：
基板側透明導電層２として、酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜厚約５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜を、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜する。この際、透明電極膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。基板側透明導電層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【００３０】
（３）図２（ｃ）：
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セル５の直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
【００３１】
（４）図２（ｄ）：
プラズマＣＶＤ装置により、基板側透明電極層２上に、太陽光の入射する側から順にｐ層４１、ｉ層４２、窒素含有ｎ層４３、界面処理層４４の順で製膜し、光電変換層３を形成する。
【００３２】
ｐ層製膜室に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＢ２Ｈ６ガスを導入して、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、結晶質シリコンｐ層４１を製膜する。結晶質シリコンｐ層４１はＢドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。
【００３３】
ｉ層製膜室にＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを導入して、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、結晶質シリコンｉ層４２を製膜する。結晶質シリコンｉ層４２は微結晶シリコンを主とし、膜厚は１．２μｍ以上３．０μｍ以下とされる。
【００３４】
微結晶シリコンを主とするｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板１の表面との距離ｄは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
【００３５】
窒素含有ｎ層４３を製膜する。ｎ層製膜室に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＰＨ３ガス及びＮ２ガスを導入する。このとき、製膜速度を考慮すると、水素希釈率Ｈ２／ＳｉＨ４は１００倍程度とすることが好ましい。Ｎ２ガスは、Ｎ２ガス濃度Ｎ２／（Ｎ２＋ＳｉＨ４）が１４％以上６３％以下となる流量で導入する。減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下（好ましくは４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下）にて、窒素含有ｎ層４３を製膜する。上記条件での製膜により、窒素原子濃度１％以上２０％以下、好ましくは８％以上１８％以下、かつ、結晶化率０以上３未満の窒素含有ｎ層が形成される。本実施形態において、窒素含有ｎ層４３の膜厚は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。
【００３６】
次に、界面処理層４４を製膜する。界面処理４４の製膜は、上記窒素含有ｎ層４３と同じ製膜室で行っても良いし、別の製膜室で行っても良い。なお、界面処理層４４を窒素含有ｎ層４３と同じ製膜室で製膜すれば、製膜パラメータの調整が容易であり、製造に要する時間を大幅に短縮できるので有利である。
例えば、ｎ層製膜室に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＰＨ３ガスを導入する。減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、界面処理層の結晶化率が１以上６以下、好ましくは２．５以上５．５以下となるように水素希釈率を調整して、界面処理層４４を製膜する。
【００３７】
水素希釈率が低い条件でｎ型半導体膜を製膜すると、非晶質と結晶質とが混在した膜となるので、結晶化率が低い。この場合、ダングリングボンドや水素終端された結合種などの欠陥を多く含む膜となるため、導電率が低い。水素希釈率が高い条件でｎ型半導体膜を製膜すると、結晶化率が高くなり、上記の欠陥が低減されて導電率が向上する。しかし、結晶化率が高くなるほど、核生成密度が大きくなるため、粒子径が小さくなる。粒子径が小さくなると粒界が増加するため、導電率が低下する傾向がある。更に、製膜時間が短い場合（製膜初期）では、水素希釈率が高くなると、膜を形成する効果よりもエッチング効果の方が大きくなり、下層にダメージを与える。
【００３８】
図６は、ガラス基板上にシリコン系ｎ型半導体膜を膜厚１００ｎｍで堆積し、導電率及び結晶化率を評価した結果である。図６において、横軸はシリコン系ｎ型半導体膜の結晶化率、縦軸は導電率である。結晶化率は、シリコン系ｎ型半導体膜側からレーザー光を照射したときのラマンスペクトルのピーク強度から求めた。
図６に示すように、シリコン系ｎ型半導体層の結晶化率が１以上６以下（領域Ｂ）で、導電率１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下が得られた。特に、シリコン系ｎ型半導体層の結晶化率が２．５以上５．５以下の範囲において、１０Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下と高い導電率が得られた。また、結晶化率が６を超えると（領域Ｃ）、導電率が低下する傾向があった。
このように、界面処理層の結晶化率及び導電率には最適範囲が存在する。すなわち、結晶化率が１以上６以下、好ましくは２．５以上５．５以下のｎ型半導体膜からなる界面処理層とすることで、ｎ層と裏面側透明電極層とのコンタクト性を改善し、かつ、窒素含有ｎ層へのダメージを低減できる。
【００３９】
本実施形態において、界面処理層の膜厚は、１ｎｍ以上３ｎｍ以下とされる。界面処理層の膜厚が上記範囲内であると、高い導電率が得られシリーズ抵抗が低下する。すなわち、ｎ層と基板側透明電極層とのコンタクト性がより良好となり、形状因子が更に向上する。
【００４０】
