(57)【要約】【課題】中間層を挟む２つの光電変換層の間における導電性を向上できる光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法を得ること。【解決手段】光電変換装置は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第１光電変換層と、前記第１光電変換層と光吸収波長特性が異なっており、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第２光電変換層と、前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層と前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層とに挟まれた中間層とを備え、前記中間層は、電気２重層を有し、分子内の正電荷の部位が前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層の側に向き、前記分子内の負電荷の部位が前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層の側に向くように、前記分子が配向している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第１光電変換層と、
前記第１光電変換層と光吸収波長特性が異なっており、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第２光電変換層と、
前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層と前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層とに挟まれた中間層と、
を備え、
前記中間層は、電気２重層を有し、分子内の正電荷の部位が前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層の側に向き、前記分子内の負電荷の部位が前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層の側に向くように、前記分子が配向している
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１光電変換層及び前記中間層は、前記第２光電変換層に対して光入射側に配され、
前記中間層は、少なくとも前記第２光電変換層で吸収する光波長領域で透光性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記中間層は、電気双極子の向きの互いにそろった分子が２次元的に複数配された単分子層で形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記中間層は、前記第１光電変換層が前記中間層に対して光入射側に配され前記第１光電変換層内においてｐ型半導体層が光入射側に配されｎ型半導体層が光入射側と反対側に配される場合、（３＋２ｎ）フッ化アルキルシラン［ＣＦ３（ＣＨ２）２（ＣＦ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３；ｎ＝０〜６］よりなる一群の物質から選択された物質で形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記中間層は、パラ置換ベンゼンクロライド誘導体よりなる一群の物質から選択された物質で形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第１光電変換層を形成する工程と、
前記第１光電変換層と光吸収波長特性が異なっており、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第２光電変換層を形成する工程と、
前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層と前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層とに挟まれるべき位置に、電気２重層を有する中間層を形成する工程と、
を備え、
前記中間層を形成する工程では、分子内の正電荷の部分が前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層の側に向き、前記分子内の負電荷の部分が前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層側に向くように、前記分子を配向させる自己組織化を行う
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、光吸収波長特性の異なる複数の薄膜光電変換層が積層された積層型の薄膜太陽電池が知られている。このような積層型の薄膜太陽電池では、透明電極が形成された絶縁性の透明基板上に、それぞれ薄膜半導体であるｐ型層、ｉ型層、ｎ型層が順に堆積された光電変換層を複数積層されており、その上に裏面電極として反射導電膜が形成されている。この積層型の薄膜太陽電池は、絶縁性の透明基板側から複数の光電変換層への光入射により光起電力を発生する。
