(57)【要約】  この光電変換装置の製造方法は、第一光電変換ユニット（３）を構成する第１のｐ型半導体層（３１）、第１のｉ型半導体層（３２）、及び第１のｎ型半導体層（３３）と、第二光電変換ユニット（４）を構成する第２のｐ型半導体層（４１）とをそれぞれ異なる減圧室内で連続して形成し、前記第２のｐ型半導体層（４１）を大気雰囲気に暴露させ、前記大気雰囲気に暴露された前記第二光電変換ユニット（４）の前記ｐ型半導体層（４１）上に、前記第二光電変換ユニットを構成する第２のｉ型半導体層（４２）及び第２のｎ型半導体層（４３）を同じ減圧室内で形成する。
2010023948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換装置の製造方法であって、
第一光電変換ユニットを構成する第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、及び第１のｎ型半導体層と、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層とをそれぞれ異なる減圧室内で連続して形成し、
前記第２のｐ型半導体層を大気雰囲気に暴露させ、
前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層上に、前記第二光電変換ユニットを構成する第２のｉ型半導体層及び第２のｎ型半導体層を同じ減圧室内で形成する、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝す、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載に光電変換装置の製造方法であって、
前記第２のｐ型半導体層を前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝す際には、水素ガスを用いる、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記第２のｐ型半導体層に混入されるドーパントガスが存在した雰囲気で、前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝す、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第１のｎ型半導体層として、結晶質のシリコン系薄膜を形成する、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成した後に、第３のｐ型半導体層を形成する、
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
光電変換装置であって、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法により形成されたことを特徴とする光電変換装置。
【請求項８】
光電変換装置の製造システムであって、
第一光電変換ユニットを構成する第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、及び第１のｎ型半導体層と、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層とを各々形成し、減圧雰囲気を維持するように接続された複数のプラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置と、
前記第２のｐ型半導体層が形成された前記基板を大気雰囲気に搬出する搬出装置と、
前記大気雰囲気に搬出された前記基板を収容し、前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を減圧雰囲気で形成するプラズマＣＶＤ反応室を含む第二成膜装置と、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項９】
請求項８に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第二成膜装置は、前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝す、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第二成膜装置は、水素ガスを導入するガス導入部を有し、
前記ガス導入部によって導入された前記水素ガスを用いて、前記第２のｐ型半導体層は、前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝される、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成する前記プラズマＣＶＤ反応室内で、前記第２のｐ型半導体層は前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝される、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項１２】
請求項９に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記第２のｐ型半導体層に混入されるドーパントガスの存在した雰囲気で、前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝す、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第一成膜装置は、前記第１のｎ型半導体層として、結晶質のシリコン系薄膜を形成する、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成した後に、第３のｐ型半導体層を形成する、
ことを特徴とする光電変換装置の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法、光電変換装置、及び光電変換装置の製造システムに係り、詳しくは、２つの光電変換ユニットが積層して構成されたタンデム型の光電変換装置の性能を向上させる技術に関する。
本願は、２００８年８月２９日に出願された特願２００８−２２２８１８号及び２００９年４月２２日に国際出願されたＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５７９７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換装置は、太陽電池又は光センサなどに一般的に利用されており、とりわけ太陽電池においては、エネルギーの効率的な利用の観点から広く普及を始めている。特に、単結晶シリコンを利用した光電変換装置は、単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。
しかし、一方で単結晶シリコンを利用した光電変換装置は、単結晶シリコンインゴットをスライスしたシリコンウエハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。
例えば、屋外などに設置される大面積の光電変換装置を、シリコン単結晶を利用して製造すると、現状では相当にコストが掛かる。
そこで、より安価に製造可能なアモルファス（非晶質）シリコン薄膜（以下、「ａ−Ｓｉ薄膜」とも表記する）を利用した光電変換装置が、ローコストな光電変換装置として普及している。【０００３】
ところが、このアモルファス（非晶質）シリコン薄膜を利用した光電変換装置の変換効率は、単結晶シリコン又は多結晶シリコン等を利用した結晶型の光電変換装置の変換効率に比べて低い。
そこで、光電変換装置の変換効率を向上させる構造として、２つの光電変換ユニットが積層されたタンデム型の構造が提案されている。
例えば、図１５に示すようなタンデム型の光電変換装置１００が知られている。
この光電変換装置１００においては、透明導電膜１０２が配された絶縁性の透明基板１０１が用いられている。
透明導電膜１０２上には、ｐ型半導体層１３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）１３２、及びｎ型半導体層１３３、を順次積層して得られたｐｉｎ型の第一光電変換ユニット１０３が形成されている。
第一光電変換ユニット１０３上には、ｐ型半導体層１４１、ｉ型シリコン層（マイクロクリスタルを含む結晶質シリコン層、以下、結晶質シリコン層）１４２、及びｎ型半導体層１４３、を順次積層して得られたｐｉｎ型の第二光電変換ユニット１０４が形成されている。
さらに、第二光電変換ユニット１０４上には、裏面電極１０５が形成されている。【０００４】
このようなタンデム型の光電変換装置を製造する方法としては、例えば、特許文献１に開示された製造方法が知られている。
この製造方法においては、非晶質型の光電変換ユニット（第一光電変換ユニット）を構成する、ｐ型半導体層、ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型半導体層を形成するプラズマＣＶＤ反応室は、各々異なる。
また、この製造方法においては、結晶質型の光電変換ユニット（第二光電変換ユニット）を構成する、ｐ型半導体層、ｉ型の結晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型半導体層は、同じプラズマＣＶＤ反応室において形成される。【０００５】
このタンデム型の光電変換装置１００は、図１６Ａに示すように、まず、透明導電膜１０２が成膜された絶縁性透明基板１０１を準備する。
次いで、図１６Ｂに示すように、絶縁性透明基板１０１の上に成膜された透明導電膜１０２上に、ｐ型半導体層１３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）１３２、及びｎ型半導体層１３３を形成するプラズマＣＶＤ反応室は、各々異なる。
これによって、順次に積層されたｐｉｎ型の第一光電変換ユニット１０３が絶縁性透明基板１０１上に形成される。
引き続き、第一光電変換ユニット１０３のｎ型半導体層１３３を大気中に露呈させ、プラズマＣＶＤ反応室に移動した後、図１６Ｃに示すように、大気中に露呈された第一光電変換ユニット１０３のｎ型半導体層１３３上に、ｐ型半導体層１４１、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）１４２、及びｎ型半導体層１４３が、同じプラズマＣＶＤ反応室内で形成される。
これによって、順次積層されたｐｉｎ型の第二光電変換ユニット１０４が形成される。
そして、第二光電変換ユニット１０４のｎ型半導体層１４３上に、裏面電極１０５を形成することにより、図１５に示すような光電変換装置１００が得られる。【０００６】
上記構成からなるタンデム型の光電変換装置１００は、大別して、以下の二つの製造システムによって製造することができる。
まず、第一の製造システムにおいては、まず、チャンバと呼ばれる成膜反応室が複数、直線状（線形）に連結して配置されたいわゆるインライン型の第一成膜装置を用いて第一光電変換ユニット１０３を形成する。
