(57)【要約】  この光電変換装置の製造方法は、基板（１）上に形成された透明導電膜（２）上に、第一光電変換ユニット（３）と第二光電変換ユニット（４）とが順に積層された光電変換装置（１０）の製造方法であって、複数の第一プラズマＣＶＤ反応室（６２，６３，６４，６５）において、第一ｐ型半導体層（３１），第一ｉ型半導体層（３２），第一ｎ型半導体層（３３），及び第二ｐ型半導体層（４１）の各々を形成し、前記第二ｐ型半導体層（４１）を大気雰囲気に露呈させ、第二ｉ型半導体層（４２）を形成する前に第二プラズマＣＶＤ反応室（７２）内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室（７２）において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層（４１）上に前記第二ｉ型半導体層（４２）を形成し、前記第二ｉ型半導体層（４２）上に第二ｎ型半導体層（４３）を形成する。
2010087198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第一プラズマＣＶＤ反応室と単数の第二プラズマＣＶＤ反応室とを用いることにより、基板上に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造方法であって、
前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層，前記第一ｉ型半導体層，前記第一ｎ型半導体層，及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成し、
前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させ、
前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、
前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ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、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三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３】
請求項２に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第三ｐ型半導体層は、酸素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４】
請求項３に記載の光電変換装置の製造方法であって、
酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを用いることによって、前記第三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５】
光電変換装置であって、
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を用いて製造されたことを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
基板上に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造システムであって、
複数の第一プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層，前記第一ｉ型半導体層，前記第一ｎ型半導体層，及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成する第一成膜装置と、
前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置と、
単数の第二プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する第二成膜装置と
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７】
請求項６に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三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８】
請求項７に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことを特徴とする光電変換装置のシステム。
【請求項９】
請求項６から請求項８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、
前記第二成膜装置は、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給する酸素ガス供給部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１０】
基板上に形成された透明導電膜上に、第一導電型半導体層及び第二導電型半導体層を含む複数の半導体層が積層された光電変換装置を連続的に製造する光電変換装置製造システムの使用方法であって、
第一導電型半導体層を形成する第一プラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置を準備し、
前記第一成膜装置に接続され、前記第一成膜装置によって形成された前記第一導電型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置を準備し、
大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層上に第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する第二プラズマＣＶＤ反応室と、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記複数の半導体層が積層された処理済基板と前記第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜処理が施されていない未処理基板とを差し替える搬送装置とを含む第二成膜装置を準備し、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記第二導電型半導体層が形成された後、かつ、前記第二プラズマＣＶＤ反応室に前記未処理基板が搬入される前に、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層に含まれる第一導電型不純物を有する第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、
前記第一不純物ガスが前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給された後、前記第二プラズマＣＶＤ反応室から前記第一不純物ガスを排気し、前記第一不純物ガスとは異なるガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する
ことを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電変換装置製造システムの使用方法であって、
前記第一導電型半導体層は、ｐ型不純物を含有するｐ型半導体層であり、
前記第二導電型半導体層は、ｎ型不純物を含有するｎ型半導体層であり、
前記複数の半導体層は、ｐ型半導体層，ｉ型半導体層，及びｎ型半導体層によって構成され、
前記第一不純物ガスは、ｐ型不純物を含有するガスであり、
前記第一導電型半導体層とは異なる前記半導体層は、ｉ型半導体層又はｎ型半導体層であることを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光電変換装置製造システムの使用方法であって、
前記第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給するとき、前記第二プラズマＣＶＤ反応室内に前記第一不純物ガスのプラズマを生成することを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法，光電変換装置，光電変換装置の製造システム，及び光電変換装置製造システムの使用方法に関する。特に、本発明は、処理される基板の数が増えた場合であっても特性を低下させずに、良好な性能を有する光電変換装置を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善し得る技術に関する。
本願は、２００９年１月３０日に出願された特願２００９−０２０８５９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等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、屋外等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５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（ｐ層）、ｉ型シリコン層１３２（非晶質シリコン層，ｉ層）、及びｎ型半導体層１３３（ｎ層）、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（ｐ層）、ｉ型シリコン層１４２（結晶質シリコン層，ｉ層）、及びｎ型半導体層１４３（ｎ層）、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。更に、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型半導体層の各々に対応するプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、各反応室において一つの層が形成される。即ち、互いに異なる複数のプラズマＣＶＤ反応室を用いることによって複数の層が形成される。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を製造する方法においては、図６Ａ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６Ｂ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１３２（非晶質シリコン層）、及びｎ型半導体層１３３が順次に形成される。ここで、１つのプラズマＣＶＤ反応室においては、層１３１，１３２，１３３のうち一つの層が形成される。即ち、互いに異なる複数のプラズマＣＶＤ反応室を用いることによって、層１３１，１３２，及び１３３が形成される。
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反応室に移動する。その後、図６Ｃ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１４２（結晶質シリコン層）、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５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、以下の製造システムによって製造されている。
こ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を構成する複数の層は、第一成膜装置における複数の成膜反応室において形成される。即ち、互いに異なる複数の成膜反応室の各々においては、第一光電変換ユニット１０３を構成する一つの層が形成される。
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を構成する複数の層は、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、例えば、図７に示すように、製造システムは、第一成膜装置と第二成膜装置とを含む。第一成膜装置においては、ロード室１６１（Ｌ：Ｌｏｒｄ）、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１６６（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）が連続して直線状に配置されている。第二成膜装置においては、ロード・アンロード室１７１（Ｌ／ＵＬ）及びＰＩＮ層成膜反応室１７２が配置されている。
この製造システムにおいては、最初に、基板がロード室１６１に搬入かつ配置され、ロード室１６１の内部が減圧される。
引き続き、減圧雰囲気が維持された状態で、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１３２（非晶質シリコン層）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１６６に搬出される。アンロード室１６６の圧力は、減圧から大気圧に戻される。基板は、アンロード室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１７１に搬入され、ロード・アンロード室１７１の内部が減圧される。ロード・アンロード室１７１においては、基板が搬入された後に内部圧力が減圧されたり、基板を搬出する際に内部圧力を減圧から大気圧に戻したりする。このロード・アンロード室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１４２（結晶質シリコン層）、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】
