(57)【要約】【課題】地球資源に対する影響を最小限に留めて、大面積、大電力を可能にする光電変換素子及び太陽電池を得ることである。【解決手段】非晶質シリコンによって形成されたｎｉｐ構造を備え、ｎ＋型ＺｎＯ層により形成された透明電極に対して、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層を接触した構造によりエネルギ変換効率を向上させた光電変換素子が得られる。【選択図】  図１
2010141121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１および第２の電極層の間に設けられた１つまたは複数の発電積層体とを含み、
前記発電積層体は、p型半導体層と、当該p型半導体層に接触して形成されたｉ型半導体層と、前記ｉ型半導体層に接触して形成されたn型半導体層とを含み、
前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第１の電極側の発電積層体の前記n型半導体層は前記第１の電極層に接触し、前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第２の電極側の発電積層体の前記p型半導体層は前記第２の電極層に接触し、
前記第１の電極層は、少なくとも前記n型半導体層が接触する部分はＺｎＯを含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の電極層のＺｎＯは、Ｇａ、ＡｌまたはＩｎがドープされてn型となっていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１の電極層は透明電極であることを特徴とする光電変換素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記発電積層体の少なくとも一つにおける前記ｉ型半導体層は、結晶シリコン、微結晶非晶質シリコン、及び、非晶質シリコンのいずれかによって形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項５】
請求項１において、前記第１の電極層のＺｎＯはn型であり、前記第１の電極層に接触する前記n型半導体層は非晶質シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第１の電極側の発電積層体は、非晶質シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記第２の電極層に接触する前記p型半導体層は非晶質シリコンによって形成されており、前記第２の電極層のうち少なくとも前記p型半導体層が接触する部分は、Ｓｅ又はＰｔで形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記発電積層体は複数存在し、当該複数の発電積層体のうちの前記第２の電極側の発電積層体は、微結晶シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項９】
請求項８において、前記第２の電極層に接触する前記p型半導体層は微結晶シリコンによって形成されており、前記第２の電極層のうち少なくとも前記p型半導体層が接触する部分は、Ｎｉを含んで形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項１０】
請求項７または９において、前記第２の電極層はさらにＡｌ層を含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載された光電変換素子を含むことを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子及び当該光電変換素子を含む太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽光エネルギを電気に変換する太陽電池は、シリコン系、化合物系、及び有機物系のもの等、種々のものが提案されている。更に、シリコン系太陽電池は、地球上の資源として大量に存在しているシリコンを原料としているため、他の化合物系及び有機物系太陽電池に比較して、資源の枯渇等の問題は生じないものと考えられる。
【０００３】
更に、シリコン系太陽電池は単結晶型、多結晶型、及び非晶質（ａｍｏｒpｈｏｕｓ）型に分類することができる。これらシリコン系太陽電池のうち、単結晶型及び多結晶型太陽電池はバルク型であり、他方、非晶質型太陽電池は薄膜型である。ここで、バルク型シリコン太陽電池は１００μｍ程度の厚さを有する膜を成膜する必要があり、他方、薄膜型シリコン太陽電池は０．５μｍ程度の厚さの膜を成膜すれば良い。
【０００４】
最近、上記した各種の太陽電池のうち、バルク型シリコン太陽電池は、エネルギ変換効率が比較的高く、製造費用も比較的安価であるため多用される傾向にある。しかしながら、バルク系シリコン太陽電池の需要の急増と共に、原料となる単結晶及び多結晶シリコンを大量に必要とし、コストの大幅な上昇を招くとともに調達すること自体が困難な状況になることは明らかである。
【０００５】
一方、火力或いは水力の代替エネルギとして、太陽光エネルギを用いることが提唱されている。火力或いは水力の代替エネルギとして、太陽光エネルギを用いるためには、一平方キロ単位の大面積を備えた大電力を供給できる太陽電池が必要となる。
【０００６】
単結晶型及び多結晶型シリコン太陽電池は、膜厚の厚い単結晶シリコン膜或いは多結晶シリコン膜を成膜する必要があるため、大面積で且つ大電力を有する太陽電池を構成することは、上にも述べたとおりコスト的にも資源的にも困難である。
【０００７】
これに引き換え、非晶質型シリコン太陽電池は、非晶質シリコン膜の膜厚を単結晶型及び多結晶型シリコン太陽電池に比較して１／１００以下にすることができるため、大電力及び大面積の太陽電池を現実的に低コストで製造するのに適している。
【０００８】
しかしながら、非晶質型シリコン太陽電池のエネルギ変換効率が６％〜７％程度と、２０％程度のエネルギ変換効率を有する単結晶型及び多結晶型シリコン太陽電池に比較して著しく低く、更に、非晶質型シリコン太陽電池のエネルギ変換効率は、大面積になるほど低下すると云う欠点が指摘されている。
【０００９】
特許文献１では、薄膜型太陽電池の性能を向上させるために、基板上に傾斜断面を有する透明電極を形成すること、及び、透明電極としてＺｎＯ、ＳｎＯ２、及びＩＴＯの内の一つを利用することを開示している。
【００１０】
また、特許文献２は、透明電極層としてＳｎＯ２またはＺｎＯを備えた非晶質型シリコン太陽電池を開示している。
【００１１】
【特許文献１】特表２００８−５３３７３７号公報