第一光電変換ユニット１０３を構成する各層は、第一成膜装置における異なる成膜反応室にて形成される。
第一光電変換ユニット１０３が形成された後、いわゆるバッチ型の第二成膜装置を用いて第二光電変換ユニット１０４を形成する。
第二光電変換ユニット１０４を構成する各層は、第二成膜装置における一つの成膜反応室にて形成される。
具体的には、例えば図１７に示すように、第一の製造システムは、ロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）１６１、ｐ層成膜反応室１６２、ｉ層成膜反応室１６３、ｎ層成膜反応室１６４、及びアンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）１６６が連続して直線状に配置された第一成膜装置と、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７１及びｐｉｎ層成膜反応室１７２が配置された第二成膜装置とを含む。
この第一の製造システムにおいては、最初に、基板がロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）１６１に搬入かつ配置され、その内部の圧力が減圧される。
引き続き、減圧雰囲気が維持されたまま、ｐ層成膜反応室１６２において第一光電変換ユニット１０３のｐ型半導体層１３１が形成され、ｉ層成膜反応室１６３においてｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）１３２が形成され、ｎ層成膜反応室１６４においてｎ型半導体層１３３が形成される。
第一光電変換ユニット１０３が形成された基板は、アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）１６６に搬出される。アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）１６６においては、減圧雰囲気が大気雰囲気に戻され、基板は、アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）１６６から搬出される。
このように第一成膜装置において処理された基板は、大気に曝されて、第二成膜装置に搬送される。
第一光電変換ユニット１０３が形成された基板は、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７１に搬入され、かつ、配置され、その内部の圧力が減圧される。
ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７１は、基板が搬入された後に内部圧力を減圧したり、基板を搬出する際に減圧雰囲気を大気雰囲気に戻したりする。
このロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７１を介して、基板は、ｐｉｎ層成膜反応室１７２に搬入される。第一光電変換ユニット１０３のｎ型半導体層１３３上に、第二光電変換ユニット１０４のｐ型半導体層１４１、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）１４２、及びｎ型半導体層１４３、が同じ反応室内、即ち、ｐｉｎ層成膜反応室１７２内で順次形成される。【０００７】
この第一の製造システムの図１７に示すＧ地点においては、図１６Ａに示すように、透明導電膜１０２が成膜された絶縁性透明基板１０１が準備される。
また、図１７に示すＨ地点においては、図１６Ｂに示すように、絶縁性透明基板１０１の上に成膜された透明導電膜１０２上に、第一光電変換ユニット１０３が設けられた光電変換装置の第一中間品１００ａが形成される。
そして、図１７に示すＩ地点において、図１６Ｃに示すように、第一光電変換ユニット１０３上に、第二光電変換ユニット１０４が設けられた光電変換装置の第二中間品１００ｂが形成される。
図１７において、インライン型の第一成膜装置は、２つの基板を同時に処理するように構成されている。ｉ層成膜反応室１６３は４つの反応室１６３ａ〜１６３ｄにより構成されている。
また、図１７において、バッチ型の第二成膜装置は、６つの基板を同時に処理するように構成されている。【０００８】
一方、第二の製造システムにおいては、図１７に示した同様の第一成膜装置を用いて、第一光電変換ユニット１０３が形成される。
第一光電変換ユニット１０３が形成された後、第二光電変換ユニット１０４の各層を形成するための専用の成膜反応室を複数用いて第二光電変換ユニット１０４を形成する、いわゆる枚葉型の第二成膜装置を用いて第二光電変換ユニット１０４を形成する。
具体的には、例えば図１８に示すように、第二の製造システムは、図１７と同様の構成を有する第一成膜装置と、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７３，ｐ層成膜反応室１７４、ｉ層成膜反応室１７５、ｎ層成膜反応室１７６，及び中間室１７７が配置された第二成膜装置とを含む。
この第二の製造システムにおいては、上述したように第一の製造システムと同様に第一成膜装置によって、基板上に第一光電変換ユニット１０３が形成され、この基板は、アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）１６６から搬出される。
このように第一成膜装置において処理された基板は、大気に曝されて、第二成膜装置に搬送される。
第一光電変換ユニット１０３が形成された基板は、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７３に搬入され、かつ、配置され、その内部の圧力が減圧される。
ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７３は、基板が搬入された後に内部圧力を減圧したり、基板を搬出する際に減圧雰囲気を大気雰囲気に戻したりする。
このロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）１７３を介して、基板は、中間室１７７に搬入される。また、中間室１７７とｐ層成膜反応室１７４との間、中間室１７７とｉ層成膜反応室１７５との間、中間室１７７とｎ層成膜反応室１７６との間を搬送される。
ｐ層成膜反応室１７４においては、第二光電変換ユニット１０４のｐ型半導体層１４１が第一光電変換ユニット１０３のｎ型半導体層１３３上に形成される。
ｉ層成膜反応室１７５においては、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）１４２が形成される。
ｎ層成膜反応室１７６においては、ｎ型半導体層１４３が形成される。
このように反応室１７４，１７５，１７６の各々においては、ｐ型半導体層１４１、ｉ型シリコン層１４２、及びｎ型半導体層１４３のうちの一つの層が一枚の基板に形成される。
また、中間室１７７に設けられた搬送装置（不図示）は、ｐ型半導体層１４１、ｉ型シリコン層１４２、及びｎ型半導体層１４３を積層するために、反応室１７４，１７５，１７６の各々に基板を搬送したり、反応室１７４，１７５，１７６の各々から基板を搬出したりする。【０００９】
この第二の製造システムの図１８に示すＪ地点においては、図１６Ａに示すように、透明導電膜１０２が成膜された絶縁性透明基板１０１が準備される。
また、図１８に示すＫ地点においては、図１６Ｂに示すように、絶縁性透明基板１０１の上に成膜された透明導電膜１０２上に、第一光電変換ユニット１０３が設けられた光電変換装置の第一中間品１００ａが形成される。
そして、図１８に示すＬ地点において、図１６Ｃに示すように、第一光電変換ユニット１０３上に、第二光電変換ユニット１０４が設けられた光電変換装置の第二中間品１００ｂが形成される。
図１８において、インライン型の第一成膜装置は、各反応室で２つの基板を同時に処理するように構成されている。ｉ層成膜反応室１６３は４つの反応室１６３ａ〜１６３ｄにより構成されている。
また、図１８において、枚葉型の第二成膜装置におけるｉ層成膜反応室１７５は、５つの反応室１７５ａ〜１７５ｅにより構成されている。従って、第二成膜装置は、成膜時間の長いｉ層を同時に５つの基板に成膜することで、タクトタイムを短縮している。
なお、図１８には、ｐ層、ｉ層、ｎ層の各々を、個別のチャンバ１７３〜１７６において成膜する例が示されているが、個別のチャンバ１７３〜１７６の各々において、ｐ層、ｉ層、ｎ層を連続して成膜する方式を採用してもよい。
枚葉式の成膜装置では、設置面積が大きくなり、ｉ層成膜反応室の数が増やせない場合があった。この場合、各々の反応室でｐ、ｉ、ｎ層を成膜することで、実質的にｉ層成膜反応室の数を増やすことができる。【００１０】
このような製造方法においては、非晶質光電変換層であるｉ層は２０００〜３０００Åの膜厚を有し、専用の反応室で生産可能である。また、ｐ、ｉ、ｎ層毎に専用の反応室を使用することから、ｐ層不純物のｉ層への拡散又は残留不純物がｐ、ｎ層へ混入に起因する接合の乱れが生ずることなく、ｐｉｎ接合構造において良好な不純物プロファイルを得ることができる。
一方、結晶質光電変換層であるｉ層の膜厚は、１５０００〜２５０００Åと非晶質光電変換層に比して一桁厚い膜厚が要求されることから、生産性を上げるためにバッチ式又は枚葉式の反応室内に複数枚の基板を並べて同時処理することが有利である。【００１１】
しかしながら、この結晶質光電変換層のｐ、ｉ、ｎ層を同じ反応室内で成膜する場合には、同じの反応室内において処理するゆえに、ｐ層不純物のｉ層への拡散又は残留不純物のｐ、ｎ層への混入に起因する接合の乱れが生じることが問題となる。
残留不純物のｐ、ｎ層への混入とは、同じチャンバ内で、ｐ層用不純物（ドーパント）ガス、ｎ層用不純物（ドーパント）ガスの両方を使用することに起因して、チャンバ内に残留した不純物（ドーパント）ガスの成分が、他の層に混入することを指す。
例えば、同じチャンバにおいて、基板上にｎ層を形成した後に、次の基板上にｐ層を形成する場合、ｎ層の不純物が残留し、次の基板のｐ層に混入する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３５８９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、透明導電膜付きの絶縁性透明基板上にｐｉｎ型の第一光電変換ユニット及び第二光電変換ユニットが順に積層され、少なくとも第二光電変換ユニットを構成するｉ層が結晶質のシリコン系薄膜を含む光電変換装置において、第二光電変換ユニットを構成するｐ層へのｎ層不純物の拡散、ｉ層へのｐ層不純物の過剰な拡散、第二光電変換ユニットを構成するｉ層へのｎ層不純物の拡散、又はｎ層残留不純物のｐ−ｉ接合面への混入に起因する接合の乱れがなく、良好な発電性能を有する光電変換装置の製造方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、良好な発電性能を有する光電変換装置を提供することを第二の目的とする。