（５）図２（ｅ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め交差を考慮して選定する。
【００４１】
（６）図３（ａ）
ｎ層と裏面電極層４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層３と裏面電極層４との間に、スパッタリング装置により、膜厚：５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜からなる裏面側透明電極層を形成する。
次いで、裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。
【００４２】
（７）図３（ｂ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して、裏面側透明電極層７及び裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
【００４３】
（８）図３（ｃ）と図３（ａ）
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／裏面側透明電極層／光電変換層３／基板側透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｎｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／裏面側透明電極層／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図３（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
【００４４】
絶縁溝１５は基板１の端より５ｎｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
【００４５】
尚、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
【００４６】
（９）図４（ａ：太陽電池膜面側から見た図、ｂ：受光面の基板側から見た図）
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／裏面側透明電極層／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
【００４７】
（１０）図５（ａ）（ｂ）
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／ＡＬ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
【００４８】
（１１）図５（ａ）
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
【００４９】
図７は、Ｎ２ガス濃度と窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度との関係を示すグラフである。同図において、横軸はＮ２ガス濃度、縦軸は窒素原子濃度である。窒素含有ｎ層の製膜条件は、水素希釈率１００倍、製膜圧力９３Ｐａ、製膜温度１７０℃、高周波周波数６０ＭＨｚ、印加電力１５Ｗ、膜厚３０ｎｍとした。
Ｎ２ガスの割合が増加するにつれて膜中の窒素原子濃度が増加した。Ｎ２ガス濃度１４％以上６３％以下で窒素原子濃度が１％以上２０％以下となり、多量の窒素原子をｎ層に含有させることができた。
【００５０】
図８は、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と、窒素含有ｎ層の結晶化率との関係を示すグラフである。同図において、横軸は窒素原子濃度、縦軸は結晶化率である。
ｎ層に窒素を添加しないと高い結晶化率であったが、窒素原子濃度が１％以上の場合は、結晶化率は３未満となった。窒素原子濃度が１４％以上で結晶化率が０となり、アモルファス膜となった。
【００５１】
図９は、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と太陽電池モジュールの開放電圧との関係を示すグラフである。同図において、横軸は窒素原子濃度、縦軸は開放電圧である。ｐ層製膜条件は、水素希釈率１００倍、製膜圧力６７Ｐａ、製膜温度２００℃、高周波周波数１００ＭＨｚ、印加電力７５Ｗ、膜厚３０ｎｍとし、ｉ層製膜条件は、水素希釈率２１．４倍、製膜圧力４００Ｐａ、製膜温度２００℃、高周波周波数１００ＭＨｚ、印加電力３０Ｗ、膜厚２μｍとした。
ｎ層中の窒素原子濃度が１％以上２０％以下の太陽電池モジュールでは、窒素を添加しない太陽電池モジュールに比べて、開放電圧が高くなった。特に、窒素原子濃度８％以上１８％以下で、開放電圧が０．５２５Ｖ以上となり、窒素原子を含まない場合よりも０．１５Ｖ以上増大した。窒素原子濃度が２０％を超えると、逆に開放電圧は低下した。
【００５２】
窒素含有ｎ層の製膜速度は、結晶化率が高いほど低下する傾向があった。窒素含有ｎ層の結晶化率が３未満であるときの製膜速度は、窒素含有ｎ層の結晶化率が０（非晶質シリコン）であるときの製膜速度の６０％以上となった。これは、窒素含有ｎ層の結晶化率が３未満であれば、窒素を添加したｎ層を製膜しても、生産性低下への影響を抑えられることを意味する。
【００５３】
表１に、図６における領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに対応する結晶化率及び導電率を有する界面処理層を形成した太陽電池セルの特性を示す。各太陽電池セルのｐ層（Ｂドープ結晶質シリコン）製膜条件は、水素希釈率１００倍、製膜圧力６７Ｐａ、製膜温度１６５℃、高周波周波数１００ＭＨｚ、印加電力７５Ｗ、膜厚３０ｎｍとした。各太陽電池セルのｉ層（結晶質シリコン）製膜条件は、水素希釈率２１．４倍、製膜圧力４００Ｐａ、製膜温度１００℃、高周波周波数１００ＭＨｚ、印加電力３０Ｗ、膜厚２μｍとした。各太陽電池セルの窒素含有ｎ層及び界面処理層の製膜条件は、水素希釈率１００倍、製膜圧力９３Ｐａ、製膜温度１７０℃、高周波周波数６０ＭＨｚ、印加電力１５Ｗとした。窒素含有ｎ層の膜厚は、３０ｎｍ、界面処理層の膜厚は、２ｎｍとした。各界面処理層は、膜厚１００ｎｍの場合に表１に示す結晶化率及び導電率が得られる製膜条件にて、所望の界面処理層膜厚が得られる時間で製膜した。
【表１】
2010109279.tif 000003
【００５４】