【０００３】
特許文献１には、薄膜シリコン積層型太陽電池において、非晶質シリコン太陽電池（トップセル）と結晶質シリコン太陽電池（ボトムセル）との間に、透明中間層が配された構成が記載されている。この透明中間層は、非晶質シリコン太陽電池（トップセル）で発電に使用されるスペクトル領域の太陽光を反射させて非晶質シリコン太陽電池（トップセル）に再入射させる。これにより、特許文献１によれば、非晶質シリコン太陽電池（トップセル）における発電効率を向上できるとされている。
【０００４】
特許文献２には、タンデム型光電変換素子において、フロントセルとバックセルとを接続する接続層を、電子輸送性がありシアノ基（ＣＮ）が配位された有機化合物で形成することが記載されている。これにより、特許文献２によれば、接続層にホールを生成する機能を持たせることができるので、フロントセルとバックセルとの間で障壁の少ない接合が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２０７４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、透明中間層の材料として、ＺｎＯ、ＩＴＯ、あるいはＳｎＯ２を用いることが示されている。この透明中間層は、非晶質シリコン太陽電池（トップセル）におけるｎ型シリコン層と結晶質シリコン太陽電池（ボトムセル）におけるｐ型シリコン層とに挟まれている。
【０００７】
特許文献１に記載された透明中間層は、透光性とキャリア導電性とを両立するために、ｎ型半導体になっていると考えられる。透明中間層がｎ型半導体になっていると、ｎ型シリコン層との接触抵抗は低く出来ても反対側のｐ型シリコン層との接触抵抗はｐ−ｎ逆接合となるため接触抵抗の低減が難しい。これにより、透明中間層を間にして配された非晶質シリコン太陽電池及び結晶質シリコン太陽電池（２つの光電変換層）の間における導電性が低下する。特に、非晶質シリコン太陽電池や結晶質シリコン太陽電池が発生する電流が高い場合には、ｐ−ｎ逆接合となる部分の抵抗によって流れる電流が制限され、薄膜シリコン積層型太陽電池（光電変換装置）の光変換効率が著しく低下する。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、接続層が、フロントセルにおけるホールブロック層（ｎ型有機半導体）とバックセルにおけるホール輸送層（ｐ型有機半導体）とに挟まれている。また、接続層が電子輸送材料を基本骨格としているため、接続層に接するｎ型有機半導体との親和性が高いとされている。しかし、特許文献２には、接続層に接するｐ型有機半導体との親和性について記載がない。また、特許文献２には、接続層内で各分子がどのような向きにあるのかについて記載がない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中間層を挟む２つの光電変換層の間における導電性を向上できる光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる光電変換装置は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第１光電変換層と、前記第１光電変換層と光吸収波長特性が異なっており、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する第２光電変換層と、前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層と前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層とに挟まれた中間層とを備え、前記中間層は、電気２重層を有し、分子内の正電荷の部位が前記第１光電変換層におけるｎ型半導体層の側に向き、前記分子内の負電荷の部位が前記第２光電変換層におけるｐ型半導体層の側に向くように、前記分子が配向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、中間層の近傍において第１光電変換層におけるｎ型半導体層の電子エネルギーレベルと第２光電変換層におけるｐ型半導体層の正孔エネルギーレベルとが近づき、第２光電変換層におけるｐ型半導体層と第１光電変換層におけるｎ型半導体層との間でトンネル電流が中間層を介して流れやすくなる。すなわち、中間層を挟む２つの光電変換層の間における導電性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光電変換装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１における中間層の形成途中における状態を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態１における中間層とその両側に接合された半導体層のエネルギーバンドを示す図である。