さらに、第二光電変換ユニットを構成するｐ層へのｎ層不純物の拡散、ｉ層へのｐ層不純物の過剰な拡散、第二光電変換ユニットを構成するｉ層へのｎ層不純物の拡散、又はｎ層残留不純物のｐ−ｉ接合面への混入に起因する接合の乱れがなく、良好な発電性能を有する光電変換装置を作製できる製造システムを提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法は、第一光電変換ユニットを構成する第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、及び第１のｎ型半導体層と、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層とをそれぞれ異なる減圧室内で連続して形成し、前記第２のｐ型半導体層を大気雰囲気（空気雰囲気）に暴露させ、前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層上に、前記第二光電変換ユニットを構成する第２のｉ型半導体層及び第２のｎ型半導体層を同じ減圧室内で形成する。【００１５】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法においては、前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが好ましい。【００１６】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法においては、前記第２のｐ型半導体層を前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝す際には、水素ガスを用いることが好ましい。【００１７】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法においては、前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記第２のｐ型半導体層に混入されるドーパントガスが存在した雰囲気で、前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが好ましい。【００１８】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法においては、前記第１のｎ型半導体層として、結晶質のシリコン系薄膜を形成することが好ましい。【００１９】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法においては、前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成した後に、第３のｐ型半導体層を形成することが好ましい。【００２０】
本発明の第２態様の光電変換装置は、上記の光電変換装置の製造方法により形成されている。【００２１】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムは、第一光電変換ユニットを構成する第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、及び第１のｎ型半導体層と、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層とを各々形成し、減圧雰囲気を維持するように接続された複数のプラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置と、前記第２のｐ型半導体層が形成された前記基板を大気雰囲気（空気雰囲気）に搬出する搬出装置と、前記大気雰囲気に搬出された前記基板を収容し、前記第二光電変換ユニットを構成する第２のｉ型半導体層及び第２のｎ型半導体層を減圧雰囲気で形成するプラズマＣＶＤ反応室を含む第二成膜装置とを含む。【００２２】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第二成膜装置は、前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記大気雰囲気に暴露された前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが好ましい。【００２３】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第二成膜装置は、水素ガスを導入するガス導入部を有し、前記ガス導入部によって導入された前記水素ガスを用いて、前記第２のｐ型半導体層は、前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝されることが好ましい。【００２４】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成する前記プラズマＣＶＤ反応室内で、前記第２のｐ型半導体層は前記水素ラジカルを含む前記プラズマに曝されることが好ましい。【００２５】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第２のｉ型半導体層を形成する前に、前記第２のｐ型半導体層に混入されるドーパントガスの存在した雰囲気で、前記第２のｐ型半導体層を水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが好ましい。【００２６】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第一成膜装置は、前記第１のｎ型半導体層として、結晶質のシリコン系薄膜を形成することが好ましい。【００２７】
本発明の第３態様の光電変換装置の製造システムにおいては、前記第２のｉ型半導体層及び前記第２のｎ型半導体層を形成した後に、第３のｐ型半導体層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光電変換装置の製造方法によれば、第一光電変換ユニットの第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、第１のｎ型半導体層、又は第二光電変換ユニットの第２のｉ型半導体層が形成されるプラズマＣＶＤ反応室と、第二光電変換ユニットの第２のｐ型半導体層が形成されるプラズマＣＶＤ反応室とが異なるので、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層へのｎ型不純物の拡散、第２のｉ型半導体層へのｐ型不純物の過剰な拡散を抑制できる。また、第２のｐ型半導体層を形成した後、すぐに第２のｉ型半導体層を形成しないので、ｐ−ｉ接合の制御が容易になる。
また、第二光電変換ユニットのｐ型半導体層が大気雰囲気に露呈されることで、ｐ型半導体層の表面にＯＨが付いたり、ｐ層表面の一部が酸化したりすることで結晶核が発生し、結晶質のシリコン系薄膜からなる第二光電変換ユニットのｉ型半導体層の結晶化率が上がる。【００２９】
また、本発明の光電変換装置によれば、上記光電変換装置の製造方法により形成されるので、ｐｉｎ接合構造において良好な不純物プロファイルが得られる。従って、接合の乱れが無く、薄膜光電変換装置として良好な性能を得ることができる。【００３０】
さらに、本発明の光電変換装置の製造システムによれば、第一光電変換ユニットの第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層、及び第１のｎ型半導体層、及び第二光電変換ユニットの第２のｐ型半導体層は第一成膜装置でおいて成膜され、また、第二光電変換ユニットの第２のｉ型半導体層及び第２のｎ型半導体層は第二成膜装置で成膜される。これによって、第二光電変換ユニットを構成する第２のｐ型半導体層へのｎ型不純物の拡散、第２のｉ型半導体層へのｐ型不純物の過剰な拡散を抑制できる。また、第２のｐ型半導体層を形成した後、すぐに第２のｉ型半導体層を形成しないので、ｐ−ｉ接合の制御が容易になる。従って、良好な性能を有する光電変換装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図１Ｂ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図１Ｃ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図２】本発明に係る光電変換装置の層構成の一例を示す断面図。
【図３】本発明に係る光電変換装置を製造する第一製造システムを示す概略図。
【図４】本発明に係る光電変換装置を製造する第二製造システムを示す概略図。
【図５】実験例１〜実験例６の光電変換装置について、電流密度と電圧との関係を示す図。
【図６】実験例１〜実験例６の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と光電変換効率との関係を示す図。
【図７】実験例１〜実験例６の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と短絡電流との関係を示す図。
【図８】実験例１〜実験例６の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と開放電圧との関係を示す図。
【図９】実験例１〜実験例６の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と曲線因子との関係を示す図。
【図１０】実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、電流密度と電圧との関係を示す図。
【図１１】実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と光電変換効率との関係を示す図。
【図１２】実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と短絡電流との関係を示す図。
【図１３】実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と開放電圧との関係を示す図。
【図１４】実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、ｐ層の大気露呈時間と曲線因子との関係を示す図。
【図１５】従来の光電変換装置の一例を示す断面図。
【図１６Ａ】従来の光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図１６Ｂ】従来の光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図１６Ｃ】従来の光電変換装置の製造方法を説明する断面図。
【図１７】従来の光電変換装置を製造する製造システムの一例を示す概略図。
【図１８】従来の光電変換装置を製造する製造システムの一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下では、本発明に係る光電変換装置の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の実施形態においては、アモルファスシリコン型の光電変換装置である第一光電変換ユニットと、微結晶シリコン型の光電変換装置である第二光電変換ユニットとが積層して構成されたタンデム型の光電変換装置について述べる。