結晶化率１以上６以下の範囲内の結晶質シリコン界面処理層（領域Ｂ）を形成した場合、導電率が向上して他の太陽電池セルよりもシリーズ抵抗Ｒｓが低下し、形状因子が大きくなった。その結果、変換効率が上昇した。一方、非晶質シリコン界面処理層（領域Ａ）、及び、結晶化率が６を超える結晶質シリコン界面処理層（領域Ｃ）を形成した場合は、導電率が低いためにシリーズ抵抗Ｒｓが大きく、形状因子向上効果が得られなかった。
【００５５】
界面処理層を形成した複数の太陽電池セル、及び、界面処理層が無い複数の太陽電池セルについて、シリーズ抵抗の分布を図１０に、形状因子の分布を図１１に示す。各層の形成条件は、表１に示す太陽電池セルと同じとした。
図１０及び図１１から明らかなように、界面処理層を形成した太陽電池セルでは、シリーズ抵抗Ｒｓが低く、ばらつきも抑えられた結果、形状因子を高い値で安定させることができた。これは、高い変換効率の太陽電池セルを安定して得られることを意味する。
【００５６】
界面処理層膜厚と、太陽電池セルのシリーズ抵抗（図１２）、形状因子（図１３）、開放電圧（図１４）、変換効率（図１５）との関係を表したグラフを示す。各図における横軸は、界面処理層の膜厚である。縦軸は、図１２ではシリーズ抵抗、図１３では形状因子、図１４では開放電圧、図１５では太陽電池セルの変換効率とした。各層の形成条件は、界面処理層の膜厚以外は表１に示す太陽電池セルと同じとした。各図中の横実線は、窒素含有しないｎ層（界面処理層なし）を形成した従来の太陽電池セルの値を表している。
【００５７】
界面処理層が２ｎｍの場合、他の太陽電池セルに比べて、シリーズ抵抗が低下して形状因子が向上した。図１２及び図１３から、界面処理層が１ｎｍ以上３ｎｍ以下とした場合に、形状因子向上効果が得られると言える。
開放電圧は、窒素含有ｎ層形成により従来の太陽電池セルよりも大幅に向上した。界面処理層が２ｎｍの太陽電池セルは、従来の太陽電池セル及び界面処理層を形成しない太陽電池セルよりも光電変換効率が向上した。なお、本実験では、界面処理層が５ｎｍ及び１０ｎｍの場合でも高い変換効率が得られているが、これは図１４に示される開放電圧、及び、短絡電流が向上した影響によるものである。
【００５８】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構成について説明する。
図１６は、第２実施形態の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、タンデム型シリコン系太陽電池である。光電変換層３は、基板１側から順に第１セル層９１と第２セル層９２とが積層されて構成される。第１セル層９１は、太陽光の入射する側から順に、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を積層して構成される。第２セル層９２は、太陽光の入射する側から順に、ｐ層４１、ｉ層４２、窒素含有ｎ層４３、界面処理層４４を積層して構成される。第１セル層９１と第２セル層９２との間に、中間コンタクト層５が設けられる。界面処理層４４の太陽光入射側と反対側に、裏面側透明電極層７及び裏面電極層４が順に積層される。
【００５９】
以下に、太陽電池パネルを例に挙げて、第２実施形態の光電変換装置における光電変換層の形成工程を説明する。他の太陽電池パネルの製造工程は第１実施形態と略同一であるので説明を省略する。
【００６０】
光電変換層３の第１セル層９１として、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、基板側透明電極層２上に太陽光の入射する側からｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３の順で製膜する。ｐ層３１は、原料ガスとして更にＢ２Ｈ６ガスを導入して製膜され、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の非晶質のＢドープシリコン膜とする。ｉ層３２は、非晶質のシリコン膜であり、膜厚２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。ｎ層３３は、原料ガスとして更にＰＨ３を導入して製膜され、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とされる。このように、ｎ層３３は、窒素を積極的に導入せずに形成される。ｐ層３１とｉ層３２の間には、界面特性の向上のためにバッファ層を設けても良い。
【００６１】
本実施形態において、第１セル層９１と第２セル層９２との間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる、中間コンタクト層５を形成する。中間コンタクト層５として、例えば、スパッタリング装置によりＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を膜厚：２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で製膜する。
【００６２】
第１セル層９１上に、第１実施形態と同一の工程により結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、窒素含有ｎ層４３、界面処理層４４を順次製膜する。本実施形態において、窒素含有ｎ層４３は、１％以上２０％以下、好ましくは８％以上１８％以下の原子濃度で窒素を含有し、結晶化率が０以上３未満とされる。窒素含有ｎ層４３の膜厚は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。界面処理層４４は、結晶化率が１以上６以下、好ましくは２．５以上５．５以下とされ、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下、好ましくは１０Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下とされる。界面処理層４４の膜厚は、１ｎｍ以上３ｎｍ以下とされる。
【００６３】
第２実施形態においても、Ｎ２ガス濃度と窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度との関係、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と結晶化率との関係、及び、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と太陽電池モジュールの開放電圧との関係は、それぞれ図７乃至図９に示す第１実施形態と同様の傾向が見られた。
【００６４】