【特許文献２】特開平５−１７５５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１は、太陽電池を形成する単位セル間の絶縁間隔を最小化することによって、有効面積を広げることにより製造単価を低減できる透明電極の加工方法を開示しているが、非晶質型シリコン太陽電池を形成する太陽電池層のエネルギ変換効率を改善することについて何等考慮していない。
【００１３】
特許文献２は、ＺｎＯ又はＳｎＯ２によって形成された透明電極上に、p型非晶質（アモルファス）シリコン層（以下、ａ−Ｓｉ層）を形成し、当該ｐ型ａ−Ｓｉ層上に、ｉ型ａ−Ｓｉ層、及びn型ａ−Ｓｉ層を順次積層した構成の非晶質シリコン太陽電池を開示している。この場合、n型ａ−Ｓｉ層上に、裏面金属電極が設けられている。しかしながら、特許文献２は、上記した構成の非晶質シリコン太陽電池のエネルギ変換効率が５．５％に止まっていることを明らかしている。
【００１４】
本発明は、量産性に富む大面積太陽電池に適した光電変換素子構造を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、資源を有効活用できるＺｎＯ電極と非晶質シリコンを用いて大面積の太陽電池を製造するのに適した光電変換素子構造を提供することを目的とする。
【００１６】
更に、本発明は、６％（好ましくは１０％）を超えるエネルギ変換効率を備えた非晶質型シリコン太陽電池を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１および第２の電極層の間に設けられた１つまたは複数の発電積層体とを含み、
前記発電積層体は、p型半導体層と、当該p型半導体層に接触して形成されたｉ型半導体層と、前記ｉ型半導体層に接触して形成されたn型半導体層とを含み、
前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第１の電極側の発電積層体の前記n型半導体層は前記第１の電極層に接触し、前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第２の電極側の発電積層体の前記p型半導体層は前記第２の電極層に接触し、
前記第１の電極層は、少なくとも前記n型半導体層が接触する部分はＺnＯを含むことを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第1の電極層のＺnＯは、Ｇａ、ＡｌまたはＩnがドープされてn型となっていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、第１１または第２の態様において、前記第１の電極層は透明電極であることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２０】
本発明の第４の態様によれば、第１〜３の態様いずれかにおいて、前記発電積層体の少なくとも一つにおける前記ｉ型半導体層は、結晶シリコン、微結晶非晶質シリコン、及び、非晶質シリコンのいずれかによって形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２１】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、前記第１の電極層のＺｎＯはn型であり、前記第１の電極層に接触する前記n型半導体層は非晶質シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２２】
本発明の第６の態様によれば、第１〜５のいずれかの態様において、前記１つの発電積層体または前記複数の発電積層体のうちの前記第１の電極側の発電積層体は、非晶質シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２３】
本発明の第７の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記第２の電極層に接触する前記p型半導体層は非晶質シリコンによって形成されており、前記第２の電極層のうち少なくとも前記p型半導体層が接触する部分は、Ｓｅ又はＰｔで形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２４】
本発明の第８の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記発電積層体は複数存在し、当該複数の発電積層体のうちの前記第２の電極側の発電積層体は、微結晶シリコンによって形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２５】
本発明の第９の態様によれば、第８の態様において、前記第２の電極層に接触する前記p型半導体層は微結晶シリコンによって形成されており、前記第２の電極層のうち少なくとも前記p型半導体層が接触する部分は、Ｎｉを含んで形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２６】
本発明の第１０の態様によれば、第７または第９の態様において、前記第２の電極層はさらにＡｌ層を含むことを特徴とする光電変換素子が得られる。
【００２７】
本発明の第１１の態様によれば、第１〜１０の態様いずれかに記載された光電変換素子を含むことを特徴とする太陽電池が得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、大量の、すなわち大面積の、太陽電池を容易にかつ安価に得ることができ、しかも、エネルギ変換効率の高い光電変換素子及び太陽電池を得ることができる。更に、本発明では、地球上の資源的に問題がなく、経済的にも有利な非晶質シリコン光電変換素子及び太陽電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の原理：
まず、本発明は、非晶質シリコンを用いて、１．３Ｖ以上の開放端電圧Ｖｏｃを持ち、１０％以上のエネルギ変換効率を備えた光電変換素子及び太陽電池を実現することを目標とし、これによって、大面積化及び大電力化並びに量産化を可能とする。
【００３０】
従来、pｉn構造を備えた非晶質シリコン太陽電池或いは光電変換素子では、p型非晶質シリコン層が透明電極に接触して設けられ、他方、n型非晶質シリコン層が裏面電極に接触した構成が採用されるのが普通である。
【００３１】
しかしながら、この構造では、特許文献２からも明らかな通り、開放端電圧Ｖｏｃが０．９４Ｖ及びエネルギ効率が５．５％程度であり、それ以上の改善はｐｉｎ構造の非晶質シリコン太陽電池では望めないことが示唆されている。
【００３２】