図７に示された製造システムのＧ地点においては、図６Ａ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７に示すＨ地点においては、図６Ｂ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７に示すＩ地点において、図６Ｃ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７に示されたインライン型の第一成膜装置においては、２つの基板が同時に処理される。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７に示されたバッチ型の第二成膜装置においては、６つの基板が同時に処理される。【０００８】
このような従来の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が使用される。このため、ｐ層不純物がｉ層に拡散することがなく、又は反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生ずることがない。このため、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。
一方、結晶質光電変換層であるｉ層の膜厚は、１５０００〜２５０００Åであり、非晶質光電変換層に比べて一桁大きい膜厚が要求される。このため、生産性を上げるためにバッチ式の反応室内に複数枚の基板を並べて同時に処理することが有利である。【０００９】
しかしながら、この結晶質光電変換層のｐ、ｉ、ｎ層が一つの反応室内で成膜される場合には、同じの反応室内において複数の膜が形成される。このため、ｐ層不純物がｉ層に拡散すること又は反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生じることが問題となる。
また、薄膜光電変換装置の製造方法においては、大面積基板に成膜処理を施す場合に、結晶質光電変換層のｐ層，ｉ層，ｎ層、特にｉ層の結晶化率分布を制御することが要求される。しかしながら、非晶質光電変換層（第一光電変換ユニット）を構成するｎ層の上に結晶質光電変換層（第二光電変換ユニット）のｐ層，ｉ層，ｎ層を形成する従来の製造方法においては、結晶化率分布のバラツキが生じる問題があった。このような結晶化率分布のバラツキは、第一光電変換ユニットの形成後、第二光電変換ユニットを形成するまでの放置時間又は放置雰囲気によって影響される。【００１０】
また、従来の薄膜光電変換装置の製造方法においては、第一光電変換ユニットを構成するｎ層を大気中に露呈させた後に、大気中に露呈された第一光電変換ユニットのｎ層上に第二光電変換ユニットが形成されている。このように製造されたタンデム型薄膜光電変換装置の特性は、第一光電変換ユニットを大気中に露呈させることなく全層を連続的に形成した場合に比べて低下してしまう問題があった。【００１１】
更に、大気中に露呈された第一光電変換ユニット上に、第二光電変換ユニットを構成するｉ層、ｎ層を一つのプラズマＣＶＤ反応室内で形成する場合、処理される基板の数が増えるにつれ、反応室の内部にｎ型不純物が付着し、蓄積される。このように反応室の内部に蓄積されたｎ型不純物の影響により、処理される基板の数の増加に伴って光電変換装置の特性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】日本国特許第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、第二光電変換ユニットを構成するｐ層不純物がｉ層に拡散することがなく、又は反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生じることがなく、第二光電変換ユニットを構成するｐ層，ｉ層，及びｎ層、特にｉ層における結晶化率分布のバラツキが改善された光電変換装置の製造方法及び製造システムを提供する。また、特に、処理される基板の数又は複数の基板がまとまって構成されたバッチの数が増えた場合であっても特性を低下させずに、良好な性能を有する光電変換装置を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善することが可能な光電変換装置の製造方法及び製造システムを提供する。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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、一つの反応室の内部に蓄積されたｎ型不純物の影響に起因して、処理される基板の数の増加に伴って光電変換装置の特性が低下するという問題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者等は、一つの反応室において、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程において発生したｎ型不純物が、次に製造される第二光電変換ユニットを構成するｉ層の初期成長時にｉ層に混入し、これによって、光電変換装置の特性が低下することを見出した。具体的に、本発明者等は、反応室内に残留するｎ型不純物がｉ層に混入すると、第二光電変換ユニットを構成するｐ層とｉ層との界面状態が、所望の界面状態とは異なってしまい、ｐ層及びｉ層からなる積層構造を所望に作製することが困難となり、光電変換装置の特性が低下することを見出した。本発明者等は、このような事情に鑑み、本発明を完成するに至った。【００１５】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法は、複数の第一プラズマＣＶＤ反応室と単数の第二プラズマＣＶＤ反応室とを用いることにより、基板上に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置を製造する。本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法は、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層，前記第一ｉ型半導体層，前記第一ｎ型半導体層，及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成し、前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させ、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する。
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、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
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、前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことが好ましい。
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、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを用いることによって、前記第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
本発明の第２態様の光電変換装置は、上述の製造方法を用いて製造されている。
本発明の第３態様の製造システムは、基板上に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置を製造する。本発明の第３態様の製造システムは、複数の第一プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層，前記第一ｉ型半導体層，前記第一ｎ型半導体層，及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成する第一成膜装置と、前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置と、単数の第二プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する第二成膜装置とを含む。
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことが好ましい
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第二成膜装置は、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給する酸素ガス供給部を含むことが好ましい。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法は、基板上に形成された透明導電膜上に、第一導電型半導体層及び第二導電型半導体層を含む複数の半導体層が積層された光電変換装置を連続的に製造する光電変換装置製造システムの使用方法であって、第一導電型半導体層を形成する第一プラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置を準備し、前記第一成膜装置に接続され、前記第一成膜装置によって形成された前記第一導電型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置を準備し、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層上に第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する第二プラズマＣＶＤ反応室と、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記複数の半導体層が積層された処理済基板と前記第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜処理が施されていない未処理基板とを差し替える搬送装置とを含む第二成膜装置を準備し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記第二導電型半導体層が形成された後、かつ、前記第二プラズマＣＶＤ反応室に前記未処理基板が搬入される前に、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層に含まれる第一導電型不純物を有する第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一不純物ガスが前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給された後、前記第二プラズマＣＶＤ反応室から前記第一不純物ガスを排気し、前記第一不純物ガスとは異なるガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法においては、前記第一導電型半導体層は、ｐ型不純物を含有するｐ型半導体層であり、前記第二導電型半導体層は、ｎ型不純物を含有するｎ型半導体層であり、前記複数の半導体層は、ｐ型半導体層，ｉ型半導体層，及びｎ型半導体層によって構成され、前記第一不純物ガスは、ｐ型不純物を含有するガスであり、前記第一導電型半導体層とは異なる前記半導体層は、ｉ型半導体層又はｎ型半導体層であることが好ましい。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法においては、前記第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給するとき、前記第二プラズマＣＶＤ反応室内に前記第一不純物ガスのプラズマを生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光電変換装置の製造方法によれば、第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層，及び第二ｐ型半導体層が形成される複数の第一プラズマＣＶＤ反応室とは異なる第二プラズマＣＶＤ反応室内で第二ｉ型半導体層が形成される。
これによってｐ層不純物が第二ｉ型半導体層に拡散することがなく、又は第一プラズマＣＶＤ反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生じることを防止できる。
また、第二ｐ型半導体層が大気中に露呈されるので第二ｐ型半導体層の表面にＯＨが付いたり、第二ｐ型半導体層の表面の一部が酸化したりする。これによって、結晶核が発生し、結晶質のシリコン系薄膜からなる第二ｉ型半導体層の結晶化率が向上し、結晶化率分布を容易に制御できる。