界面処理層を形成した複数の太陽電池セル、及び、界面処理層が無い複数の太陽電池セルについて、シリーズ抵抗の分布を図１７に、形状因子の分布を図１８に示す。上記の製膜条件にて、ｐ層膜厚８ｎｍ、ｉ層膜厚３００ｎｍ、ｎ層膜厚４０ｎｍの第１セル層を製膜した。第２セル層の製膜条件は、第１実施形態と同一とした。
本実施形態においても、界面処理層を形成した太陽電池セルでは、シリーズ抵抗Ｒｓが低く、ばらつきも抑えられた結果、形状因子を高い値で安定させることができた。これは、高い変換効率のタンデム型太陽電池セルを安定して得られることを意味する。
【００６５】
界面処理層膜厚と、太陽電池セルのシリーズ抵抗（図１９）、形状因子（図２０）、開放電圧（図２１）、変換効率（図２２）との関係を表したグラフを示す。各図における横軸は、界面処理層の膜厚である。縦軸は、図１９ではシリーズ抵抗、図２０では形状因子、図２１では開放電圧、図２２では太陽電池セルの変換効率とした。界面処理層の膜厚以外は、各層の条件は図１７及び図１８の太陽電池セルと同じとした。各図中の横実線は、窒素含有しないｎ層（界面処理層なし）を形成した従来の太陽電池セルの値を表している。
【００６６】
界面処理層が２ｎｍの場合、他の太陽電池セルに比べて、シリーズ抵抗が低下して形状因子が向上した。図１９及び図２０から、界面処理層が１ｎｍ以上３ｎｍ以下とした場合に、形状因子向上効果が得られると言える。開放電圧は、窒素含有ｎ層形成により従来の太陽電池セルよりも大幅に向上した。界面処理層が２ｎｍの太陽電池セルは、従来の太陽電池セル及び界面処理層を形成しない太陽電池セルよりも光電変換効率が向上した。
【００６７】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構成について説明する。
図２３は、第３実施形態の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、トリプル型シリコン系太陽電池である。光電変換層３は、基板１側から順に第１セル層９１、第２セル層９２、第３セル層９３が積層されて構成される。第１セル層９１は、太陽光の入射する側から順に、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を積層して構成される。第２セル層９２は、太陽光の入射する側から順に、ｐ層４１、ｉ層４２、ｎ層４５を積層して構成される。第３セル層９３は、太陽光の入射する側から順に、ｐ層６１、ｉ層６２、窒素含有ｎ層６３、界面処理層６４を積層して構成される。第１セル層９１と第２セル層９２との間、及び、第２セル層９２と第３セル層９３との間に、それぞれ中間コンタクト層５ａ，５ｂが設けられる。界面処理層６４の太陽光入射側と反対側に、裏面側透明電極層７及び裏面電極層４が順に積層される。
【００６８】
以下に、太陽電池パネルを例に挙げて、第３実施形態の光電変換装置における光電変換層の形成工程を説明する。他の太陽電池パネルの製造工程は第１実施形態と略同一であるので説明を省略する。
【００６９】
第１セル層９１として、第２実施形態と同一の工程により、非晶質シリコンｐ層３１、非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とするｎ層３３を製膜する。本実施形態において、ｐ層３１の膜厚は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下、ｉ層３２の膜厚は２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、ｎ層３３の膜厚は３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。
【００７０】
第２セル層９２として、第１実施形態と同一の工程により結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２を製膜する。次いで、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、周波数：３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、結晶質シリコンｎ層４５を製膜する。本実施形態において、ｐ層４１の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、ｉ層４２の膜厚は１．２μｍ以上３μｍ以下、ｎ層４５の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。
【００７１】
第３セル層９３として、第１実施形態と同一の工程により、結晶質シリコンｐ層６１を製膜する。次いで、原料ガス：ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス、Ｈ２ガスを減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層６２を製膜する。次いで、第１実施形態と同一の窒素含有ｎ層６３、界面処理層６４を順次製膜する。
第３セル層９３のｐ層６１の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、ｉ層６２の膜厚は１μｍ以上３μｍ以下、窒素含有ｎ層６３の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、界面処理層６４の膜厚は１ｎｍ以上３ｎｍ以下とされる。
【００７２】
第３実施形態について、Ｎ２ガス濃度と窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度との関係、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と結晶化率との関係、及び、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と太陽電池モジュールの開放電圧との関係は、それぞれ、第１実施形態と同様の傾向が見られた。
本実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、窒素含有ｎ層を形成することにより、開放電圧を向上させることができた。また、界面処理層を形成することにより、シリーズ抵抗Ｒｓが低く、ばらつきも抑えられたため、形状因子を高い値で安定させることができた。このように、トリプル型太陽電池セルにおいても、窒素含有ｎ層及び界面処理層の効果が確認された。