本発明者等は、従来の非晶質シリコン太陽電池の上記した問題の原因の一つが、非晶質シリコン膜が欠陥の多い粗悪な膜であることにある、との知見を得て、優れたラジカル反応を利用したＣＶＤ法によって欠陥の少ない良質の非晶質シリコン膜を形成した。
【００３３】
また、透明電極として、ＩＴＯのような稀少材料（Ｉｎ）を用いたものを採用せず、自然界に大量に存在し、枯渇の心配の少ない材料（Ｚｎ）を用いて形成する。
【００３４】
一般に、透明電極を形成するためにインジウムが用いられることが多いが、インジウム自体、資源としても少なく高価である。このため、大面積で大電力の太陽電池を製造するために、インジウムを使用することは経済性及び資源の有効利用の点で得策ではない。
【００３５】
上記した点を考慮して、本発明では、資源としても十分に確保することができる亜鉛、具体的にはＺｎＯを透明電極として使用している。ＺｎＯには不純物をドープして半導体化しているが、ｐ型不純物のドープは困難であるのに対し、Ｇａ，ＡｌまたはＩｎ等のｎ型不純物はドープが容易であり、現実的に使用できるのはｎ型ＺｎＯであるとの知見を得た。
【００３６】
更に、ＺｎＯ透明電極と接触する非晶質シリコンは、従来はｐ型非晶質シリコンであったが、ｐ型非晶質シリコンではｎ型ＺｎＯとの仕事関数の差が大きすぎて大電流を流すことが困難であるという知見を得た。一方、ｎ型非晶質シリコンの伝導帯とｎ型ＺｎＯの伝導帯の電子エネルギ差は小さく、電子が流れやすく、従って大電流を流すことができるという重要な知見を得た。
【００３７】
図１を参照すると、本発明に係る光電変換素子の原理的な構成が示されている。この例の場合、ｎ型非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層と、ＧａをＺｎＯに添加することにより得られたｎ型ＺｎＯ層とが接合されている。図１からも明らかな通り、ｎ型非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層側からｎ型ＺｎＯ層に電子が流れやすい構成となっている。
【００３８】
更に、図１には、ｎ型非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層と、ｎ型ＺｎＯ層（ここでは、ｎ＋型ＺｎＯ層）とが接合した場合におけるエネルギバンド構造が示されている。図示されたエネルギバンド構造において、右側に示されたａ−Ｓｉ層の伝導帯Ｅｃと価電子帯Ｅｖとの間のバンドギャップは、１．７５ｅＶである。他方、図の左側に示したｎ＋型ＺｎＯ層の伝導帯Ｅｃはａ−Ｓｉ層の伝導帯Ｅｃよりも０．２ｅＶだけ低く、フェルミレベルＥｆよりも低い。
【００３９】
したがって、図示されたように、ａ−Ｓｉ層の伝導体Ｅｃと、ｎ＋型ＺｎＯ層の伝導帯Ｅｃとの間には、電子の障壁がほとんどないから、電子はａ−Ｓｉ層の伝導体Ｅｃからｎ＋型ＺｎＯ層の伝導帯Ｅｃに高い効率で流れ込む。このように、図示されたａ−Ｓｉ層とｎ＋型ＺｎＯ層との間には、障壁がほとんど無いため、電子をａ−Ｓｉ層からｎ＋型ＺｎＯ層へ効率良く移動させることができ、光電変換素子を構成した場合、大電流を流すことが出来、エネルギ効率の改善が可能である。一方、ｎ型ＺｎＯにｐ＋型非晶質シリコンを接触させると、伝導帯Ｅｃの差は１.６ｅＶにも達し、ｎ型ＺｎＯからｐ＋型非晶質シリコンに電子が流れ込むのは困難である。
【００４０】
図２を参照すると、前述した本発明の原理に基づく本発明の一実施形態に係る光電変換素子１０が示されている。図示された光電変換素子１０は、ガードガラス１２及び当該カードガラス１２上に設置されるガラス基板１４を含む基体上に設けられている。図示されたガラス基板１４はＮａを含む安価なソーダガラスによって形成されており、このソーダガラスからＮａが拡散して素子を汚染するのを防止する目的で、光電変換素子１０とガラス基板１４との間には、ナトリウムバリア層１６が設けられている。ナトリウムバリア層１６は、例えば表面平坦化塗布液を塗布し乾燥・焼結することで形成される。また、図からも明らかな通り、単位セルとなる光電変換素子１０は、隣接する他の光電変換素子（セル）と電気的に直列に接続されて太陽電池を構成している。
【００４１】
具体的に説明すると、本発明の一実施形態に係る光電変換素子１０は第１の電極層２０、ａ−Ｓｉによって形成されたｐｉｎ構造を備えた発電積層体２２、及び、当該発電積層体２２上に、セレン層２４を介して成膜されたＡｌの第２の電極層２６を有している。
【００４２】
光電変換素子１０を構成する第１の電極２０は、透明導電体電極（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ（ＴＣＯ）層）であり、ここでは、１μｍの膜厚を有するＺｎＯ層によって形成されている。この場合、第１の電極２０であるＺｎＯ層はＧａがドープされたｎ＋型ＺｎＯ層である。また、第１の電極２０を構成するｎ＋型ＺｎＯ層には、所定の間隔毎に絶縁膜２０１（ここでは、ＳｉＣＮ）が設けられ、セル単位に区画、区分されている。
【００４３】
当該第１の電極２０上には、発電積層体２２の一部を構成するｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１が設けられ、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１は第１の電極２０を構成する透明電極と接触している。図示されたｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１は１０ｎｍの膜厚を有している。ｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１上には、発電積層体２２を形成するｉ型ａ−Ｓｉ２２２及びｐ型ａ−Ｓｉ層２２３が順次形成されている。図示されたｉ型ａ−Ｓｉ２２２及びｐ型ａ−Ｓｉ層２２３の膜厚はそれぞれ４８０ｎ+ｍ及び１０ｎｍの膜厚を有している。図示された発電積層体２２を構成するｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２、及びｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３には、第１の電極２０の絶縁層２０１の位置とは異なる位置に、ビアホール２２４が設けられており、当該ビアホールの内壁にはＳｉＯ２層が形成されている。
【００４４】
ｎｉｐ構造の発電積層体２２は全体で５００ｎｍの厚さを有しており、単結晶または多結晶シリコンによって形成された光電変換素子に比較して、１００分の１以下の厚さを有している。
【００４５】