更に、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、第二ｉ型半導体層を形成する前に第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給するので、第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材（ＣＶＤ反応室を構成する部材）の表面からｎ型不純物が飛散することが防止される。また、この場合、第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面にｐ型不純物を含む膜を形成してもよい。
これによって、第二ｉ型半導体層を形成する前に、ｎ型不純物が第二プラズマＣＶＤ反応室の空間内に飛散することが防止され、ｎ型不純物が第二ｉ型半導体層に混入することなく、第二ｐ型半導体層上に第二ｉ型半導体層を形成することができる。
従って、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、ｐ層不純物がｉ層に拡散することがなく、又は反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生じることがない。更に、第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層における結晶化率分布のバラツキが改善され、第二光電変換ユニットを製造することができる。
更に、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、前記第二プラズマＣＶＤ反応室においては、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層が形成されるので、第三ｐ型半導体層を形成する際に生じたｐ型不純物を含む膜が第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着する。これによって、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程（処理済基板を得た後）において発生した不純物、即ち、第三ｐ型半導体層が第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着された状態が維持される。この状態においては、次に製造される第二ｉ型半導体層の初期成長時（未処理基板に第二ｉ型半導体層を形成する時）には、第二ｐ型半導体層と第二ｉ型半導体層との間の界面に、第三ｐ型半導体層の形成に伴って生じたｐ型不純物のみが混入される。このｐ型不純物は、第二光電変換ユニットにおける第二ｐ型半導体層及び第二ｉ型半導体層からなる積層構造が形成される際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面の形成を促進させる。
その結果、第二プラズマＣＶＤ反応室に対して基板を搬入又は搬出する工程と、第二プラズマＣＶＤ反応室において基板上に膜を形成する工程とが複数回行われた場合であっても、即ち、処理される基板の数又は複数の基板がまとまって構成されたバッチの数が増えた場合であっても、光電変換装置の特性は低下しない。従って、良好な性能を有する光電変換装置を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善することができる。【００１７】
本発明の光電変換装置によれば、上述した製造方法によって光電変換装置が形成されているので、ｐｉｎの不純物プロファイルを良好に得ることができ、接合の乱れがなく、また、ムラがなく良好な結晶化率分布を有する光電変換装置が得られる。特に、第二光電変換ユニットにおける第二ｐ型半導体層及び第二ｉ型半導体層からなる積層構造を作製する際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面が形成される。その結果、良好な性能を有する薄膜光電変換装置を得ることができる。【００１８】
本発明の光電変換装置の製造システムによれば、第一成膜装置，暴露装置，及び第二成膜装置を用いることによって第一光電変換ユニット及び第二光電変換ユニットを含む光電変換装置が製造される。
これにより、第一ｐ型半導体層，第一ｉ型半導体層，及び第一ｎ型半導体層，及び第二ｉ型半導体層が形成される複数の第一プラズマＣＶＤ反応室とは異なる第二プラズマＣＶＤ反応室内で第二ｐ型半導体層が形成される。
これによってｐ層不純物が第二ｉ型半導体層に拡散することがなく、又は第一プラズマＣＶＤ反応室内に残留する不純物がｐ層又はｎ層に混入することに起因する接合の乱れが生じることを防止できる。更に、第二ｐ型半導体層，第二ｉ型半導体層，及び第二ｎ型半導体層、特に第二ｉ型半導体層における結晶化率分布のバラツキが改善された光電変換装置を製造することができる。
更に、本発明の光電変換装置の製造システムによれば、第二ｉ型半導体層を形成する前に第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給するので、第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面からｎ型不純物が飛散することが防止される。また、この場合、第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面にｐ型不純物を含む膜を形成してもよい。
これによって、第二ｉ型半導体層を形成する前に、ｎ型不純物が第二プラズマＣＶＤ反応室の空間内に飛散することが防止され、ｎ型不純物が第二ｉ型半導体層に混入することなく、第二ｐ型半導体層上に第二ｉ型半導体層を形成することができる。
更に、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、前記第二プラズマＣＶＤ反応室においては、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層が形成されるので、第三ｐ型半導体層を形成する際に生じたｐ型不純物を含む膜が第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着する。これによって、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程において発生した不純物、即ち、第三ｐ型半導体層が第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着された状態が維持される。この状態においては、次に製造される第二ｉ型半導体層の初期成長時には、第二ｐ型半導体層と第二ｉ型半導体層との間の界面に、第三ｐ型半導体層の形成に伴って生じたｐ型不純物のみが混入される。このｐ型不純物は、第二光電変換ユニットにおける第二ｐ型半導体層及び第二ｉ型半導体層からなる積層構造が形成される際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面の形成を促進させる。
その結果、第二プラズマＣＶＤ反応室に対して基板を搬入又は搬出する工程と、第二プラズマＣＶＤ反応室において基板上に膜を形成する工程とが複数回行われた場合であっても、即ち、処理される基板の数又は複数の基板がまとまって構成されたバッチの数が増えた場合であっても、光電変換装置の特性は低下しない。従って、良好な性能を有する光電変換装置を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善することができる。
また、酸素を含む第三ｐ型半導体層を形成する際には、酸素ガス供給部を用いることができる。
更に、本発明の第４態様の製造システムの使用方法によれば、上述した光電変換装置の製造方法及び製造システムと同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１Ｃ】本発明に係る光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る光電変換装置を製造する製造システムを示す概略図である。
【図４】本発明に係る光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【図５】従来の光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【図６Ａ】従来の光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｂ】従来の光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｃ】従来の光電変換装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】従来の光電変換装置を製造する製造システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
以下に述べる実施形態においては、本発明に係る光電変換装置の製造方法，光電変換装置，光電変換装置の製造システム，及び光電変換装置製造システムの使用方法について図面に基づいて説明する。光電変換装置においては、第一光電変換ユニットであるアモルファスシリコン型の光電変換装置と、二光電変換ユニットである微結晶シリコン型の光電変換装置とが積層されている。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
また、以下の説明においては、第一導電型とはｐ型を意味し、第二導電型とはｎ型を意味する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
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る。図２は、本発明により製造された光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【００２２】
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１０Ａ（１０）においては、基板１の第１面１ａ（表面）上に、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ている。更に、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。第一光電変換ユニット３及び第二光電変換ユニット４の各々は、ｐｉｎ型の層構造を含む。
【００２３】
基板１は、光透過性を有する絶縁性の基板であり、例えば、ガラス，透明樹脂等からなり、太陽光の透過性に優れ、かつ、耐久性を有す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採用される。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の矢印で示すように、基板１の第２面１ｂに太陽光Ｓが入射する。
【００２４】
また、第一光電変換ユニット３は、ｐ型半導体層３１（ｐ層、第一ｐ型半導体層、第一導電型半導体層）、実質的に真性なｉ型半導体層３２（非晶質シリコン層、ｉ層、第一ｉ型半導体層）、及びｎ型半導体層３３（ｎ層、第一ｎ型半導体層、第二導電型半導体層）が積層されたｐｉｎ構造を有している。即ち、ｐ層３１，ｉ層３２，及び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が形成されている。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，及びｎ層３３は、複数のプラズマＣＶＤ反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）において形成される。即ち、互いに異なる複数のプラズマＣＶＤ反応室の各々においては、第一光電変換ユニット１０３を構成する一つの層が形成される。
【００２５】
また、第二光電変換ユニット４は、ｐ型半導体層４１（ｐ層、第二ｐ型半導体層、第一導電型半導体層）、実質的に真性なｉ型半導体層４２（結晶質シリコン層、ｉ層、第二ｉ型半導体層）、及びｎ型半導体層４３（ｎ層、第二ｎ型半導体層、第二導電型半導体層）が積層されたｐｉｎ構造を有している。更に、第二光電変換ユニット４においては、ｎ層４３上にｐ型半導体層４４Ａ（ｐ層、第三ｐ型半導体層）が形成されている。即ち、ｐ層４１、ｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａ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が形成されている。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が形成されるプラズマＣＶＤ反応室に関し、ｐ層４１が形成されるプラズマＣＶＤ反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）と、ｉ層４２及びｎ層４３が形成されるプラズマＣＶＤ反応室（第二プラズマＣＶＤ反応室）とが異なる。ｉ層４２及びｎ層４３は、同じプラズマＣＶＤ反応室内（単数の第二プラズマＣＶＤ反応室内）で形成される。
【００２６】
特に、第一実施形態の光電変換装置１０Ａ（１０）の第二光電変換ユニット４においては、ｎ型半導体層４３（ｎ層）の上に、ｐ層４４Ａが形成されている。ｐ層４４Ａは、結晶質を含むシリコン系材料からなる。また、ｐ層４４Ａの厚さは、例えば、５０Åである。