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明である光電変換装置の製造方法を説明する断面図であり、図２は、この光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【００３３】
まず、図２に示すように、本発明の製造方法によって製造される光電変換装置１０においては、光透過性を有する絶縁性の基板１の第１面１ａ（表面）上に、ｐｉｎ型の第一光電変換ユニット３と第二光電変換ユニット４とがこの順に重ねて形成され、さらに、第二光電変換ユニット４の上に、裏面電極５が形成されている。
【００３４】
基板１は、例えば、ガラス，透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ、耐久性のある絶縁材料からなる。
この基板１は、透明導電膜２を備えている。
透明導電膜２の材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の光透過性を有する金属酸化物が挙げられる。透明導電膜２は、真空蒸着法又はスパッタ法によって基板１上に形成される。
この光電変換装置１０においては、図２において白抜き矢印で示すように、基板１の第２面１ｂに太陽光Ｓが入射する。
【００３５】
また、第一光電変換ユニット３は、ｐ型半導体層（ｐ層、第１のｐ型半導体層）３１、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層、第１のｉ型半導体層）３２、ｎ型半導体層（ｎ層、第１のｎ型半導体層）３３とが積層されたｐｉｎ構造を有している。
すなわち、ｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を、この順に積層することにより第一光電変換ユニット３は形成されている。
この第一光電変換ユニット３は、アモルファス（非晶質）シリコン系材料によって構成されている。
第一光電変換ユニット３においては、ｐ層３１の厚さが例えば９０Å、ｉ層３２の厚さが例えば２５００Å、ｎ層３３の厚さが例えば３００Åである。
第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を形成するプラズマＣＶＤ反応室は、各々異なる。
なお、第一光電変換ユニット３においては、ｐ層３１及びｉ層３２をアモルファスシリコンで形成し、ｎ層３３を結晶質を含むアモルファスシリコン（いわゆるマイクロクリスタルシリコン）で形成することができる。
【００３６】
また、第二光電変換ユニット４は、ｐ型半導体層（ｐ層、第２のｐ型半導体層）４１、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層、第２のｉ型半導体層）４２、ｎ型半導体層（ｎ層、第２のｎ型半導体層）４３とが積層されたｐｉｎ構造を有している。
すなわち、ｐ層４１、ｉ層４２、ｎ層４３を、この順に積層することにより第二光電変換ユニット４は形成されている。
この第二光電変換ユニット４は、結晶質を含むシリコン系材料によって構成されている。
第二光電変換ユニット４においては、ｐ層４１の厚さが例えば１００Å、ｉ層４２の厚さが例えば１５０００Å、ｎ層４３の厚さが例えば１５０Åである。
第二光電変換ユニット４においては、ｐ層４１を形成するプラズマＣＶＤ反応室と、ｉ層４２及びｎ層４３を形成するプラズマＣＶＤ反応室とは異なる。ｉ層４２及びｎ層４３は、同じプラズマＣＶＤ反応室内で形成される。
【００３７】
裏面電極５は、Ａｇ（銀），Ａｌ（アルミニウム）等の導電性の光反射膜によって構成されていればよい。
この裏面電極５は、例えばスパッタ法又は蒸着法により形成することができる。
また、裏面電極５としては、第二光電変換ユニット４のｎ型半導体層（ｎ層）４３と裏面電極５との間に、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，ＺｎＯ等の導電性酸化物からなる層が形成された積層構造を採用してもよい。
【００３８】
次に、上記構成を有する光電変換装置１０を製造するための製造方法を説明する。
まず、図１Ａに示すように、透明導電膜２が成膜された絶縁性透明基板１を準備する。
次いで、図１Ｂに示すように、絶縁性透明基板１の上に成膜された透明導電膜２上に、ｐ型半導体層３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２、ｎ型半導体層３３、及びｐ型半導体層４１を形成する。
ここで、ｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３、及びｐ層４１を形成するプラズマＣＶＤ反応室は、各々異なる。
すなわち、第一光電変換ユニット３のｎ型半導体層３３上に、第二光電変換ユニット４を構成するｐ型半導体層４１が設けられた光電変換装置の第一中間品１０ａが形成される。
【００３９】
ｐ型半導体層３１は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍの条件で、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のｐ層３１を成膜することができる。
また、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍの条件で、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のｉ層を成膜することができる。
さらに、ｎ型半導体層３３は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａ、反応ガスの流量は、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍの条件で、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のｎ層を成膜することができる。
さらに、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が５００〜１２００Ｐａ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍの条件で、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）のｐ層を成膜することができる。
【００４０】
引き続き、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１を大気中に露呈させた後、図１Ｃに示すように、大気中に露呈されたｐ型半導体層４１上に、第二光電変換ユニット４を構成するｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２、ｎ型半導体層４３、を同じプラズマＣＶＤ反応室内で形成する。
すなわち、第一光電変換ユニット３上に、第二光電変換ユニット４が設けられた光電変換装置の第二中間品１０ｂが形成される。
そして、第二光電変換ユニット４のｎ型半導体層４３上に、裏面電極５を形成することにより、図２に示すような光電変換装置１０が得られる。
【００４１】
ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２は、ｎ型半導体層４３を形成する反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が５００〜１２００Ｐａ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、の条件で、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）のｉ層を成膜することができる。
ｎ型半導体層４３は、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２を形成する反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法により形成される。
例えば、基板温度が１７０〜２００℃、電源周波数が１３．５６ＭＨｚ、反応室内圧力が５００〜１２００Ｐａ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍの条件で、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）のｎ層を成膜することができる。
【００４２】
次に、この光電変換装置１０を製造するシステムを図面に基づいて説明する。
本発明に係る光電変換装置の製造システムは、第一製造システムと、第二製造システムとに分けることができる。
【００４３】
第一製造システムは、いわゆるインライン型の第一成膜装置と、第二光電変換ユニットのｐ層を大気中（空気中）に露呈させる暴露装置と、いわゆるバッチ型の第二成膜装置とが順に配置された構成を有する。
インライン型の第一成膜装置は、チャンバと呼ばれる複数の成膜反応室が直線状に連結して配置された構成を有する。
この第一成膜装置においては、第一光電変換ユニット３におけるｐ型半導体層３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２、ｎ型半導体層３３、及び第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１の各層が別々に形成される。
第二成膜装置においては、第二光電変換ユニット４におけるｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２及びｎ型半導体層４３の各層が、複数の基板に対して同時に、同じ成膜反応室内で形成される。
【００４４】
また、第二製造システムは、いわゆるインライン型の第一成膜装置と、第二光電変換ユニットのｐ層を大気中（空気中）に露呈させる暴露装置と、いわゆる枚葉型の第二成膜装置とが順に配置された構成を有する。
第二製造システムにおける第一成膜装置及び暴露装置は、第一製造システムにおける第一成膜装置及び暴露装置と同じ構成を有する。
第二成膜装置においては、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２及びｎ型半導体層４３を形成するための専用の成膜反応室を複数用いて第二光電変換ユニット１０４が形成される。
【００４５】
（第一製造システム）
まず、本発明に係る光電変換装置の第一製造システムを図３に示す。
第一製造システムは、図３に示すように、第一成膜装置６０と、第二成膜装置７０Ａと、第一成膜装置６０で処理した基板を大気（空気）に曝した後に第二成膜装置７０Ａへ移動する暴露装置８０Ａとから構成される。
第一製造システムにおける第一成膜装置６０には、基板が最初に搬入され、内部圧力を減圧するロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１が配置されている。