次に、ｐ型ａ−Ｓｉ層２２３上には、セレン（Ｓｅ）層２４を介して第２の電極層２６が形成され、当該第２の電極層２６を形成するＡｌは発電積層体２２のビアホール２２４（内壁はＳｉＯ２で絶縁されている）内にも形成されている。ビアホール２２４内のＡｌは、隣接する光電変換素子の第１の電極２０と電気的に接続されている。尚、第２の電極のｐ型ａ−Ｓｉ層との接触部を構成するセレン（Ｓｅ）層２４は、Ｓｅの仕事関数（−６．０ｅＶ）がｐ型ａ−Ｓｉ層の仕事関数に近いために使用するもので、同様に仕事関数の近いＰｔ（−５．７ｅＶ）に置き換えても良い。
【００４６】
更に、第２の電極２６上にはＳｉＣＮによるパッシベーション膜２８が形成される。パッシベーション膜２８を形成する絶縁材料（ここでは、ＳｉＣＮ）は、第２の電極２６・２４、ｐ型ａ−Ｓｉ層２２３、を経てｉ型ａ−Ｓｉ層２２２に達する穴２２５内にも埋設されている。パッシベーション膜２８上には、熱伝導性の良い材料によって形成された接着剤層２９を介してヒートシンク３０（たとえばＡｌによって形成）が取り付けられている。
【００４７】
尚、第１の電極層２０を形成するＺｎＯ層には、Ｇａの代わりにＡｌ、Ｉｎ等をドープすることによっても、ｎ＋型ＺｎＯ層を形成することができる。
【００４８】
図２に示された光電変換素子１０は、当該光電変換素子１０のセル単体で約２０％のエネルギ変換効率が得られた。また、これら光電変換素子１０を接続して１．１５ｍ×１．４０ｍの太陽電池モジュールを構成した場合、３０７Ｗの電力が得られ、モジュールにおけるエネルギ変換効率は１８．９％であった。
【００４９】
以下、図３Ａ〜図３Ｈを参照して、図２に示された光電変換素子１０及び太陽電池の製造方法について説明する。この例では、本発明者等が先に出願した特願２００８−１５３３７９号明細書によって提案したＭＳＥＰ（Metal Surface-wave Excited Plasma）型プラズマ処理装置（下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えたものおよび備えないもののいずれか）を第１〜第８のプラズマ処理装置として使用し、これらのプラズマ処理装置をクラスター型に配置したシステムを用いた場合について説明する。
【００５０】
図３Ａに示すように、まず、ソーダガラスによって形成されたガラス基板１４上に、５Ｔｏｒｒ程度の低圧雰囲気で厚さ０．2μｍのナトリウムバリア層１６をガラス基板１４表面に形成する。
【００５１】
次に、図３Ｂに示すように、ナトリウムバリア層１６を形成されたガラス基板１４を下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第１のプラズマ処理装置に導き、第１の電極２０として厚さ１μｍの透明電極（ＴＣＯ層）を形成する。第１のプラズマ処理装置では、Ｇａをドープすることによってｎ＋型ＺｎＯ層を形成している。Ｇａドープのｎ＋型ＺｎＯ層は、第１のプラズマ処理装置において、上段ガスノズルからＫｒおよびＯ２の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ、Ｚｎ（ＣＨ３）2およびＧａ（ＣＨ３）3の混合ガスを、Ｋｒ及び酸素を含む雰囲気で生成されたプラズマ中に噴出させることによって、ナトリウムバリア層１６上に、ｎ＋型ＺｎＯ層をプラズマＣＶＤ成膜した。
【００５２】
続いて、ｎ＋型ＺｎＯ層（２０）上に、ホトレジストを塗布した後、ホトリソグラフィ技術を用いて、ホトレジストをパターニングする。ホトレジストをパターニングした後、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第２のプラズマ処理装置に導く。第２のプラズマ処理装置では、パターニングされたホトレジストをマスクとしてｎ＋型ＺｎＯ層を選択的にエッチングし、図３Ｃに示すように、第１の電極２０を構成するｎ＋型ＺｎＯ層にナトリウムバリア層１６に達する開口部を形成する。第２のプラズマ処理装置におけるエッチングは、チャンバーに上段ガスノズルからＡｒガスを供給して、そのＡｒ雰囲気で生成されたプラズマ中に、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ，Ｃｌ２，ＨＢｒの混合ガスをチャンバーに供給することによって行った。
【００５３】
開口部を有するｎ＋型ＺｎＯ層及び当該ｎ＋型ＺｎＯ層上にホトレジストを塗布した状態のガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に輸送され、第３のプラズマ処理装置において、Ｋｒ／Ｏ２プラズマ雰囲気でホトレジストをアッシング除去した。
【００５４】
ホトレジスト除去後、開口部を形成されたｎ＋型ＺｎＯ層（第１の電極２０）を被着したガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第４のプラズマ処理装置に導入される。第４のプラズマ処理装置では、まず、開口部内及びｎ＋型ＺｎＯ層（２０）の表面に、ＳｉＣＮが絶縁膜２０１としてプラズマＣＶＤにより形成された後、ｎ＋型ＺｎＯ層（２０）表面のＳｉＣＮが同じ第４のプラズマ処理装置内でエッチング除去される。この結果、ｎ＋ＺｎＯ層（２０）の開口部内にのみ絶縁膜２０１が埋設される。第４のプラズマ処理装置内でのＳｉＣＮの成膜は、上段ガスノズルからＸｅおよびＮＨ3ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ、ＳｉＨ４，ＳｉＨ（ＣＨ３）３の混合ガスをチャンバーに導入してＣＶＤ成膜することによって行い、次いで同じチャンバーにて導入ガスを切り替えて、上段ガスノズルからはＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒとＣＦ４の混合ガスをチャンバーに導入してｎ＋型ＺｎＯ層（２０）表面のＳｉＣＮをエッチング除去する。
【００５５】
続いて、同じ第４のプラズマ処理装置内で、導入ガスを順次切り替えることによって、ｎｉｐ構造を有する発電積層体２２およびＳｅ２４が連続ＣＶＤにより形成される。図３Ｄに示すように、第４のプラズマ処理装置内では、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３、及びセレン（Ｓｅ）層２４が順次成膜される。具体的に説明すると、第４のプラズマ処理装置で、上段ガスノズルからはＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒ、ＳｉＨ４、およびＰＨ3の混合ガスをチャンバーに導入してｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１をプラズマＣＶＤ成膜し、次に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４，ＰＨ３ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４ガスに切り替えて導入することによって、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２を成膜し、更に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４＋Ｂ２Ｈ６ガスに置換することによって、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３を成膜し、次に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６ガスからＡｒ，Ｈ２Ｓｅの混合ガスに置換することによって、セレン層２４をＣＶＤ成膜する。このように同一のＭＳＥＰ型プラズマ処理装置において、導入ガスを順次切り替えることによって、６層の成膜・エッチングが行われるので、欠陥の少ない優れた膜を形成することが出来、同時に製造コストを大幅に引き下げることが可能となった。