具体的に後述するように、このｐ層４４Ａは、第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３が形成されるプラズマＣＶＤ反応室と同じプラズマＣＶＤ反応室内（単数の第二プラズマＣＶＤ反応室内）で形成される。
【００２７】
裏面電極５は、Ａｇ（銀），Ａｌ（アルミニウム）等の導電性を有する光反射膜によって構成されている。この裏面電極５は、例えばスパッタ法又は蒸着法を用いて形成される。また、裏面電極５の構造としては、第二光電変換ユニット４のｐ層４４Ａ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が採用されてもよい。
【００２８】
次に、上記構成を有する光電変換装置１０Ａ（１０）を製造する方法を説明する。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層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１が形成される。
ここで、ｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１が形成される複数のプラズマＣＶＤ反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）は互いに異なる。また、一つのプラズマＣＶＤ反応室において、ｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１の一つの層が形成され、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室によってｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１が順次に形成される。
即ち、第一光電変換ユニット３のｎ層３３上に第二光電変換ユニット４を構成するｐ層４１が設けられた光電変換装置の第一中間品１０ａが得られる。
【００２９】
ｐ層３１は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなるｐ層３１を形成することができる。
【００３０】
ｉ層３２（非晶質シリコン層）は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、アモルファスシリコンからなるｉ層３２を形成することができる。
【００３１】
ｎ層３３は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７０〜１２０Ｐａに設定され、反応ガス流量として水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、アモルファスシリコンからなるｎ層を形成することができる。
【００３２】
ｐ層４１は、個別の反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が５００〜９００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、微結晶シリコンからなるｐ層を形成することができる。
【００３３】
次に、上記のようにｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１が形成された基板１を反応室から取り出し、ｐ層４１を大気中に露呈させ、単数の第二プラズマＣＶＤ反応室に基板が搬入される。
【００３４】
図１Ｃに示すように、大気中に露呈されたｐ層４１上に、第二光電変換ユニット４を構成するｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが同じプラズマＣＶＤ反応室（単数の第二プラズマＣＶＤ反応室）内で形成される。
即ち、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が得られる。その後、第二光電変換ユニット４上に、裏面電極５を形成することにより、図２に示す光電変換装置１０Ａ（１０）が得られる。
【００３５】
ｉ層４２は、ｎ層４３が形成される反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が５００〜９００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなるｉ層を形成することができる。
【００３６】
ｎ層４３は、ｉ層４２が形成される反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が５００〜９００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、微結晶シリコンからなるｎ層を形成することができる。
【００３７】
ｐ層４４Ａは、第二光電変換ユニット４を構成するｉ層４２及びｎ層４３が形成される反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、基板温度が１８０〜２００℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が５００〜９００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、微結晶シリコンからなるｐ層を形成することができる。
この工程において、ジボランは、本発明の第一不純物ガスに相当する。なお、ｐ層４４Ａを形成する際に用いられるガスの組成と、後述するようにｉ層４２を形成する前に第二プラズマＣＶＤ反応室に供給されるガスの組成とは、同じでよいし、異なってもよい。また、ジボランに限らず、ｐ型不純物を含有するガスであれば、第一不純物ガスとして用いられる。
【００３８】
このように第一実施形態においては、ｉ層４２及びｎ層４３が形成される同じプラズマＣＶＤ反応室内において、ｎ層４３上にｐ層４４Ａが形成される。また、第二光電変換ユニット４を構成する複数の層の中で、ｐ層４４Ａは、第二プラズマＣＶＤ反応室内において最終的に形成される層である。即ち、ｐ層４４Ａが形成された後に第二光電変換ユニット４が第二プラズマＣＶＤ反応室から搬出した場合であっても、ｐ層４４Ａを構成するｐ型不純物（第一導電型不純物）が第二プラズマＣＶＤ反応室内に残留する。これにより、第二ＣＶＤ反応室内に配置された構成部材（第二ＣＶＤ反応室を構成する部材）の表面にはｐ型不純物（ｐ層）が付着している。このため、ｐ型不純物（ｐ層）が第二プラズマＣＶＤ反応室内に残留した状態で、ｐ層４１が形成される。
ここで、第二ＣＶＤ反応室を構成する部材とは、高周波電圧が供給される電極、シャワープレート、チャンバの壁部、基板加熱機構、基板載置台、キャリア等を含む基板搬送機構を意味する。
【００３９】
次に、より具体的に、第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜工程について述べる。
ｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが形成されていない未処理基板は、第二プラズマＣＶＤ反応室に搬入される。その後、ｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが基板上に形成される。更に、このように成膜された処理済基板が第二プラズマＣＶＤ反応室から搬出される。その後、未処理基板が第二プラズマＣＶＤ反応室に搬入され、上記のように複数の層が基板上に形成される。このような一連の搬送及び成膜の工程を繰返した場合であっても、先に行われる成膜工程（第１成膜工程）によって発生したｐ型不純物（ｐ層）が第二プラズマＣＶＤ反応室内に残留するため、後に行われる成膜工程（第２成膜工程）においてはｐ型不純物（ｐ層）が残留した状態においてｐ層４１が形成される。即ち、未処理基板と処理済基板とを差し替えた場合であっても、ｐ型不純物（ｐ層）が第二プラズマＣＶＤ反応室内に残留した状態で、ｐ層４１が形成される。
【００４０】
換言すると、上記の成膜工程においては、ｉ層４２を形成する前に第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスが供給されている。また、この場合、ｐ型不純物を含有するガスを供給するだけでなく、ｐ型不純物を含有するガスからなるプラズマを第二プラズマＣＶＤ反応室内に発生させ、構成部材の表面にｐ型不純物を含む膜が形成される。これによって、第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面からｎ型不純物（第二導電型不純物）が飛散することが防止されている。
【００４１】
ここで、上記の成膜工程におけるｐ型不純物について具体的に述べる。
第二プラズマＣＶＤ反応室においては、ｎ層４３上にｐ層４４Ａが形成されるので、ｐ層４４Ａを形成する際に生じたｐ型不純物を含む膜が第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着する。これによって、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程において発生した不純物、即ち、ｐ層４４Ａが第二プラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着された状態が維持される。この状態においては、次に製造されるｉ層４２の初期成長時には、ｐ層４１とｉ層４２との間の界面に、ｐ層４４Ａの形成に伴って生じたｐ型不純物のみが混入される。このｐ型不純物は、第二光電変換ユニットにおけるｐ層４１及びｉ層４２からなる積層構造が形成される際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面の形成を促進させる。これにより、光電変換装置の特性が劣化することを防止できる。その結果、上記のように製造される光電変換装置１０Ａ（１０）は、良好な性能を有する。
従って、第二プラズマＣＶＤ反応室に対して基板を搬入又は搬出する工程と、第二プラズマＣＶＤ反応室において基板上に膜を形成する工程とが複数回行われた場合であっても、即ち、処理される基板の数又は複数の基板がまとまって構成されたバッチの数が増えた場合であっても、光電変換装置の特性は低下しない。従って、良好な性能を有する光電変換装置を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善することができる。
【００４２】
次に、この光電変換装置１０Ａ（１０）を製造するシステムを図面に基づいて説明する。
第一実施形態における光電変換装置の製造システムは、いわゆるインライン型の第一成膜装置と、第二ｐ型半導体層を大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（第一プラズマＣＶＤ反応室）が直線状に連結して配置された構成を有する。第一成膜装置においては、第一光電変換ユニット３のｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１の各層が別々に形成される。複数の成膜反応室が一列に連結されているので、複数の成膜反応室の順番に応じてｐ層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１からなる４層が基板１上に積層される。
【００４３】
暴露装置においては、上記４層が形成された基板１が大気中に暴露され、第一成膜装置から第二成膜装置に基板１が搬送される。暴露装置は、ローラ搬送部と、ローラ搬送部を覆うように配置された防塵カバーとを有する。また、暴露装置においては、基板を搬送する時間を制御する制御装置と、基板カセットとが設けられていてもよい。基板カセットは、基板を一時的に保管するバッファとして用いられる。このような構成を有する暴露装置においては、上記４層が形成された基板１が第一成膜装置から第二成膜装置に向けてローラ搬送部上にて搬送される。防塵カバーが暴露装置に設けられているので、基板１の搬送工程においてパーティクル等の塵が基板１上に付着することが防止される。このような暴露装置においては、ローラ搬送部が基板１を搬送する速度が制御され、これによって基板１が大気雰囲気に曝される時間が制御される。
【００４４】
第二成膜装置においては、第二光電変換ユニット４のｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが同じ成膜反応室（単数の第二プラズマＣＶＤ反応室）においてこの順番で積層される。また、このような成膜反応室には、複数の基板が一括に搬送されるため、複数の基板の各々にｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが順に形成される（バッチ処理）。
【００４５】
本発明に係る光電変換装置の製造システムを図３に示す。
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、暴露装置８０Ａとから構成されている。暴露装置８０Ａにおいては、第一成膜装置６０にて処理された基板が大気雰囲気に曝され、その後に第二成膜装置７０Ａに基板が搬送される。
【００４６】
（第一成膜装置）