なお、ロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１の後段に、成膜プロセスに応じて、基板温度を一定温度まで加熱する加熱チャンバを設けても良い。
引き続き第一光電変換ユニット３のｐ型半導体層３１を形成するｐ層成膜反応室（減圧室）６２、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２を形成するｉ層成膜反応室（減圧室）６３、ｎ型半導体層３３を形成するｎ層成膜反応室（減圧室）６４、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１を形成するｐ層成膜反応室（減圧室）６５が連続して直線状に配置されている。
最後に、減圧雰囲気を大気雰囲気に戻して基板を搬出するアンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ、搬出装置）６６がｐ層成膜反応室６５に接続されている。
これにより、ロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１、ｐ層成膜反応室６２、ｉ層成膜反応室６３、ｎ層成膜反応室６４、ｐ層成膜反応室６５、アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）６６の間は、減圧雰囲気を維持して基板を搬送することができる。
この際、図３に示すＡ地点においては、図１Ａに示すように、透明導電膜２が成膜された絶縁性透明基板１が準備される。
また、図３に示すＢ地点においては、図１Ｂに示すように、透明導電膜２上に、第一光電変換ユニット３のｐ型半導体層３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２、及びｎ型半導体層３３と、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１が設けられた光電変換装置の第一中間品１０ａが形成される。
【００４６】
また、第一製造システムにおける暴露装置８０Ａは、大気雰囲気（空気雰囲気）において、ｐ型半導体層４１の表面が露出している第一中間品１０ａを一時的に載置したり或いは保管したりするために用いる棚である。また、暴露装置８０Ａは、複数の第一中間品１０ａを一つの纏まりとして取り扱うために用いる基板収容カセットでもよい。また、暴露装置８０Ａは、第一成膜装置６０から第二成膜装置７０Ａに向けて第一中間品１０ａを大気雰囲気において搬送する搬送機構（大気搬送機構）を有してもよい。また、第一製造システムがクリーンルームにおいて稼動している場合には、湿度、温度、或いは単位体積あたりのパーティクル量等が制御されたクリーンルーム内の空気雰囲気において、暴露装置８０Ａは第一中間品１０ａを暴露させている。
【００４７】
また、第一製造システムにおける第二成膜装置７０Ａは、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７１とｉｎ層成膜反応室７２とを有する。
ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７１は、第一成膜装置６０で処理された光電変換装置の第一中間品１０ａを搬入し、基板が搬入された後に内部圧力を減圧したり、基板を搬出する際に減圧雰囲気を大気雰囲気に戻したりする。
ｉｎ層成膜反応室７２は、ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７１に続いて接続されている。
ｉｎ層成膜反応室７２においては、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１上に、第二光電変換ユニット４のｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２及びｎ型半導体層４３が順次に同じ反応室内で形成される。
また、この成膜処理は複数の基板に対して同時に行われる。
この際、図３に示すＣ地点において、図１Ｃに示すように、第一光電変換ユニット３上に、第二光電変換ユニット４が設けられた光電変換装置の第二中間品１０ｂが形成される。
【００４８】
また、図３に示すように、インライン型の第一成膜装置６０においては、２つの基板に対して同時に成膜処理が行われ、ｉ層成膜反応室６３は４つの反応室６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄによって構成されている。
また、図３において、バッチ型の第二成膜装置７０Ａは、６つの基板を同時に処理するように構成されている。
【００４９】
（第二製造システム）
次に、本発明に係る光電変換装置の第二製造システムを図４に示す。
第二製造システムは、図４に示すように、第一成膜装置６０と、第二成膜装置７０Ｂと、第一成膜装置６０で処理した基板を大気（空気）に曝した後に第二成膜装置７０Ｂへ移動する暴露装置８０Ｂとから構成される。
第二製造システムにおける第一成膜装置６０は、第一製造システムにおける第一成膜装置６０と同様に、基板が搬入された後に内部圧力を減圧するロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１を有する。
なお、ロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１の後段に、プロセスに応じて、基板温度を一定温度まで加熱する加熱チャンバを設けても良い。
引き続き第一光電変換ユニット３のｐ型半導体層３１を形成するｐ層成膜反応室６２、同ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２を形成するｉ層成膜反応室６３、同ｎ型半導体層３３を形成するｎ層成膜反応室６４、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１を形成するｐ層成膜反応室６５が連続して直線状に配置されている。
最後に、減圧雰囲気を大気雰囲気に戻して基板を搬出するアンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）６６がｐ層成膜反応室６５に接続されている。
これにより、ロード室（Ｌ：Ｌｏｒｄ）６１、ｐ層成膜反応室６２、ｉ層成膜反応室６３、ｎ層成膜反応室６４、ｐ層成膜反応室６５、アンロード室（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）６６の間は、減圧雰囲気を維持して基板を搬送することができる。
この際、図４に示すＤ地点において、図１Ａに示すように、透明導電膜２が成膜された絶縁性透明基板１が準備される。
また、図４に示すＥ地点においては、図１Ｂに示すように、透明導電膜２上に第一光電変換ユニット３のｐ型半導体層３１、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）３２、及びｎ型半導体層３３と、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１の各層が設けられた光電変換装置の第一中間品１０ａが形成される。
【００５０】
また、第二製造システムにおける暴露装置８０Ｂの構成は、第一製造システムにおける暴露装置８０Ａと同じである。また、暴露装置８０Ｂは、第一成膜装置６０から第二成膜装置７０Ｂに向けて第一中間品１０ａを大気雰囲気において搬送する搬送機構（大気搬送機構）を有してもよい。
【００５１】
また、第二製造システムにおける第二成膜装置７０Ｂは、環状に配置されたロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７３，ｉ層成膜反応室７４，ｎ層成膜反応室７５，及び中間室７７を有する。
ロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７３は、第一成膜装置６０で処理された光電変換装置の第一中間品１０ａが搬入された後に内部圧力を減圧したり、基板を搬出する際に減圧雰囲気を大気雰囲気に戻したりする。
引き続き、このロード・アンロード室（Ｌ／ＵＬ）７３を介して、基板は、中間室７７に搬入される。また、中間室７７とｐ層成膜反応室７４との間、中間室７７とｉ層成膜反応室７５との間、中間室７７とｎ層成膜反応室７６との間を搬送される。
ｉ層成膜反応室７４においては、第二光電変換ユニット４のｐ型半導体層４１上に、第二光電変換ユニット４のｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２が形成される。
ｎ層成膜反応室７５においては、ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２上に、ｎ型半導体層４３が形成される。
ｉ層成膜反応室７４及びｎ層成膜反応室７５の各々においては、ｉ型シリコン層４２、及びｎ型半導体層４３のうちの一つの層が一枚の基板に形成される。
また、中間室７７に設けられた搬送装置（不図示）は、ｉ型シリコン層４２及びｎ型半導体層４３を積層するために、反応室７３，７４の各々に基板を搬送したり、反応室１７４，１７５，１７６の各々から基板を搬出したりする。
なお、第二成膜装置７０Ｂは、成膜プロセスに応じて、基板温度を一定温度まで加熱する加熱チャンバを有しても良い。
この際、図４に示すＦ地点において、図１Ｃに示すように、第一光電変換ユニット３上に第二光電変換ユニット４が設けられた光電変換装置の第二中間品１０ｂが形成される。
【００５２】
また、図４において、インライン型の第一成膜装置６０においては、２つの基板に対して同時に成膜処理が行われ、ｉ層成膜反応室６３は４つの反応室６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄによって構成されている。
また、図４において、枚葉型の第二成膜装置７０Ｂにおいては、７つの基板が同時に各反応室において処理される。
そして、図４において、ｉ層成膜反応室７４は６つの反応室７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆによって構成されている。
第二光電変換ユニット４を構成するｉ型シリコン層４２は、ｎ型半導体層４３に比べて膜厚が大きいため、ｎ型半導体層４３を形成する場合よりも成膜時間が長い。
そのため、ｉ層成膜反応室７４の反応室の個数に依存して、光電変換装置を生産するスループットが決まる。
上記のように枚葉型の第二成膜装置７０Ｂにおいては、ｉ層成膜反応室７４が６つの反応室を有することにより、複数の基板に対して同時にｉ型シリコン層４２を形成することが可能となり、スループットが向上する。
【００５３】
以上のような光電変換装置の製造方法によれば、第一成膜装置６０において非晶質光電変換装置である第一光電変換ユニット３のｐ層、ｉ層、ｎ層の上に結晶質光電変換装置である第二光電変換ユニット４のｐ層を形成している。また、第二成膜装置７０Ａ、７０Ｂにおいて第二光電変換ユニット４のｉ層、ｎ層を形成している。これによって、第二光電変換ユニット４のｉ層の結晶化率分布のコントロールを容易にすることができる。