【００５６】
セレン層２４及び発電積層体２２を搭載したガラス基板１４は第４のプラズマ処理装置からホトレジストコーター（スリット・コーター）に導かれ、ホトレジストが塗布された後、ホトリソグラフィ技術によってホトレジストにパターニングが施される。
【００５７】
ホトレジストのパターニング後、セレン層２４及び発電積層体２２を搭載したガラス基板１４は、パターニングされたホトレジストと共に、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第５のプラズマ処理装置に導かれる。第５のプラズマ処理装置では、ホトレジストをマスクとしてセレン層２４及び発電積層体２２が選択的にエッチングされ、図３Ｅに示すように、第１の電極２０に達するビアホール２２４が形成される。即ち、第５のプラズマ処理装置では、４層が連続的にエッチングされる。
【００５８】
具体的に説明すると、セレン層２４のエッチングは上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからプラズマ内に、Ａｒ，ＣＨ４の混合ガスを噴出させることによって行われ、引き続いて、上段ガスノズルからは続けてＡｒをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒ＋ＨＢｒガスを噴出させることによって、ｎｉｐの３層からなる発電積層体２２のエッチングを行う。
【００５９】
第５のプラズマ処理装置内におけるエッチングによって、セレン層２４からｎ＋型ＺｎＯ層（第１の電極２０）までを貫通して第１の電極２０に達するビアホール２２４が形成されたガラス基板１４は、第５のプラズマ処理装置から前述の下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に移動され、上段ガスノズルからチャンバーに導入されたＫｒ／Ｏ２ガスの雰囲気で生成されたプラズマ内でホトレジストがアッシング除去される。
【００６０】
ホトレジスト除去後のガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第６のプラズマ処理装置に移され、図３Ｆに示すように、セレン層２４上に第２の電極２６として、１μｍの厚さを有するＡｌ層が成膜される。Ａｌ層はビアホール２２４内にも成膜される。このＡｌ層の成膜は、上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ／Ｈ2雰囲気で生成されたプラズマ中にＡｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガスを噴出させることによって行われる。
【００６１】
続いて、第２の電極２６のＡｌ層上に、ホトレジストが塗布された後、パターニングされ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第７のプラズマ処理装置内に導かれる。
【００６２】
第７のプラズマ処理装置では、上段ガスノズルからＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ雰囲気で生成されたプラズマ内に、Ａｒ＋Ｃｌ２ガスを噴出させることによって、Ａｌ層のエッチングが行われ、続いて、上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ／Ｈ２雰囲気で生成されたプラズマ内に、Ａｒ＋ＣＨ４ガスを導入することによってセレン層２４のエッチングが行われ、ついで上段ガスノズルからＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ＋ＨＢｒガスに切り替えて、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３と、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２の途中までとをエッチングする。この結果、図３Ｇに示すように、Ａｌ層２６表面からｉ型ａ−Ｓｉ層２２２の途中までに達する穴２２５が形成される。この工程も、同一のＭＳＥＰ型プラズマ処理装置を用い、ガスを順次切り替えることによって４層連続エッチングが行われ、処理時間とコストの大幅低減がなされる。
【００６３】
次いで、図３Ｇに示す素子を搭載したガラス基板１４は前述の下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に移動され、上段ガスノズルからチャンバーに導入されたＫｒ／Ｏ2ガスの雰囲気で生成されたプラズマによってホトレジストがアッシング除去される。
【００６４】
ホトレジストを除去されたＡｌ層を第２の電極２６として含むガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第８のプラズマ処理装置に導入され、ＳｉＣＮ膜をＣＶＤによって形成することによって、Ａｌ層２６上および穴２２５内に絶縁層２８が成膜され、図３Ｈに示すように、所望の光電変換素子及び太陽電池が作成される。ＳｉＣＮの成膜は、上段ガスノズルからＸｅおよびＮＨ３ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ，ＳｉＨ４，ＳｉＨ（ＣＨ３）３ガスを噴出させることによって行われる。
【００６５】
上記した製造方法では、同一のプラズマ処理装置を複数層の成膜等に利用することができる。したがって、大気中の酸素、不純物等による汚染を除去した状態で、光電変換素子及び太陽電池を作成できる。
【００６６】
この結果、単一の光電変換素子におけるエネルギ変換効率を２０％まで高めることができ、複数の光電変換素子によって形成されるモジュールのエネルギ効率を１８．９％まで向上させることができる。
【００６７】