製造システムにおける第一成膜装置６０においては、基板が最初に搬入され、内部圧力を減圧する真空ポンプが接続されたロード室６１（Ｌ：Ｌｏｒｄ）が配置されている。なお、ロード室６１の後段に、成膜プロセスに応じて、基板温度を一定の温度に到達させるように基板を加熱する加熱チャンバが設けられてもよい。
ロード室６１には、ｐ層３１を形成するＰ層成膜反応室６２が接続されている。Ｐ層成膜反応室６２には、ｉ層３２を形成するＩ層成膜反応室６３が接続されている。Ｉ層成膜反応室６３には、ｎ層３３を形成するＮ層成膜反応室６４が接続されている。Ｎ層成膜反応室６４には、第二光電変換ユニット４のｐ層４１を形成するＰ層成膜反応室６５が接続されている。Ｐ層成膜反応室６５には、内部圧力を減圧から大気圧に戻し、基板を第一成膜装置６０から搬出するアンロード室６６（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ、搬出装置）が接続されている。ロード室６１とアンロード室６６との間に、上述した複数の反応室６２，６３，６４，６５が連続して直線状に配置されている。減圧雰囲気が維持された状態で、基板は、反応室６２，６３，６４，６５に順に搬送され、各反応室において成膜処理が行われる。複数の反応室６２，６３，６４，６５は、上述した複数の第一プラズマＣＶＤ反応室である。
また、第一成膜装置６０においては、上述したガスを反応室６２，６３，６４，６５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、反応室６２，６３，６４，６５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ガスの流量が制御され、制御された流量のガスが反応室６２，６３，６４，６５内に供給される。
【００４７】
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層３１，ｉ層３２，ｎ層３３，及びｐ層４１が設けられた光電変換装置の第一中間品１０ａが配置される。
【００４８】
（第二成膜装置）
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７１（Ｌ／ＵＬ）と、ロード・アンロード室７１に接続されたＩＮ層成膜反応室７２とを有する。ＩＮ層成膜反応室７２は、上述した単数の第二プラズマＣＶＤ反応室である。
ロード・アンロード室７１は、ＩＮ層成膜反応室７２において成膜処理が施された処理済基板と、前記第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜処理が施されていない未処理基板とを差し替える搬送装置を含む。このような構成を有するロード・アンロード室７１においては、第一成膜装置６０において処理された光電変換装置の第一中間品１０ａ（未処理基板）がＩＮ層成膜反応室７２に搬入される。また、ＩＮ層成膜反応室７２においてｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが成膜された基板１（処理済基板）は、ＩＮ層成膜反応室７２から搬出される。ロード・アンロード室７１は、基板がＩＮ層成膜反応室７２に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内部圧力を減圧から大気圧に戻したりする。
【００４９】
また、第二成膜装置７０Ａにおいては、上述したガスをＩＮ層成膜反応室７２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、ＩＮ層成膜反応室７２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ガスの流量が制御され、制御された流量のガスがＩＮ層成膜反応室７２内に供給される。また、ＩＮ層成膜反応室７２内で後述するＯＨラジカルプラズマ処理が行われる場合には、後述するようにこのプラズマ処理に用いられるガスをＩＮ層成膜反応室７２に供給するガス導入部が設けられている。
【００５０】
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ｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが同じ成膜反応室（単数の第二プラズマＣＶＤ反応室）においてこの順番で積層される。また、このような成膜反応室には、複数の基板が一括に搬送されるため、複数の基板の各々にｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが順に形成される（バッチ処理）。従って、ＩＮ層成膜反応室７２における成膜処理は、複数の基板に対して同時に行われる。
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が配置される。
【００５１】
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る。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においては、６つの基板に対して同時に成膜処理が行われる。
【００５２】
上述した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３１，ｉ層３２，及びｎ層３３が形成され、ｎ層３３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層が形成されている。また、第二成膜装置７０Ａにおいて第二光電変換ユニット４のｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａが形成されている。これによって、第二光電変換ユニット４のｉ層４２における結晶化率分布を容易に制御することができる。
特に、第一実施形態においては、同じ成膜室にて第二光電変換ユニット４のｎ層４３上に、ｐ層４４Ａが形成されており、良好な特性を有する光電変換装置１０を得ることができる。
【００５３】
また、第一実施形態においては、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、ＯＨラジカルを含むプラズマに曝すことが望ましい（ＯＨラジカルプラズマ処理）。このＯＨラジカルプラズマ処理は、大気中に露呈されたｐ層４１上に第二光電変換ユニット４を構成するｉ層４２及びｎ層４３を形成する際に行われる。
また、ＯＨラジカルプラズマ処理が行われる装置には、ＯＨラジカルプラズマ処理に用いるガスを供給するガス導入部が設けられている。これによって、ＯＨラジカルプラズマ処理に必要な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。
【００５４】
ＯＨラジカルプラズマ処理としては、ＯＨ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採用される。また、ＯＨ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層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４ＡがＯＨラジカルプラズマ処理室とは異なる反応室で成膜される。
一方、ＯＨラジカルプラズマ処理として、ＯＨラジカルプラズマ処理（第１処理）と、第二光電変換ユニット４のｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａを形成する処理（第２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。
【００５５】
ここで、上記の第１処理及び第２処理を連続して同じ処理室内で行なう場合、反応室の内壁をＯＨラジカルを含むプラズマに処理毎に曝すことにより、反応室内に残留する不純物ガスＰＨ３を分解して除去することが可能である。
従って、第二光電変換ユニット４のｉ層４２，ｎ層４３，及びｐ層４４Ａ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、良好な発電効率を有する積層薄膜からなる光電変換装置を得ることができる。
【００５６】
また、第二光電変換ユニット４のｐ層４１に対して施すＯＨラジカルプラズマ処理においては、プロセスガスとしてＣＯ２、ＣＨ２Ｏ２又はＨ２ＯとＨ２とからなる混合ガスを用いると望ましい。
即ち、ＯＨラジカルプラズマを生成するには、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）、又は（Ｈ２Ｏ＋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。
このＯＨラジカル含有プラズマの生成においては、（ＨＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２）、（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２）等のアルコール類、ギ酸エステル類等の酸素含有炭化水素類を用いてもよい。ただし、Ｃ不純物の量が増加するという問題を有する系では、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）ないしは（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）を使用することが好ましい。
【００５７】
このＯＨラジカル含有プラズマの生成でプラズマ生成ガスにＣＯ２を用いる際には、系にＨ２が存在していることが必要である。しかしながら、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）、（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）の他、（ＨＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２）、（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２）等のアルコール類、ギ酸エステル類等の酸素含有炭化水素類を使用する際は、必ずしも系にＨ２が存在していることが必要でない。
【００５８】
このようにＯＨラジカルプラズマ処理を施すと、Ｏラジカル処理に比べて穏やかな反応が生じる。このため、下層にダメージを与えることがなく、第一光電変換ユニット３のｐ層３１及びｉ層３２上に形成された微結晶相が非晶質結晶相に分散したｎ層３３が得られる。これによって、ｎ層３３上に形成されたｐ層４１の表面を活性させる効果が得られる。
従って、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であり、ｐ層４１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。従って、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、結晶質の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層に微結晶シリコンが分散された層が採用されてもよい。また、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が分散された層が採用されてもよい。
しかし、大面積の基板に形成される膜に必要な均一な結晶化分布率を得るためには、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層に微結晶シリコン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層に微結晶シリコンが分散された層においては、アモルファスシリコン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。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関わらず、非晶質のアモルファス酸化シリコン層に微結晶シリコンが分散された層においては、ＯＨ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の結晶成長核が有効に生成される。従って、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。
即ち、非晶質の第一光電変換ユニット３のｐ層３１及びｉ層３２の上に、結晶質のｎ層３３及び結晶質の第二光電変換ユニット４のｐ層４１を形成する。
この際、ｐ層３１及びｉ層３２の上に形成される結晶質のｎ層３３及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１は、ｐ層３１及びｉ層３２が形成された後、大気雰囲気に曝すことなく、連続して形成されることが望ましい。
【００６２】
一方、第一光電変換ユニット３のｐ層３１、ｉ層３２、及びｎ層３３が形成された後に第一光電変換ユニット３を大気雰囲気に曝し、その後に反応室で第二光電変換ユニット４のｐ層４１、ｉ層４２、及びｎ層４３を形成する方法が知られている。この方法においては、基板が大気雰囲気に曝される時間，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、素子性能が劣化する。
従って、第一実施形態においては、第一光電変換ユニット３のｐ層３１及びｉ層３２を形成した後、大気雰囲気に曝すことなく、結晶質のｎ層３３及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１が連続して形成される。