【００７３】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る光電変換装置の構成について説明する。
図２４は、第４実施形態の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、トリプル型シリコン系太陽電池である。光電変換層３は、基板１側から順に第１セル層９１、第２セル層９２、第３セル層９３が積層されて構成される。第１セル層９１は、太陽光の入射する側から順に、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を積層して構成される。第２セル層９２は、太陽光の入射する側から順に、ｐ層４１、ｉ層４２、窒素含有ｎ層４３、界面処理層４４を積層して構成される。第３セル層９３は、太陽光の入射する側から順に、ｐ層６１、ｉ層６２、ｎ層６５を積層して構成される。第１セル層９１と第２セル層９２との間、及び、第２セル層９２と第３セル層９３との間に、それぞれ中間コンタクト層５ａ，５ｂが設けられる。第３セル層のｎ層６５の太陽光入射側と反対側に、裏面側透明電極層７及び裏面電極層４が順に積層される。
【００７４】
以下に、太陽電池パネルを例に挙げて、第４実施形態の光電変換装置における光電変換層の形成工程を説明する。他の太陽電池パネルの製造工程は第１実施形態と略同一であるので説明を省略する。
【００７５】
第１セル層９１は、第３実施形態と同様にして形成される。
第２セル層９２として、第２実施形態と同一の工程で、結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、窒素含有ｎ層４３、界面処理層４４を順次製膜する。本実施形態において、ｐ層４１の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、ｉ層４２の膜厚は１．２μｍ以上３μｍ以下、窒素含有ｎ層４３の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、界面処理層４４の膜厚は１ｎｍ以上３ｎｍ以下とされる。
【００７６】
第３実施形態の第２セル層と同様の工程により、第３セル層９３を形成する。本実施形態において、ｐ層６１の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、ｉ層６２の膜厚は１μｍ以上３μｍ以下、ｎ層６５の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。
【００７７】
第４実施形態においても、Ｎ２ガス濃度と窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度との関係、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と結晶化率との関係、及び、窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と太陽電池モジュールの開放電圧との関係は、それぞれ、第１実施形態と同様の傾向が見られた。
【００７８】
界面処理層を形成した複数の太陽電池セル、及び、界面処理層が無い複数の太陽電池セルについて、シリーズ抵抗の分布を図２５に、形状因子の分布を図２６に示す。上記の製膜条件にて、第１セル層のｐ層膜厚を８ｎｍ、ｉ層膜厚を３００ｎｍ、ｎ層膜厚を４０ｎｍとした。第２セル層の製膜条件は、第１実施形態と同一とした。第３セル層のｐ層膜厚を３０ｎｍ、ｉ層膜厚を２μｍ、ｎ層膜厚を３０ｎｍとした。
本実施形態においても、界面処理層を形成した太陽電池セルでは、シリーズ抵抗Ｒｓが低く、ばらつきも抑えられた結果、形状因子を高い値で安定させることができた。これは、高い変換効率のタンデム型太陽電池セルを安定して得られることを意味する。
【００７９】
界面処理層膜厚と、太陽電池セルのシリーズ抵抗（図２７）、形状因子（図２８）、開放電圧（図２９）、変換効率（図３０）との関係を表したグラフを示す。各図における横軸は、界面処理層の膜厚である。縦軸は、図２７ではシリーズ抵抗、図２８では形状因子、図２９では開放電圧、図３０では太陽電池セルの変換効率とした。界面処理層の膜厚以外は、各層の条件は、図２５及び図２６の太陽電池セルと同じとした。各図中の横実線は、窒素を含有しないｎ層（界面処理層なし）を形成した従来の太陽電池セルの値を表している。
【００８０】
界面処理層が２ｎｍの場合、シリーズ抵抗が低下して形状因子が向上した。開放電圧は、窒素含有ｎ層形成により従来の太陽電池セルよりも大幅に向上した。界面処理層が２ｎｍの太陽電池セルは、従来の太陽電池セル及び界面処理層を形成しない太陽電池セルよりも光電変換効率が向上した。図２７及び図２８から、界面処理層が１ｎｍ以上３ｎｍ以下とした場合に、形状因子向上効果が得られると言える。
以上のように、窒素含有ｎ層と中間コンタクト層との間に界面処理層を形成した場合でも、窒素含有ｎ層による開放電圧向上効果、及び、界面処理層によるコンタクト性改善による形状因子向上効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置として、太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置として、太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置として、太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置として、太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図６】シリコン系ｎ型半導体膜の結晶化率と導電率との関係を表すグラフである。
【図７】第１実施形態におけるＮ２ガス濃度と窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度との関係を示すグラフである。
【図８】第１実施形態における窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と、窒素含有ｎ層の結晶化率との関係を示すグラフである。
【図９】第１実施形態における窒素含有ｎ層中の窒素原子濃度と太陽電池モジュールの開放電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルのシリーズ抵抗の分布状態を示すグラフである。