【００５４】
また、本発明においては、大気中に露呈されたｐ型半導体層４１上に、第二光電変換ユニット４を構成するｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２、ｎ型半導体層４３を形成する際、このｉ層４２を形成する前に、大気中に露呈された第二光電変換ユニット４のｐ層４１を、水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが望ましい（水素ラジカルプラズマ処理）。
【００５５】
水素ラジカルプラズマ処理として、水素ラジカルプラズマ処理室を予め準備し、第二光電変換ユニット４のｐ層４１が形成された基板をこのプラズマ処理室に搬送し、ｐ層４１をプラズマに曝す方法が挙げられる。また、水素ラジカルプラズマ処理の後には、第二光電変換ユニット４を構成するｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）４２及びｎ型半導体層４３が個別の反応室で成膜される。
一方、水素ラジカルプラズマ処理として、水素ラジカルプラズマ処理と、第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３を形成する処理とを連続して同じ反応室内において行なってもよい。
【００５６】
ここで、第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３を形成する処理と水素ラジカルプラズマ処理と連続して同じ処理室内で行なう場合、ｉ層４２を形成する前に、反応室の内壁を、水素ラジカルを含むプラズマに曝すことにより、前回のｎ層４３を成膜する際に導入された残留不純物ガスＰＨ３を分解して除去することが可能である。
したがって、第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３の成膜工程を同じ処理室内で繰り返して行なった場合であっても、良好な不純物プロファイルが得られ、良好な発電効率の積層薄膜光電変換装置を得ることができる。
【００５７】
また、第二光電変換ユニット４のｐ層４１に対して施す水素ラジカルプラズマ処理においては、プロセスガスとしてＨ２ガス（水素ガス）を用いると望ましい。
すなわち、水素ラジカルプラズマを生成するには、Ｈ２を処理室内に流入させた状態で、処理室内の電極間に、例えば１３．５ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ等の高周波を印加することにより有効にプラズマを生成することができる。
また、上述した第二成膜装置７０Ａ，７０Ｂにおいては、水素ラジカルプラズマ処理に用いるＨ２ガスを処理室（反応室）内に供給するガスボックス（ガス導入部）及びガスライン（ガス導入部）が設けられている。また、処理室には、マスフローコントローラ（ガス導入部）が接続されており、ガスボックス及びガスラインを通じて供給されたＨ２ガスの流量が制御され、制御された流量のガスが処理室内に供給される。
【００５８】
このように水素ラジカルプラズマ処理を施すと、Ｏラジカルに比して穏やかな反応が生じるため、下層にダメージを与えることなく、第二光電変換ユニット４のｐ層４１の表面を活性させる効果がある。
したがって、第二光電変換ユニット４のｐ層４１の表面を活性化させることが可能となり、その上に積層される第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３の結晶を有効に生成することができる。大面積の基板に第二光電変換ユニット４を形成する場合であっても、均一な結晶化率分布を得ることが可能となる。
【００５９】
また、第一光電変換ユニット３のｎ層３３と第二光電変換ユニット４のｐ層４１としては、非晶質のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が分散された層でも、非晶質のアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が分散された層でもよい。
しかし、基板の大面積化の際に必要とされる均一な結晶化分布率、即ち、結晶質光電変換層のｉ層とｎ層の結晶成長核の生成による均一な結晶化分布率を得るためには、非晶質のアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が分散された層を採用することが好ましい。
【００６０】
このように、非晶質のアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が分散された層は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）半導体層よりも低い屈折率が得られるように調整することが可能である。
そこで、この層を波長選択反射膜として機能させ、短波長光をトップセル側に閉じ込めることによって変換効率を向上させることが可能である。
また、この光を閉じ込める効果の有無に拠らず、非晶質のアモルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が分散された層は、水素ラジカルプラズマ処理によって第二光電変換ユニット４のｉ層４２とｎ層４３の結晶成長核の生成を有効に働かせ、大面積の基板においても均一な結晶化率分布を得ることが可能となる。
【００６１】
また、本発明においては、第一光電変換ユニット３を構成するｎ層３３として、結晶質のシリコン系薄膜を形成してもよい。
すなわち、アモルファスシリコンの第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｉ層３２の上に、マイクロクリスタルシリコンのｎ層３３及びマイクロクリスタルシリコンの第二光電変換ユニット４のｐ層４１を形成する。
この際、非晶質の第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｐ層３１の上に形成される非晶質のｉ層３２、ｉ層３２の上に形成される結晶質のｎ層３３、および、ｎ層３３の上に形成される第二光電変換ユニット４のｐ層４１は、大気開放することなく連続して形成することが望ましい。
【００６２】
特に、第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｉ層３２、及びｎ層３３を形成した後に大気開放し、別の反応室で第二光電変換ユニット４のｐ層４１、ｉ層４２、ｎ層４３を形成する方法では、基板を大気開放し放置する時間、温度、雰囲気等に起因して、第一光電変換ユニット３のｉ層３２が劣化し、素子性能が低下してしまう。
したがって、第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｉ層３２を形成した後、大気開放することなく連続して結晶質のｎ層３３、及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１を形成する。
【００６３】
このように、結晶質のｎ層３３、及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１を形成した基板を、個別の反応室又は同じ反応室において水素ラジカルプラズマ処理を行い、表面を活性化させて結晶核を生成し、引き続いて結晶質の第二光電変換ユニット４のｉ層４２、ｎ層４３を積層することにより、良好な発電効率の積層薄膜光電変換装置を得ることができる。
なお、図４には、第二光電変換ユニット４のｉ層、ｎ層の各々を、個別のチャンバ７４，７５において成膜する例が示されているが、個別のチャンバ７４，７５の各々において、ｉ層、ｎ層を連続して成膜する方式を採用してもよい。
【００６４】
（実験例）
次に、本発明に係る光電変換装置の製造方法より製造された光電変換装置について、以下のような実験を行なった。
各実験例により製造した光電変換装置及びその製造条件は、次のとおりである。
以下に述べる何れの実験例においては、１１００ｍｍ×１４００ｍｍの大きさを有する基板を用いて、光電変換装置は製造されている。
【００６５】
（１）以下に示す実験例においては、第二光電変換ユニットのｐ層が大気雰囲気に暴露される時間と光電変換特性との関係について評価した。
（実験例１）
実験例１においては、基板上に第一光電変換ユニットとして非晶質のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系薄膜からなるｐ層とｉ層を形成し、ｉ層の上に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んだｎ層を形成し、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んだｐ層を形成した。これらの層は真空雰囲気中で連続して形成され、かつ、これらの層を形成する反応室は、各々に異ならせた。その後、第二光電変換ユニットのｐ層を大気中に暴露し、第二光電変換ユニットのｐ層に対して水素ラジカルプラズマ処理を施した。その後、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなるｉ層、ｎ層を形成した。
【００６６】
実験例１において、第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層をプラズマＣＶＤ法により成膜した。第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層を成膜する反応室は、各々異ならせた。一方、第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を、同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法により成膜した。
第一光電変換ユニットのｐ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が８０Ｐａ、Ｅ／Ｓ（基板と対向電極との間の距離）が２０ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１５０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が４７０ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が４５ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が３００ｓｃｃｍの条件で、８０Åの膜厚に成膜した。
また、バッファ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が６０Ｐａ、Ｅ／Ｓが１７ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１５０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が１５００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が２００ｓｃｃｍから０ｓｃｃｍになる条件で、６０Åの膜厚に成膜した。