【００６３】
上述したように、結晶質のｎ層３３及び第二光電変換ユニット４のｐ層４１が形成された基板に個別の反応室においてＯＨラジカルプラズマ処理を行うことにより、ｐ層４１の表面が活性化され、結晶核が生成される。引き続いて、結晶質の第二光電変換ユニット４のｉ層４２及びｎ層４３をｐ層４１上に積層することにより、大面積に均一な結晶化率分布を有し、良好な発電効率を有する積層薄膜からなる光電変換装置を得ることができる。また、このようなＯＨラジカルプラズマ処理は、ｉ層４２が形成される反応室と同じ反応室において行われてもよい。
【００６４】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、第一実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。第二実施形態においては、上述した第一実施形態とは異なる構成又は方法について主に説明する。
図４は、第二実施形態の製造方法によって製造された光電変換装置の層構成を示す断面図である。
【００６５】
この光電変換装置１０Ｂ（１０）の第二光電変換ユニット４においては、ｎ型半導体層４３（ｎ層）の上に、酸素を含むｐ型半導体層４４Ｂ（ｐ層、第三ｐ型半導体層）が形成されている。
この酸素を含むｐ層４４Ｂは、第二光電変換ユニット４を構成するｉ層４２及びｎ層４３が形成される反応室と同じ反応室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて形成される。このとき、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスが用いられる。
酸素を含むｐ層４４Ｂは、結晶質を含むシリコン系材料からなる。また、酸素を含むｐ層４４Ｂの厚さは、例えば、５０Åである。
【００６６】
ｐ層４４Ｂは、酸素ガス供給部が設けられた第二成膜装置７０Ａにおいて形成される。この第二成膜装置７０Ａにおいては、上述したガスをＩＮ層成膜反応室７２内に供給するガスボックス（酸素ガス供給部）及びガスライン（酸素ガス供給部）が設けられている。また、ＩＮ層成膜反応室７２には、マスフローコントローラ（酸素ガス供給部）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ガス（酸素元素を有するガス）の流量が制御され、制御された流量のガスがＩＮ層成膜反応室７２内に供給される。
従って、第二成膜装置７０Ａに酸素ガス供給部が設けられているので、ｐ層４４Ｂを形成する際に酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを第二成膜装置７０Ａ供給することができ、酸素を含有するｐ層４４Ｂ（ｐ型のＳｉＯ層）を形成することができる。
上述したように、ｐ型のＳｉＯ層はｎ層４３上に形成されている。また、ｐ型のＳｉＯ層上には、裏面電極５が形成されている（図４参照）。ＳｉＯ層の厚さは、ｎ層４３と裏面電極５との間に導電性が得られるように設定されている。また、ｎ層４３と裏面電極５との間において、ＳｉＯ層の膜厚が不均一であってもよく、ｎ層４３と裏面電極５とが直接的に導通するようにＳｉＯ層が形成されてもよい。
【００６７】
ｐ型のＳｉＯ層の形成方法においては、（ＳｉＨ４／Ｈ２／Ｂ２Ｈ６）に加えて、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）ないしは（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）を成膜室内に流した状態で、電極間に、例えば、１３．５ＭＨｚ，２７ＭＨｚ，４０ＭＨｚ等の高周波が印加される。これによって、ＯＨラジカル含有プラズマを発生させ、ｐ型のＳｉＯ層を形成することができる。
このようなＯＨラジカル含有プラズマを生成する工程においては、（ＨＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２）、（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２）等のアルコール類、ギ酸エステル類等の酸素含有炭化水素類を用いてもよい。ただし、Ｃ不純物の量が増加するという問題を有する系では、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）ないしは（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）を使用することが好ましい。
このＯＨラジカル含有プラズマの生成でプラズマ生成ガスにＣＯ２を用いる際には、系にＨ２が存在していることが必要である。しかしながら、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）、（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）の他、（ＨＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２）、（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２）等のアルコール類、ギ酸エステル類等の酸素含有炭化水素類を使用する際は、必ずしも系にＨ２が存在していることが必要でない。
【００６８】
このように第二実施形態においては、第二光電変換ユニット４のｎ層４３上に酸素を含むｐ層４４Ｂが形成されている。ｐ層４４Ｂは、ｉ型４２及びｎ層４３が形成されるプラズマＣＶＤ反応室と同じプラズマＣＶＤ反応室において形成される。
このプラズマＣＶＤ反応室においては、ｎ層４３上にｐ層４４Ｂが形成されるので、ｐ層４４Ｂを形成する際に生じたｐ型不純物を含む膜がプラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着する。これによって、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程において発生した不純物、即ち、ｐ層４４ＢがプラズマＣＶＤ反応室内に配置された構成部材の表面に付着された状態が維持される。この状態においては、次に製造されるｉ層４２の初期成長時には、ｐ層４１とｉ層４２との間の界面に、ｐ層４４Ｂの形成に伴って生じたｐ型不純物のみが混入される。このｐ型不純物は、第二光電変換ユニットにおけるｐ層４１及びｉ層４２からなる積層構造が形成される際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面の形成を促進させる。
従って、プラズマＣＶＤ反応室に対して基板を搬入又は搬出する工程と、プラズマＣＶＤ反応室において基板上に膜を形成する工程とが複数回行われた場合であっても、即ち、処理される基板の数又は複数の基板がまとまって構成されたバッチの数が増えた場合であっても、光電変換装置の特性は低下しない。従って、良好な性能を有する光電変換装置１０Ｂ（１０）を安定して製造することができ、生産コスト及び効率を改善することができる。
【実施例】
【００６９】
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結果を説明する。各実施例により製造された光電変換装置及びその製造条件を以下に示す。
実施例１〜３においては、第二光電変換ユニットのｉ層及びｎ層を形成した後、ｎ層の上にｐ層としてｐ型Ｓｉ層が形成された光電変換装置を用いた結果が示されている。また、実施例１〜３においては、ｐ型Ｓｉ層の膜厚を異ならせて、光電変換装置が形成されている。
実施例４〜６においては、第二光電変換ユニットのｎ層上に酸素を含有するｐ層としてｐ型ＳｉＯ層を形成している。特に、ｐ型ＳｉＯ層を形成する際に、成膜室に（ＳｉＨ４／Ｈ２／Ｂ２Ｈ６）に加えて、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）、又は（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）が流し、ｐ型ＳｉＯ層が形成されている。具体的に、実施例４において（ＣＯ２＋Ｈ２）が用いられており、実施例５において（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）が用いられており、実施例５において（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）が用いられている。
なお、光電変換装置は、実施例１〜６のいずれにおいても、１１００ｍｍ×１４００ｍｍの大きさを有する基板を用いて、光電変換装置が製造されている。【００７０】
＜実施例１＞
実施例１における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成される微結晶シリコンからなるｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００７１】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００７２】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成されるｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、３０Åの膜厚を有するように形成された。【００７３】
＜実施例２＞
実施例２における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成される微結晶シリコンからなるｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００７４】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００７５】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成されるｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、５０Åの膜厚を有するように形成された。【００７６】
＜実施例３＞
実施例３における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成される微結晶シリコンからなるｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００７７】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００７８】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成されるｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。【００７９】
＜実施例４＞
実施例４における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成された酸素を含むｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００８０】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００８１】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成される酸素を含むｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍ、二酸化炭素（ＣＯ２）が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、５０Åの膜厚を有するように形成された。【００８２】
＜実施例５＞
実施例５における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成された酸素を含むｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００８３】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００８４】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成される酸素を含むｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍ、ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）が２５０ｓｃｃｍに設定された条件で、５０Åの膜厚を有するように形成された。【００８５】
＜実施例６＞