【図１１】第１実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルの形状因子の分布状態を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルのシリーズ抵抗との関係を表すグラフである。
【図１３】第１実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの形状因子との関係を表すグラフである。
【図１４】第１実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの開放電圧との関係を表すグラフである。
【図１５】第１実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの光電変換効率との関係を表すグラフである。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図１７】第２実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルのシリーズ抵抗の分布状態を示すグラフである。
【図１８】第２実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルの形状因子の分布状態を示すグラフである。
【図１９】第２実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルのシリーズ抵抗との関係を表すグラフである。
【図２０】第２実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの形状因子との関係を表すグラフである。
【図２１】第２実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの開放電圧との関係を表すグラフである。
【図２２】第２実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの光電変換効率との関係を表すグラフである。
【図２３】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２５】第４実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルのシリーズ抵抗の分布状態を示すグラフである。
【図２６】第４実施形態における界面処理層の有無による太陽電池セルの形状因子の分布状態を示すグラフである。
【図２７】第４実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルのシリーズ抵抗との関係を表すグラフである。
【図２８】第４実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの形状因子との関係を表すグラフである。
【図２９】第４実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの開放電圧との関係を表すグラフである。
【図３０】第４実施形態における界面処理層膜厚と太陽電池セルの光電変換効率との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１  基板
２  基板側透明電極層
３  光電変換層
４  裏面電極層
５，５ａ，５ｂ  中間コンタクト層
６  太陽電池モジュール
７  裏面側透明電極層
３１，４１，６１  ｐ層
３２，４２，６２  ｉ層
３３，４５，６５  ｎ層
４３，６３  窒素含有ｎ層
４４，６４  界面処理層
９１  第１セル層
９２  第２セル層
９３  第３セル層
１００  光電変換装置
【図１】
2010109279.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010109279.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2010109279.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とが積層された光電変換層を備える光電変換装置であって、
前記ｎ層が、窒素含有ｎ層と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に形成された界面処理層とを備え、
前記窒素含有ｎ層が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、
前記界面処理層が、結晶化率１以上６以下であり、
前記界面処理層の導電率が、１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記界面処理層の結晶化率が、２．５以上５．５以下であり、
前記界面処理層の導電率が、１０Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記界面処理層の厚さが、１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記界面処理層が、裏面側の透明電極層と接触することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記界面処理層が、中間コンタクト層と接触することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記ｉ層が、結晶質の真性半導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とを積層させたシリコン系の光電変換層を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記ｎ層を形成する工程が、窒素原子濃度が１％以上２０％以下、かつ、結晶化率が０以上３未満の窒素含有ｎ層を、原料ガスに窒素ガスを用い、３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の高周波周波数で、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成する工程と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下の界面処理層を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記界面処理層を、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下として形成することを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記界面処理層を、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚で形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記界面処理層上に、裏面側の透明電極層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記界面処理層上に、中間コンタクト層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（３）図２（ｃ）：