【図４】図４は、比較例における中間層とその両側に接合された半導体層のエネルギーバンド示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる光電変換装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
実施の形態１に係る光電変換装置の概略構成を、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光電変換装置の概略構成を示す断面図である。
【００１５】
光電変換装置１では、基板２の上に、透明電極３、光電変換層（第１光電変換層）４、中間層５、光電変換層（第２光電変換層）６、裏面電極７が順に積層されている。なお、基板２上すなわち基板２及び透明電極３の間には、不純物の阻止層として、必要に応じて酸化Ｓｉなどのアンダーコート層８を設けるようにしてもよい。
【００１６】
基板２は、絶縁性を有する透明な物質（例えば、ガラス）で形成されている。透明電極３は、基板２の上に配されている。透明電極３は、その表面に、微細な凹凸である表面テクスチャ構造を有する。
【００１７】
光電変換層４と光電変換層６とは、ともにＳｉを主成分とするが、異なる結晶構造を有する。光電変換層４は、例えば、非晶質Ｓｉで形成されている。光電変換層６は、例えば、微結晶Ｓｉで形成されている。光電変換層４と光電変換層６とは、その結晶構造の違いにより異なるバンドギャップを有し、従って異なる光吸収波長特性を有する。光電変換層４は、受けた光のうち第１の波長領域の光を吸収し、その第１の波長領域の光に応じた電荷を発生させる（発電する）。光電変換層６は、受けた光のうち第２の波長領域の光を吸収し、その第２の波長領域の光に応じた電荷を発生させる（発電する）。
【００１８】
実施の形態１の光電変換装置１は、透明の基板２を用いて、主として基板２側から入射する光を電気に変換する装置である。すなわち、光電変換層４及び中間層５は、光電変換層６に対して光入射側に配されている。光電変換層４の発電素子と光電変換層６の発電素子とが積層方向に直列に接続されて、それぞれの光電変換層で発生した電流（電荷）が透明電極３と裏面電極７とから取り出される構成である。このような光電変換装置はタンデム型の太陽電池として用いることができる。
【００１９】
タンデム型の太陽電池では、光を入射する側に、主として短い波長の光を吸収して電気エネルギーに変換するバンドギャップの大きい光電変換層が配置され、裏面側（光入射側と反対側）に、前者よりも長い波長の光を吸収して電気エネルギーに変換するバンドギャップの小さい光電変換層が配置される。
【００２０】
光電変換層４では、基板２側から順に、ｐ型半導体層４ａ、ｉ型半導体層４ｂ、ｎ型半導体層４ｃ、ｎ型半導体層４ｄが積層されている。ｐ型半導体層４ａは、ボロンなどのｐ型不純物を含む半導体（例えば、非晶質ＳｉＣ）で形成されている。ｉ型半導体層４ｂは、真性の半導体（例えば、非晶質Ｓｉ）で形成されている。ｎ型半導体層４ｃ、４ｄは、リン、砒素などのｎ型不純物を含む半導体（例えば、非晶質Ｓｉ）で形成されている。なお、ｐ型半導体層４ａとｉ型半導体層４ｂとの間に（例えば、非晶質ＳｉＣで形成された）ｉ型半導体層がさらに挿入されていても良い。
【００２１】
光電変換層６では、基板２側から順に、ｐ型半導体層６ｄ、ｐ型半導体層６ａ、ｉ型半導体層６ｂ、ｎ型半導体層６ｃが積層されている。ｐ型半導体層６ｄ、６ａは、ボロンなどのｐ型不純物を含む半導体（例えば、微結晶Ｓｉ）で形成されている。ｉ型半導体層６ｂは、真性の半導体（例えば、微結晶Ｓｉ）で形成されている。ｎ型半導体層６ｃは、リン、砒素などのｎ型不純物を含む半導体（例えば、微結晶Ｓｉ）で形成されている。
【００２２】
裏面電極７は、例えば、ＡｌやＡｌ合金などの反射率の高い金属で形成することができる。Ａｌの代わりにＡｇを用いてもよい。反射性能に優れた物質で裏面電極７が形成されていると、光電変換層６を透過した光は裏面電極７により再び光電変換層６側に反射されて光電変換層６で光電変換されるので変換効率が向上する。光電変換される波長領域（第２の波長領域）の光を効果的に反射するために、裏面電極７とｎ型半導体層６ｃとの間に適当な光学特性を有するＺｎＯなどの透明導電層１１を挿入してもよい。
【００２３】
中間層５は、光電変換層４と光電変換層６とに挟まれた層である。すなわち、中間層５は、光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄと光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層６ｄとに挟まれている。中間層５は、光電変換層４で吸収されなかった光（受けた光のうち第１の波長領域を除く光）を光電変換層６側に透過すると同時に、中間層５は、光電変換層４と光電変換層６との間を電気的に導通させる。
【００２４】
中間層５が光電変換層６で吸収する波長領域（第２の波長領域）の光を透過する一方、光電変換層４で吸収する波長領域（第１の波長領域）の光を光電変換層４側に反射する光学特性を備えると、光電変換層４を通過した光が再び光電変換層４に入射して光電変換されるので変換効率が向上する。すなわち、中間層５は、少なくとも光電変換層（第２光電変換層）６で吸収する光波長領域（第２の波長領域）で透光性を有し、光電変換層４で吸収する光波長領域（第１の波長領域）で反射性能を有する。