【００６７】
また、第一光電変換ユニットのｉ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が４０Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍの条件で、１８００Åの膜厚に成膜した。
さらに、第一光電変換ユニットのｎ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が１０００Ｗ、反応室内圧力が８００Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が２０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が１５ｓｃｃｍの条件で、１００Åの膜厚に成膜した。
【００６８】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が７５０Ｗ、反応室内圧力が１２００Ｐａ、Ｅ／Ｓが９ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が３０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が９０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１２ｓｃｃｍの条件で、１５０Åの膜厚に成膜した。
【００６９】
ここで、第二光電変換ユニットのｐ層を、５分間、大気中に暴露させた。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が５５０Ｗ、反応室内圧力が１２００Ｐａ、Ｅ／Ｓが９ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が４５ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が３１５０ｓｃｃｍの条件で、１５０００Åの膜厚に成膜した。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が１０００Ｗ、反応室内圧力が８００Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が２０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が１５ｓｃｃｍの条件で、３００Åの膜厚に成膜した。
【００７０】
（実験例２）
本実験例では、実験例１と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、５分間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、６０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例１と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００７１】
（実験例３）
本実験例では、実験例１と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、２２時間、大気中に暴露させた。
その後、実験例１と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００７２】
（実験例４）
本実験例では、実験例１と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、２２時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、６０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例１と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００７３】
（実験例５）
本実験例では、実験例１と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、８６０時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、６０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例１と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００７４】
（実験例６）
本実験例では、実験例１と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した。
実験例６では、ｐ層を大気雰囲気に暴露する工程及び水素ラジカルプラズマ処理は行わず、その後、実験例１と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００７５】
実験例１〜実験例６で作製した光電変換装置における各層の成膜条件を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2010023948.tif 000003
【００７７】
以上のようにして製造した実験例１〜実験例６の光電変換装置に、ＡＭ（エアマス）１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定し、光電変換効率（η）、短絡電流（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）、Ｉｃ／Ｉａ（ラマン分光分析法による結晶のスペクトル強度／アモルファスのスペクトル強度）を評価した。その結果を表２に示す。
また、実験例１〜実験例６の光電変換装置について、電流密度と電圧との関係を図５に示す。図５は、各実験例を個別に示す特性曲線と、実験例１〜実験例６を纏めて示す特性曲線とを示している。
また、ｐ層を大気雰囲気に暴露する時間と光電変換効率、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦとの関係を図６〜図９にそれぞれ示す。
【００７８】
【表２】
2010023948.tif 000004
【００７９】
表２及び図６〜図９から明らかなように、第二光電変換ユニットのｐ層を大気雰囲気に暴露した実験例１及び実験例３と、ｐ層を大気雰囲気に暴露しなかった実験例６とを比較すると、ｐ層を大気雰囲気に暴露することによって特性が低下することが確認され、暴露時間が長くなるにつれて特性が低下する程度も大きいことがわかる。
一方、実験例１と実験例２とを比較し、実験例３と実験例４とを比較すると、水素ラジカルプラズマ処理を施した実験例２、実験例４とで、その低下が抑えられており、ｐ層を大気雰囲気に暴露しない実験例６とほぼ同等の良好な特性が得られていることがわかる。
特に、実施例５のようにｐ層を８６０時間も暴露した場合であっても、水素ラジカルプラズマ処理を施すことでｐ層を大気雰囲気に暴露しない実験例６とほぼ同等の良好な特性が得られている。
【００８０】
また、電流密度と電圧との関係を示した図５からもわかるように、水素ラジカルプラズマ処理を施すことでより四角形に近い良好な曲線が得られている。
以上のことから、第二光電変換ユニットのｐ層に水素ラジカルプラズマ処理を施すことで、このｐ層を大気中に長時間暴露しても、優れた光電変換特性を有する光電変換装置を製造することができることがわかる。
【００８１】
（２）以下に示す実験例においては、プラズマ処理時間と光電変換特性との関係について評価した。
（実験例７）
実験例７においては、基板上に第一光電変換ユニットとして非晶質のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系薄膜からなるｐ層とｉ層を形成し、ｉ層の上に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んだｎ層を形成し、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んだｐ層を形成した。これらの層は真空雰囲気中で連続して形成され、かつ、これらの層を形成する反応室は、各々に異ならせた。その後、第二光電変換ユニットのｐ層を大気中に暴露し、第二光電変換ユニットのｐ層に対して水素ラジカル含有プラズマ処理を施した。その後、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなるｉ層、ｎ層を形成した。
【００８２】
実験例７において、第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層をプラズマＣＶＤ法により成膜した。第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層、及び第二光電変換ユニットのｐ層を成膜す反応室は、各々異ならせた。一方、第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を、同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法により成膜した。
第一光電変換ユニットのｐ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が８０Ｐａ、Ｅ／Ｓが２０ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１５０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が４７０ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が４５ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が３００ｓｃｃｍの条件で、８０Åの膜厚に成膜した。
また、バッファ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が６０Ｐａ、Ｅ／Ｓが１７ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が１５０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が１５００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が２００ｓｃｃｍから０ｓｃｃｍの条件で、６０Åの膜厚に成膜した。
【００８３】
また、第一光電変換ユニットのｉ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が４０Ｗ、反応室内圧力が４０Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍの条件で、１８００Åの膜厚に成膜した。