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
（５）図２（ｅ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め交差を考慮して選定する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
（８）図３（ｃ）と図４（ａ）
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／裏面側透明電極層／光電変換層３／基板側透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｍｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／裏面側透明電極層／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図４（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
絶縁溝１５は基板１の端より５ｍｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
界面処理層を形成した複数の太陽電池セル、及び、界面処理層が無い複数の太陽電池セルについて、シリーズ抵抗の分布を図２５に、形状因子の分布を図２６に示す。上記の製膜条件にて、第１セル層のｐ層膜厚を８ｎｍ、ｉ層膜厚を３００ｎｍ、ｎ層膜厚を４０ｎｍとした。第２セル層の製膜条件は、第１実施形態と同一とした。第３セル層のｐ層膜厚を３０ｎｍ、ｉ層膜厚を２μｍ、ｎ層膜厚を３０ｎｍとした。
本実施形態においても、界面処理層を形成した太陽電池セルでは、シリーズ抵抗Ｒｓが低く、ばらつきも抑えられた結果、形状因子を高い値で安定させることができた。これは、高い変換効率のトリプル型太陽電池セルを安定して得られることを意味する。
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月19日(2010.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とが積層された光電変換層を備える光電変換装置であって、
前記ｎ層が、窒素含有ｎ層と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に形成された界面処理層とを備え、
前記窒素含有ｎ層が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、
前記界面処理層が、裏面側の透明電極層と接触し、
前記界面処理層が、結晶化率１以上６以下であり、
前記界面処理層の導電率が、１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とが積層された複数の光電変換層を備える光電変換装置であって、
前記ｎ層が、窒素含有ｎ層と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に形成された界面処理層とを備え、
前記窒素含有ｎ層が、窒素原子を１％以上２０％以下の原子濃度で含有し、かつ、結晶化率が０以上３未満であり、
隣接する前記光電変換層の間に中間コンタクト層を備え、
前記界面処理層が、前記中間コンタクト層と接触し、
前記界面処理層が、結晶化率１以上６以下であり、
前記界面処理層の導電率が、１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記界面処理層の結晶化率が、２．５以上５．５以下であり、
前記界面処理層の導電率が、１０Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記界面処理層の厚さが、１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記ｉ層が、結晶質の真性半導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
基板上に、ｐ層とｉ層とｎ層とを積層させたシリコン系の光電変換層を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記ｎ層を形成する工程が、窒素原子濃度が１％以上２０％以下、かつ、結晶化率が０以上３未満の窒素含有ｎ層を、原料ガスに窒素ガスを用い、３０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の高周波周波数で、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成する工程と、該窒素含有ｎ層の前記基板と反対側の面に、結晶化率１以上６以下の界面処理層を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記界面処理層を、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以下として形成することを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記界面処理層を、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚で形成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記界面処理層上に、裏面側の透明電極層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記界面処理層上に、中間コンタクト層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。