実施例６における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成し、このｎ層の上に微結晶シリコンからなるｐ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層と、第二光電変換ユニットのｎ層の上に形成された酸素を含むｐ層とは同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００８６】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００８７】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第二光電変換ユニットのｎ層上に形成される酸素を含むｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２００００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍ、水（Ｈ２Ｏ）が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、５０Åの膜厚を有するように形成された。
上述したように実施例１〜６においては、第二光電変換ユニットを構成するｎ層上に、ｐ層（追加ｐ層）が形成されている。【００８８】
＜比較例＞
比較例における光電変換装置の製造方法を説明する。
第一光電変換ユニットを構成する非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｐ層、バッファ層、非晶質のアモルファスシリコン系薄膜からなるｉ層、微結晶シリコンを含んだｎ層、第二光電変換ユニットを構成する微結晶シリコンを含んだｐ層を順に基板上に形成した。これらの層を形成する方法においては、一列に連結された複数のプラズマＣＶＤ反応室が用いられ、一つの層が一つのプラズマＣＶＤ反応室にてプラズマＣＶＤ法を用いて形成され、基板を搬送する工程と基板に膜を形成する工程とを順に行うことによって複数の層が形成されている。その後、第二光電変換ユニットを構成するｐ層を大気中に暴露し、プロセスガスとして（ＣＯ２＋Ｈ２）を用いてＯＨラジカル含有プラズマ処理をこのｐ層に施した。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からなるｉ層及びｎ層を形成した。第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層は同じ成膜室内においてプラズマＣＶＤ法を用いて成膜された。【００８９】
第一光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が１８０ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が５００ｓｃｃｍに設定された条件で、９０Åの膜厚を有するように形成された。
また、バッファ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が１１０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が３００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２３００ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４）が１００ｓｃｃｍに設定された条件で、６０Åの膜厚を有するように形成された。
また、第一光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が８０Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１２００ｓｃｃｍに設定された条件で、２５００Åの膜厚を有するように形成された。
更に、第一光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、３００Åの膜厚を有するように形成された。【００９０】
次に、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１００ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２５０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）が５０ｓｃｃｍに設定された条件で、１００Åの膜厚を有するように形成された。
また、第二光電変換ユニットのｐ層は、大気中に露呈された。その後、第二光電変換ユニットのｐ層は、基板温度が１９０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、プロセスガスとしてＨ２が１０００ｓｃｃｍ、ＣＯ２が１５０ｓｃｃｍに設定された条件で、プラズマ処理が施された。
引き続き、第二光電変換ユニットのｉ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０００Åの膜厚を有するように形成された。
そして、第二光電変換ユニットのｎ層は、基板温度が１８０℃に設定され、電源周波数が１３．５６ＭＨｚに設定され、反応室内圧力が７００Ｐａに設定され、反応ガス流量としてモノシラン（ＳｉＨ４）が１８０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ２）が２７０００ｓｃｃｍ、水素が希釈ガスとして用いられたホスフィン（ＰＨ３／Ｈ２）が２００ｓｃｃｍに設定された条件で、１５０Åの膜厚を有するように形成された。
このような比較例においては、第二光電変換ユニットを構成するｎ層上に、ｐ層（追加ｐ層）が形成されていない。【００９１】
次に、上述した実施例１〜６の光電変換装置と比較例の光電変換装置とを評価した実験結果を表１に示す。この実験においては、成膜装置において生産が開始された初期に製造された光電変換装置（生産初期の光電変換装置）と、成膜装置において成膜バッチ処理が連続的に１００回行われた後に得られた光電変換装置（１００回の成膜バッチ処理による光電変換装置）とを比較している。ここで、成膜バッチ処理とは、複数の基板がまとまって構成された一つのバッチをプラズマＣＶＤ反応室に搬入し、このバッチを構成する複数の基板に成膜処理を施すことを意味する。上記のように、初期に製造された光電変換装置と、成膜バッチ処理が１００回行われた光電変換装置とに関し、ＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃における出力特性を測定した。また、出力特性として、曲線因子（ＦＦ）及び変換効率（Ｅｆｆ）を測定した。この測定結果を表１に示した。
表１において、「ｐ」，「ｉ」，及び「ｎ」は非晶質光電変換層を表し、「Ｐ」，「Ｉ」，「Ｎ」は結晶質光電変換層を表す。また、表１において、（ＣＯ２＋Ｈ２）、（ＣＨ２Ｏ２＋Ｈ２）、及び（Ｈ２Ｏ＋Ｈ２）は、ＯＨラジカル含有プラズマ処理において用いられたプロセスガスの種類を表す。【００９２】
【表１】
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【００９３】
表１から明らかなように、生産初期において、実施例１〜６及び比較例のいずれの光電変換装置は、良好な特性を有することが分かる。
一方、成膜バッチ処理が１００回行われた光電変換装置においては、実施例１〜６の出力特性は、比較例の出力特性とは大きく異なる結果が得られていることが分かる。
第二光電変換ユニットを構成するｎ層上に追加ｐ層が形成されなかった比較例においては、生産初期の光電変換装置に比べて、１００回の成膜バッチ処理が行われた後に得られた光電変換装置の曲線因子及び変換効率が大きく低下している。
これは、第二光電変換ユニットを構成するｉ層及びｎ層を同じプラズマＣＶＤ反応室内で形成する場合、処理される基板の数が増えるにつれ、反応室の内部に、ｎ型不純物が付着し、蓄積されていることが原因であると考えられる。
即ち、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程において発生したｎ型不純物が、同じ成膜室内で次に製造される第二光電変換ユニットを構成するｉ層の初期成長時に混入されていると考えられる。この場合、次に製造される第二光電変換ユニットを構成するｐ層とｉ層との界面状態が、所望の界面状態とは異なってしまい、ｐ層及びｉ層からなる積層構造を所望に作製することが困難であると考えられる。結果として、比較例の光電変換装置においては、出力特性が大きく低下していると考えられる。【００９４】
これに対し、第二光電変換ユニットを構成するｎ層上に追加ｐ層が形成された実施例１〜実施例６と、追加ｐ層として酸素を含むｐ層が形成された実施例４〜６とにおいては、１００回の成膜バッチ処理が行われた後であっても、曲線因子及び変換効率の低下が抑制されている。従って、生産初期とほぼ同じく良好な出力特性を有する光電変換装置が得られている。
これは、ｐ層又は酸素を含むｐ層が第二光電変換ユニットのｎ層上に追加的に形成されているので、成膜室内に配置された構成部材の表面には、先に製造される第二光電変換ユニットの製造過程により発生したｐ型不純物（ｐ層）が付着している。この結果、同じ成膜室内で次に製造される第二光電変換ユニットを構成するｉ層の初期形成時には、第二光電変換ユニットを構成するｐ層とｉ層との界面に追加ｐ層を形成する際に発生したｐ型不純物のみが混入される。このｐ型不純物は、次に製造される第二光電変換ユニットにおけるｐ層及びｉ層からなる積層構造が形成される際に、ｐ−ｉ界面の接合状態を阻害せず、所望の正常なｐ−ｉ界面の形成を促進させると考えられる。その結果、得られる光電変換装置の特性の劣化が防止されたと考えられる。
また、追加ｐ層の厚さを変えた実施例１〜３を比較すると、ｐ層の厚さに関わらず、光電変換装置の特性が劣化することを防止できるという上述の効果が得られるが、厚さが１００Å未満の場合に、特に良好な結果が得られていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、タンデム型の光電変換装置の製造方法及び光電変換装置の製造システムに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
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、１０Ａ，１０Ｂ（１０）光電変換装置、３１  ｐ型半導体層（第一ｐ型半導体層）、３２  ｉ型シリコン層（第一ｉ型半導体層）、３３  ｎ型半導体層（第一ｎ型半導体層）、４１  ｐ型半導体層（第二ｐ型半導体層）、４２  ｉ型シリコン層（第二ｉ型半導体層）、４３  ｎ型半導体層（第二ｎ型半導体層）、４４Ａ  ｐ型半導体層（第三ｐ型半導体層）、４４Ｂ  酸素を含むｐ型半導体層（第三ｐ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（第一プラズマＣＶＤ反応室）、６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）  Ｉ層成膜反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）、６４  Ｎ層成膜反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）、６５  Ｐ層成膜反応室（第一プラズマＣＶＤ反応室）、６６  アンロード室、７０Ａ  第二成膜装置、７１  ロード・アンロード室、７２  ＩＮ層成膜反応室（第二プラズマＣＶＤ反応室）、８０Ａ  暴露装置。
【図１Ａ】
2010087198.tif 000004
【図１Ｂ】
2010087198.tif 000005
【図１Ｃ】
2010087198.tif 000006
【図２】
2010087198.tif 000007
【図３】
2010087198.tif 000008
【図４】
2010087198.tif 000009
【図５】
2010087198.tif 000010
【図６Ａ】
2010087198.tif 000011
【図６Ｂ】
2010087198.tif 000012
【図６Ｃ】
2010087198.tif 000013
【図７】
2010087198.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第１態様の光電変換装置の製造方法は、複数の第一プラズマＣＶＤ反応室と単数の第二プラズマＣＶＤ反応室とを用いることにより、基板の第１面に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層、第一ｉ型半導体層、及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層、第二ｉ型半導体層、及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造方法であって、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層、前記第一ｉ型半導体層、前記第一ｎ型半導体層、及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成し、前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させ、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する。
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、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
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、前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことが好ましい。