上に述べた実施形態では、ｎｉｐ構造の発電積層体の全てをａ−Ｓｉ層によって形成する場合についてのみ説明したが、ｉ型ａ−Ｓｉ層は、結晶シリコン又は微結晶非晶質シリコンによって形成されても良い。また、もう一つまたはそれ以上の発電積層体を発電積層体２２上に堆積しても良い。
【００６８】
次に、もう一つの発電積層体を発電積層体２２上に堆積した例として、他の実施形態を説明する。
【００６９】
図４を参照すると、前述した本発明の原理に基づく本発明の他の実施形態に係る光電変換素子４０が示されている。なお、図４において、図２の素子と同等の部分には図２と同じ参照数字が付されている。図２と同じ参照数字の部分におついては、詳細な説明は省略する。図４の光電変換素子４０は、Ｎａを含む安価なソーダガラスによって形成されたガラス基板１４上にナトリウムバリア層１６および１μｍの膜厚を有する第１の電極２０であるｎ＋型ＺｎＯ層を介して、先の実施例と同じａ−Ｓｉによって形成されたnip構造を備えた発電積層体２２を有している。図４ではその上に、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）によって形成されたnip構造を備えた第２の発電積層体４２を設け、当該第２の発電積層体４２上に、ニッケル(Ni)層４４を介して成膜されたＡｌの第２の電極層２６を有している。
【００７０】
具体的には、発電積層体２２の上に、第２の発電積層体４２の一部を構成するｎ＋型μｃ−Ｓｉ層４２１が設けられ、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３と接触している。図示されたｎ＋型μｃ−Ｓｉ層４２１は２０ｎｍの膜厚を有している。ｎ＋型μｃ−Ｓｉ層４２１上には、第２の発電積層体４２を形成するｉ型μｃ−Ｓｉ４２２及びｐ型μｃ−Ｓｉ層４２３が順次形成されている。それぞれの膜厚は、ｉ型μｃ−Ｓｉ４２２は１．８６μｍ、ｐ型μｃ−Ｓｉ層４２３は２０ｎｍである。発電積層体２２を構成するｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３、および第２の発電積層体４２を構成するｎ＋型μｃ−Ｓｉ層４２１、ｉ型μｃ−Ｓｉ４２２及びｐ型μｃ−Ｓｉ層４２３、ならびにＮｉ層４４を貫いて、Ａｌ層２６から第１の電極２０に達するビアホール２４４が設けられており、当該ビアホールの内壁はＳｉＯ２層で覆われており、その中にＡｌ層が設けられて、一つの光変換素子を隣接する他の光電変換素子に直列接続している。
【００７１】
微結晶シリコンによる第２の発電積層体４２は全体で２．２６μｍの厚さを有しており、非結晶シリコンによる発電積層体２２では吸収できなかった波長の太陽光を吸収し、全体の発電効率を高めている。その結果、図示された構造では発電効率は３０％に達した。
【００７２】
尚、第２の電極のｐ型μｃ−Ｓｉ層４２３との接触部を構成するニッケル（Ｎｉ）層４４は、仕事関数がｐ型μｃ−Ｓｉ層の仕事関数に近いために採用されたものである、なお、ＳｉＣＮによる絶縁穴２４５は、第２の電極２６、Ｎｉ層４４、ｐ＋型μｃ−Ｓｉ層４２３、ｉ型μｃ−Ｓｉ４２２、ｎ型μｃ−Ｓｉ層４２１、ｐ型ａ−Ｓｉ層２２３、を経てｉ型ａ−Ｓｉ層２２２に達するようにしているが、μｃ−Ｓｉは高抵抗なので、ｉ型μｃ−Ｓｉ４２２に達したところで止めた構造でも良い。
【００７３】
次に、図４に示された光電変換素子４０及び太陽電池の製造方法について説明する。この例では、本発明者等が先に出願した特願２００８−１５３３７９号明細書によって提案したＭＳＥＰ（Metal Surface-wave Excited Plasma）型プラズマ処理装置（下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えたものおよび備えないもののいずれか）を第１〜第８のプラズマ処理装置として使用し、これらのプラズマ処理装置をクラスター型に配置したシステムを用いた場合について説明する。
【００７４】
まず、ソーダガラスによって形成されたガラス基板１４上に、５Ｔｏｒｒ程度の低圧雰囲気で厚さ０．2μｍのナトリウムバリア層１６をガラス基板１４表面に形成する。
【００７５】
次に、ナトリウムバリア層１６を形成されたガラス基板１４を下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第１のプラズマ処理装置に導き、第１の電極２０として厚さ１μｍの透明電極（ＴＣＯ層）を形成する。第１のプラズマ処理装置では、Ｇａをドープすることによってｎ＋型ＺｎＯ層を形成している。Ｇａドープのｎ＋型ＺｎＯ層は、第１のプラズマ処理装置において、上段ガスノズルからＫｒおよびＯ２の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ、Ｚｎ（ＣＨ３）2およびＧａ（ＣＨ３）3の混合ガスを、Ｋｒ及び酸素を含む雰囲気で生成されたプラズマ中に噴出させることによって、ナトリウムバリア層１６上に、ｎ＋型ＺｎＯ層をプラズマＣＶＤ成膜した。
【００７６】
続いて、ｎ＋型ＺｎＯ層（２０）上に、ホトレジストを塗布した後、ホトリソグラフィ技術を用いて、ホトレジストをパターニングする。ホトレジストをパターニングした後、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第２のプラズマ処理装置に導く。第２のプラズマ処理装置では、パターニングされたホトレジストをマスクとしてｎ＋型ＺｎＯ層を選択的にエッチングし、第１の電極２０であるｎ＋型ＺｎＯ層にナトリウムバリア層１６に達する開口部を形成する。第２のプラズマ処理装置におけるエッチングは、チャンバーに上段ガスノズルからＡｒガスを供給して、そのＡｒ雰囲気で生成されたプラズマ中に、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ，Ｃｌ２，ＨＢｒの混合ガスをチャンバーに供給することによって行った。
【００７７】
開口部を有するｎ＋型ＺｎＯ層及び当該ｎ＋型ＺｎＯ層上にホトレジストを塗布した状態のガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に輸送され、第３のプラズマ処理装置において、Ｋｒ／Ｏ２プラズマ雰囲気でホトレジストをアッシング除去した。
【００７８】