さらに、第一光電変換ユニットのｎ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が１０００Ｗ、反応室内圧力が８００Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が２０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が１５ｓｃｃｍの条件で、１００Åの膜厚に成膜した。
【００８４】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が７５０Ｗ、反応室内圧力が１２００Ｐａ、Ｅ／Ｓが９ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が３０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が９０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１２ｓｃｃｍの条件で、１５０Åの膜厚に成膜した。
【００８５】
ここで、第二光電変換ユニットのｐ層を、２４時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、３０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
【００８６】
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が５５０Ｗ、反応室内圧力が１２００Ｐａ、Ｅ／Ｓが９ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が４５ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が３１５０ｓｃｃｍの条件で、の条件で、１５０００Åの膜厚に成膜した。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層を、基板温度が１７０℃、電源出力が１０００Ｗ、反応室内圧力が８００Ｐａ、Ｅ／Ｓが１４ｍｍ、反応ガス流量は、モノシラン（ＳｉＨ４）が２０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２０００ｓｃｃｍ、水素を希釈ガスとして用いたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が１５ｓｃｃｍの条件で、３００Åの膜厚に成膜した。
【００８７】
（実験例８）
本実験例では、実験例６と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、２２時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、６０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例７と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００８８】
（実験例９）
本実験例では、実験例６と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、２４時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、１２０秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例６と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００８９】
（実験例１０）
本実験例では、実験例６と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した後、第二光電変換ユニットのｐ層を、２４時間、大気中に暴露させた。
このｐ層に対して、基板温度が１７０℃、電源出力が５００Ｗ、反応室内圧力が４００Ｐａ、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、の条件で、３００秒間、水素ラジカルプラズマ処理を施した。
その後、実験例７と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００９０】
（実験例１１）
本実験例では、実験例７と同様にして、基板上に第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層及び第二光電変換ユニットのｐ層を形成した。
実験例１１では、ｐ層を大気雰囲気に暴露する工程及び水素ラジカルプラズマ処理は行わず、その後、実験例７と同様にして第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成した。
【００９１】
実験例７〜実験例１１で作製した光電変換装置の、各層の成膜条件を表３に示す。
【００９２】
【表３】
2010023948.tif 000005
【００９３】
以上のようにして製造した実験例７〜実験例１１の光電変換装置に、ＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定し、光電変換効率（η）、短絡電流（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）、Ｉｃ／Ｉａを評価した。その結果を表４に示す。
また、実験例７〜実験例１１の光電変換装置について、電流密度と電圧との関係を図１０に示す。図１０は、各実験例を個別に示す特性曲線と、実験例７〜実験例１１を纏めて示す特性曲線とを示している。
また、水素ラジカルプラズマ処理時間と、光電変換効率、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦとの関係を図１１〜図１４にそれぞれ示す。
【００９４】
【表４】
2010023948.tif 000006
【００９５】
表４及び図１０〜図１４から明らかなように、第二光電変換ユニットのｐ層を大気雰囲気に暴露させても、水素ラジカルプラズマ処理を施すことで、特性が低下せず良好な光電変換特性が得られており、特に、水素ラジカルプラズマ処理時間に係らず、同様の効果が得られていることがわかる。
【００９６】
以上のことから、第一光電変換ユニットのｐ層、ｉ層、ｎ層に連続して第二光電変換ユニットのｐ層を形成し、その後、第二光電変換ユニットのｐ層を大気中に暴露してから、第二光電変換ユニットのｉ層、ｎ層を形成すると、光電変換特性に優れた光電変換装置を製造することができることがわかる。
また、第二光電変換ユニットのｐ層に水素ラジカルプラズマ処理を施すことで、このｐ層を大気中に暴露したときよりも、光電変換特性により優れた光電変換装置を製造することができることがわかる。
上記のように本発明の光電変換装置の製造方法においては、第二光電変換ユニットを構成するｉ型半導体層（第２のｉ型半導体層）を形成する前に、大気雰囲気に暴露された第二光電変換ユニットのｐ型半導体層（第２のｐ型半導体層）を水素ラジカルを含むプラズマに曝すことが好ましい。さらに、第二光電変換ユニットのｎ型半導体層（第２のｎ型半導体層）を成膜した後に、ｐ型半導体層（第３のｐ型半導体層）を成膜することが好ましい。これにより、基板搬出時には、反応室がｐ型半導体を形成するために用いたガスの雰囲気（Ｂ２Ｈ６（ｐ型のドーパント）雰囲気）となり、次の基板を搬入する時には、反応室内のＰＨ３（ｎ型のドーパント）の残留が抑制される。従って、次の基板にｉ型半導体層（第２のｉ型半導体層）を成膜する時に、ｐ型半導体層に隣接するｉ型半導体層の側に、ＰＨ３（ｎ型のドーパント）の混入が抑制され、特性低下を抑えることができる。さらに、次の基板を搬入する前、または次の基板の前記第二光電変換ユニットのｉ型半導体層を成膜する前に、反応室内を水素で十分にサイクルパージを行なうことが清浄なｉ型半導体層を成膜するために好ましい。
さらに、ｉ型半導体層を成膜する前に、反応室がｐ型半導体を形成するために用いたガスの雰囲気（Ｂ２Ｈ６（ｐ型のドーパント）ガスを含む雰囲気）になっている状態で、水素プラズマ処理を行い、その後で、ｉ型半導体層及びｎ型半導体層を成膜してもよい。ｐ型雰囲気の調整が可能となり、ｐ−ｉ接合の制御が容易となり、より性能のよい光電変換装置を形成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上詳述したように、本発明は、光電変換装置において、第二光電変換ユニットを構成するｐ層不純物のｉ層への拡散又は残留不純物のｐ、ｎ層への混入に起因する接合の乱れがなく、良好な発電性能を有する光電変換装置の製造方法、光電変換装置、及び光電変換装置の製造システムに有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１  透明基板、２  透明導電膜、３  第一光電変換ユニット、４  第二光電変換ユニット、５  裏面電極、１０  光電変換装置、３１  ｐ型半導体層（第１のｐ型半導体層）、３２  ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層，第１のｉ型半導体層）、３３  ｎ型半導体層（第１のｎ型半導体層）、４１  ｐ型半導体層（第２のｐ型半導体層）、４２  ｉ型シリコン層（結晶質シリコン層，第２のｉ型半導体層）、４３  ｎ型半導体層（第２のｎ型半導体層）、６０  第一成膜装置、６１  ロード室、６２  ｐ層成膜反応室（減圧室）、６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）  ｉ層成膜反応室（減圧室）、６４  ｎ層成膜反応室（減圧室）、６５  ｐ層成膜反応室（減圧室）、６６  アンロード室、７０Ａ，７０Ｂ  第二成膜装置、７１，７３  ロード・アンロード室、７２  ｉｎ層成膜反応室、７４（７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆ）  ｉ層成膜反応室、７５  ｎ層成膜反応室、７７  中間室、８０Ａ，８０Ｂ  暴露装置。
【図１Ａ】
2010023948.tif 000007
【図１Ｂ】
2010023948.tif 000008
【図１Ｃ】
2010023948.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010023948.tif 000013
【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】
2010023948.tif 000019
【図１２】
2010023948.tif 000020
【図１３】
2010023948.tif 000021
【図１４】
2010023948.tif 000022
【図１５】
2010023948.tif 000023
【図１６Ａ】
2010023948.tif 000024
【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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