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、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを用いることによって、前記第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
本発明の第２態様の光電変換装置は、上述の製造方法を用いて製造されている。
本発明の第３態様の製造システムは、基板の第１面に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層、第一ｉ型半導体層、及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層、第二ｉ型半導体層、及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造システムであって、複数の第一プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層、前記第一ｉ型半導体層、前記第一ｎ型半導体層、及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成する第一成膜装置と、前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置と、単数の第二プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する第二成膜装置とを含む。
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三ｐ型半導体層を形成することが好ましい。
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことが好ましい。
本発明の第３態様の製造システムにおいては、前記第二成膜装置は、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給する酸素ガス供給部を含むことが好ましい。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法は、基板上に形成された透明導電膜上に、第一導電型半導体層及び第二導電型半導体層を含む複数の半導体層が積層された光電変換装置を連続的に製造する光電変換装置製造システムの使用方法であって、第一導電型半導体層を形成する第一プラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置を準備し、前記第一成膜装置に接続され、前記第一成膜装置によって形成された前記第一導電型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置を準備し、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層上に第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する第二プラズマＣＶＤ反応室と、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記複数の半導体層が積層された処理済基板と前記第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜処理が施されていない未処理基板とを差し替える搬送装置とを含む第二成膜装置を準備し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記第二導電型半導体層が形成された後、かつ、前記第二プラズマＣＶＤ反応室に前記未処理基板が搬入される前に、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層に含まれる第一導電型不純物を有する第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一不純物ガスが前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給された後、前記第二プラズマＣＶＤ反応室から前記第一不純物ガスを排気し、前記第一不純物ガスとは異なるガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法においては、前記第一導電型半導体層は、ｐ型不純物を含有するｐ型半導体層であり、前記第二導電型半導体層は、ｎ型不純物を含有するｎ型半導体層であり、前記複数の半導体層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層によって構成され、前記第一不純物ガスは、ｐ型不純物を含有するガスであり、前記第一導電型半導体層とは異なる前記半導体層は、ｉ型半導体層又はｎ型半導体層であることが好ましい。
本発明の第４態様の製造システムの使用方法においては、前記第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給するとき、前記第二プラズマＣＶＤ反応室内に前記第一不純物ガスのプラズマを生成することが好ましい。
【手続補正２】
【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】
複数の第一プラズマＣＶＤ反応室と単数の第二プラズマＣＶＤ反応室とを用いることにより、基板の第１面に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層、第一ｉ型半導体層、及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層、第二ｉ型半導体層、及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造方法であって、
前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層、前記第一ｉ型半導体層、前記第一ｎ型半導体層、及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成し、
前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させ、
前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、
前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ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、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三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３】
請求項２に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第三ｐ型半導体層は、酸素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４】
請求項３に記載の光電変換装置の製造方法であって、
酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを用いることによって、前記第三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５】
光電変換装置であって、
請求項２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を用いて製造されたことを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
基板の第１面に形成された透明導電膜上に、第一光電変換ユニットを構成する第一ｐ型半導体層、第一ｉ型半導体層、及び第一ｎ型半導体層と、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を構成する第二ｐ型半導体層、第二ｉ型半導体層、及び第二ｎ型半導体層とが順に積層された光電変換装置の製造システムであって、
複数の第一プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記複数の第一プラズマＣＶＤ反応室において、前記第一ｐ型半導体層、前記第一ｉ型半導体層、前記第一ｎ型半導体層、及び前記第二ｐ型半導体層の各々を形成する第一成膜装置と、
前記第二ｐ型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置と、
単数の第二プラズマＣＶＤ反応室を含み、前記第二ｉ型半導体層を形成する前に前記第二プラズマＣＶＤ反応室内にｐ型不純物を含有するガスを供給し、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、大気中に露呈された前記第二ｐ型半導体層上に前記第二ｉ型半導体層を形成し、前記第二ｉ型半導体層上に前記第二ｎ型半導体層を形成する第二成膜装置と
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７】
請求項６に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記第二ｎ型半導体層上に第三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。
【請求項８】
請求項７に記載の光電変換装置の製造システムであって、
前記第三ｐ型半導体層は、酸素を含むことを特徴とする光電変換装置のシステム。
【請求項９】
請求項６から請求項８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、
前記第二成膜装置は、酸素元素を有するガスを含有するプロセスガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給する酸素ガス供給部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１０】
基板上に形成された透明導電膜上に、第一導電型半導体層及び第二導電型半導体層を含む複数の半導体層が積層された光電変換装置を連続的に製造する光電変換装置製造システムの使用方法であって、
第一導電型半導体層を形成する第一プラズマＣＶＤ反応室を含む第一成膜装置を準備し、
前記第一成膜装置に接続され、前記第一成膜装置によって形成された前記第一導電型半導体層を大気雰囲気に露呈させる暴露装置を準備し、
大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層上に第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する第二プラズマＣＶＤ反応室と、前記第二プラズマＣＶＤ反応室において、前記複数の半導体層が積層された処理済基板と前記第二プラズマＣＶＤ反応室における成膜処理が施されていない未処理基板とを差し替える搬送装置とを含む第二成膜装置を準備し、
前記第二プラズマＣＶＤ反応室において前記第二導電型半導体層が形成された後、かつ、前記第二プラズマＣＶＤ反応室に前記未処理基板が搬入される前に、大気雰囲気に露呈された前記第一導電型半導体層に含まれる第一導電型不純物を有する第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、
前記第一不純物ガスが前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給された後、前記第二プラズマＣＶＤ反応室から前記第一不純物ガスを排気し、前記第一不純物ガスとは異なるガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給し、前記第一導電型半導体層とは異なる半導体層を形成する
ことを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電変換装置製造システムの使用方法であって、
前記第一導電型半導体層は、ｐ型不純物を含有するｐ型半導体層であり、
前記第二導電型半導体層は、ｎ型不純物を含有するｎ型半導体層であり、
前記複数の半導体層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層によって構成され、
前記第一不純物ガスは、ｐ型不純物を含有するガスであり、
前記第一導電型半導体層とは異なる前記半導体層は、ｉ型半導体層又はｎ型半導体層であることを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光電変換装置製造システムの使用方法であって、
前記第一不純物ガスを前記第二プラズマＣＶＤ反応室に供給するとき、前記第二プラズマＣＶＤ反応室内に前記第一不純物ガスのプラズマを生成することを特徴とする光電変換装置製造システムの使用方法。
【国際調査報告】
2010087198.tif 000015
2010087198.tif 000016
2010087198.tif 000017
2010087198.tif 000018