ホトレジスト除去後、開口部を形成された第１の電極２０であるｎ＋型ＺｎＯ層を被着したガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第４のプラズマ処理装置に導入される。第４のプラズマ処理装置では、まず、開口部内及びｎ＋型ＺｎＯ層（２０）の表面に、ＳｉＣＮが絶縁膜２０１としてプラズマＣＶＤにより形成された後、ｎ＋型ＺｎＯ層（２０）表面のＳｉＣＮが同じ第４のプラズマ処理装置内でエッチング除去される。この結果、ｎ＋ＺｎＯ層（２０）の開口部内にのみ絶縁膜２０１が埋設される。第４のプラズマ処理装置内でのＳｉＣＮの成膜は、上段ガスノズルからＸｅおよびＮＨ3ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ、ＳｉＨ４，ＳｉＨ（ＣＨ３）３の混合ガスをチャンバーに導入してＣＶＤ成膜することによって行い、次いで同じチャンバーにて導入ガスを切り替えて、上段ガスノズルからはＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒとＣＦ４の混合ガスをチャンバーに導入してｎ＋型ＺｎＯ層（２０）表面のＳｉＣＮをエッチング除去する。
【００７９】
続いて、同じ第４のプラズマ処理装置内で、導入ガスを順次切り替えることによって、ｎｉｐ構造を有する発電積層体２２、ｎｉｐ構造を有する第２の発電積層体４２およびＮｉ層２４が連続ＣＶＤにより順次成膜される。具体的に説明すると、第４のプラズマ処理装置で、上段ガスノズルからはＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒ、ＳｉＨ４、およびＰＨ3の混合ガスをチャンバーに導入してｎ＋型ａ−Ｓｉ層２２１をプラズマＣＶＤ成膜し、次に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４，ＰＨ３ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４ガスに切り替えて導入することによって、ｉ型ａ−Ｓｉ層２２２を成膜し、更に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４＋Ｂ２Ｈ６ガスに置換することによって、ｐ＋型ａ−Ｓｉ層２２３を成膜し、続いて上段ガスノズルからはＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒ、ＳｉＨ４、およびＰＨ3の混合ガスをチャンバーに導入してｎ＋型μｃ−Ｓｉ層４２１をプラズマＣＶＤ成膜し、次に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４，ＰＨ３ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４ガスに切り替えて導入することによって、ｉ型μｃ−Ｓｉ層４２を成膜し、更に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４ガスからＡｒ＋ＳｉＨ４＋Ｂ２Ｈ６ガスに置換することによって、ｐ＋型μｃ−Ｓｉ層４２３を成膜し、次に、上段ガスノズルからは続けてＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ，ＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６ガスから、ＡｒとＮｉを含むガスの混合ガスに置換することによって、Ｎｉ層４４をＣＶＤ成膜する。このように同一のＭＳＥＰ型プラズマ処理装置において、導入ガスを順次切り替えることによって、９層の成膜・エッチングが行われるので、欠陥の少ない優れた膜を形成することが出来、同時に製造コストを大幅に引き下げることが可能となった。
【００８０】
Ｎｉ層４４及び二つの発電積層体２２、４２を搭載したガラス基板１４は第４のプラズマ処理装置からホトレジストコーター（スリット・コーター）に導かれ、ホトレジストが塗布された後、ホトリソグラフィ技術によってホトレジストにパターニングが施される。
【００８１】
ホトレジストのパターニング後、Ｎｉ層４４及び二つの発電積層体２２、４２を搭載したガラス基板１４は、パターニングされたホトレジストと共に、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第５のプラズマ処理装置に導かれる。第５のプラズマ処理装置では、ホトレジストをマスクとしてＮｉ層４４及び二つの発電積層体２２、４２が選択的にエッチングされ、第１の電極２０に達するビアホール２４４が形成される。即ち、第５のプラズマ処理装置では、７層が連続的にエッチングされる。
【００８２】
具体的に説明すると、Ｎｉ層４４のエッチングは上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからプラズマ内に、Ａｒ，ＣＨ４の混合ガスを噴出させることによって行われ、引き続いて、上段ガスノズルからは続けてＡｒをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからはＡｒ＋ＨＢｒガスを噴出させることによって、ｎｉｐ−ｎｉｐの６層からなる二つの発電積層体２２、４２のエッチングを行う。
【００８３】
第５のプラズマ処理装置内におけるエッチングによって、Ｎｉ層４４からｎ＋型ＺｎＯ層（２０）までを貫通して第１の電極２０に達するビアホール２４４が形成されたガラス基板１４は、第５のプラズマ処理装置から前述の下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に移動され、上段ガスノズルからチャンバーに導入されたＫｒ／Ｏ２ガスの雰囲気で生成されたプラズマ内でホトレジストがアッシング除去される。
【００８４】
ホトレジスト除去後のガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第６のプラズマ処理装置に移され、Ｎｉ層４４上に第２の電極２６として、１μｍの厚さを有するＡｌ層が成膜される。Ａｌ層はビアホール２４４内にも成膜される。このＡｌ層の成膜は、上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ／Ｈ2雰囲気で生成されたプラズマ中にＡｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガスを噴出させることによって行われる。
【００８５】
続いて、第２の電極２６のＡｌ層上に、ホトレジストが塗布された後、パターニングされ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第７のプラズマ処理装置内に導かれる。
【００８６】
第７のプラズマ処理装置では、上段ガスノズルからＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ雰囲気で生成されたプラズマ内に、Ａｒ＋Ｃｌ２ガスを噴出させることによって、Ａｌ層のエッチングが行われ、続いて、上段ガスノズルからＡｒおよびＨ2の混合ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートから、Ａｒ／Ｈ２雰囲気で生成されたプラズマ内に、Ａｒ＋ＣＨ４ガスを導入することによってＮｉ層４４のエッチングが行われ、ついで上段ガスノズルからＡｒガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させつつ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからのガスをＡｒ＋ＨＢｒガスに切り替えて、ｐ＋型μｃ−Ｓｉ層４２３、ｉ型μｃ−Ｓｉ４２２、ｎ型μｃ−Ｓｉ層４２１、ｐ型ａ−Ｓｉ層２２３、それにｉ型ａ−Ｓｉ層２２２の途中までをエッチングする。この結果、Ａｌ層２６表面からｉ型ａ−Ｓｉ層２２２の途中までに達する絶縁穴２４５が形成される。この工程も、同一のＭＳＥＰ型プラズマ処理装置を用い、ガスを順次切り替えることによって７層連続エッチングが行われ、処理時間とコストの大幅低減がなされる。
【００８７】
次いで、素子を搭載したガラス基板１４は前述の下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えない第３のプラズマ処理装置に移動され、上段ガスノズルからチャンバーに導入されたＫｒ／Ｏ2ガスの雰囲気で生成されたプラズマによってホトレジストがアッシング除去される。
【００８８】
ホトレジストを除去されたＡｌ層を第２の電極２６として含むガラス基板１４は下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートを備えた第８のプラズマ処理装置に導入され、ＳｉＣＮ膜をＣＶＤによって形成することによって、Ａｌ層２６上および穴２２５内に絶縁層２８が成膜され、所望の光電変換素子及び太陽電池が作成される。ＳｉＣＮの成膜は、上段ガスノズルからＸｅおよびＮＨ３ガスをチャンバーに供給してプラズマを発生させ、下段ガスノズルまたは下段ガスシャワープレートからＡｒ，ＳｉＨ４，ＳｉＨ（ＣＨ３）３ガスを噴出させることによって行われる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、埋蔵量の多いシリコン、ＺｎＯを用いると共に、膜厚の薄い非晶質シリコンによってエネルギ変換効率の高い光電変換素子及び太陽電池を構成できる。このため、大面積で大電力の太陽電池を安価に作製することができる。
【００９０】
上記した実施形態では、ｎｉｐ構造を一組用いた光電変換素子についてのみ説明したが、本発明は何等これに限定されることなく、ｎｉｐ構造を有する発電積層体を複数組備えた光電変換素子及び太陽電池にも適用できる。この場合、透明な第１の電極側の発電積層体のｎ型ａ−Ｓｉ層は、第１の電極であるｎ＋型ＺｎＯ層に接触する一方、第２の電極側の発電積層体のｐ型ａ−Ｓｉ層が第２の電極に接触するような構成を持てば良い。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る光電変換素子の原理を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光電変換素子及び太陽電池の構造を説明する概略図である。
【図３Ａ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｂ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｃ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｄ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｅ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｆ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｇ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図３Ｈ】図２に示された光電変換素子の製造工程を工程順に説明する図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光電変換素子及び太陽電池の構造を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０                      光電変換素子
１２                      ガードガラス
１４                      ソーダガラス基板
１６                      ナトリウムバリア膜
２０                      第１の電極（ｎ＋型ＺｎＯ層）
２２                      発電積層体
２２１                    ｎ＋型ａ−Ｓｉ層
２２２                    ｉ型ａ−Ｓｉ層
２２３                    ｐ＋型ａ−Ｓｉ層
２４                      セレン層
２６                      第２の電極（Ａｌ層）
２８                        絶縁層（ＳｉＣＮ層）
２０１                      絶縁層（ＳｉＣＮ層）
２２４                      ＳｉＯ２層
３０                        ヒートシンク
４０                        光電変換素子
４２                        第２の発電積層体
４２１                      ｎ＋型μｃ−Ｓｉ層
４２２                      ｉ型μｃ−Ｓｉ層
４２３                      ｐ＋型μｃ−Ｓｉ層
４４                        ニッケル（Ｎｉ）層
２４４                      ビアホール
２４５                      絶縁穴
【図１】
2010141121.tif 000003
【図２】
2010141121.tif 000004
【図３Ａ】
2010141121.tif 000005
【図３Ｂ】
2010141121.tif 000006
【図３Ｃ】
2010141121.tif 000007
【図３Ｄ】
2010141121.tif 000008
【図３Ｅ】
2010141121.tif 000009
【図３Ｆ】
2010141121.tif 000010
【図３Ｇ】
2010141121.tif 000011
【図３Ｈ】
2010141121.tif 000012
【図４】
2010141121.tif 000013