【００２５】
中間層５は、その層を挟む２つの光電変換層（光電変換層４及び光電変換層６）の間のキャリア（電荷、電流）を滞りなく伝えなければならないため、キャリア伝導性（導電性）を有していることが必須である。２つの光電変換層（光電変換層４及び光電変換層６）間でキャリア伝導が妨げられると、実効的な光電変換層間の接続抵抗が高くなり、太陽電池の曲線因子（Ｆｉｌｌ  Ｆａｃｔｏｒ：  ＦＦ）が低下し、結果として発電効率（光電変換効率）が低下する。そのため中間層５は、所定の波長領域（第２の波長領域）における透光性と２つの光電変換層（光電変換層４及び光電変換層６）間におけるキャリア導電性とを両立させなければならない。
【００２６】
実施の形態１では、中間層５の構造を、電気双極子を備えた分子からなる電気２重層としている。すなわち、中間層５は、電気双極子を有する分子で形成されている。中間層５は、分子内の正電荷の部位が光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄの側に向き、分子内の負電荷の部位が光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層６ｄの側に向くように、分子が配向している。また、中間層５は、透光性を有している。
【００２７】
次に、実施の形態１に係る光電変換装置１の製造方法について、図１及び図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１における中間層の形成途中における状態を示す模式図である。
【００２８】
第１の工程では、基板２の上に、（アンダーコート層８、）透明電極３、ｐ型半導体層４ａ、ｉ型半導体層４ｂ、ｎ型半導体層４ｃ、及びｎ型半導体層４ｄを順に形成する。これにより、ｎ型半導体層４ｃとｐ型半導体層４ａとを有する光電変換層（第１光電変換層）４を形成する。
【００２９】
第２の工程では、光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄと光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層６ｄとに挟まれるべき位置、すなわち光電変換層（第１光電変換層）４の上に、電気２重層を有する中間層５を形成する。中間層５は、例えば、３フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ３  ［３，３，３−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌ−ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］）を気相中での接触反応による自己組織化を行い単分子層として形成した。なお、中間層５は、溶液への浸漬法や真空蒸着法などでも形成することができる。
【００３０】
ここで、光電変換層４は、基板２上に透明電極３を通して入射した光がｐ型半導体層４ａ側から入射するように、ｐ−ｉ−ｎの順序で例えば非晶質Ｓｉで形成されている。このため、中間層５は、光電変換層４におけるｎ型半導体層４ｄの上に形成する事になる。ｎ型半導体層４ｄを例えば非晶質Ｓｉで形成した後に成膜装置から取り出した試料の表面（ｎ型半導体層４ｄの表面）に、中間層５を成膜するのであるが、フッ化アルキルシランを入れた容器と試料とを密閉容器の中に封入して試料の全体を１５０℃程度に加熱し３時間保持することでフッ化アルキルシラン膜を中間層５として自己組織化により形成した。自己組織化による形成とは、図２に示したように、シラン部分（正電荷の部位）が（例えば非晶質Ｓｉで形成された）ｎ型半導体層４ｄ側に、フッ素部分（負電荷の部位）が外側（ｎ型半導体層４ｄ側と反対側）に配向して単分子層形成されていることを意味する。言い換えると、電気双極子による電気双極子モーメント４０２の向きが揃っている。すなわち、中間層５は、図２に示すように、電気双極子（電気双極子モーメント４０２）の向きの互いにそろった分子４０１が２次元的に複数配された単分子層で形成されている。
【００３１】
このようにフッ化アルキルシランとＳｉ（ｎ型半導体層４ｄ）との反応性によりシラン部分がＳｉ側（ｎ型半導体層４ｄの側）に、フッ素部分が表面側（形成されるべきｐ型半導体層６ｄの側）に配向する。この結果、基板側（ｎ型半導体層４ｄの側）が正電荷の層、表面側（形成されるべきｐ型半導体層６ｄの側）が負電荷の層の電気２重層が形成される。
【００３２】
なお、フッ化アルキルシランとしては例えば１分子中にフッ素を３原子含むＦＡＳ３［３，３，３−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］が最も好ましいが、これよりもフッ素をたくさん含む分子量の大きな分子でも可能である。ただしこの場合には膜厚が厚くなってしまうために中間層の伝導性が損なわれるため厚くとも１ｎｍ程度に留めておくのが好ましい。この時のフッ素は１５原子程度でＦＡＳ１５［ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］である。すなわち、中間層５は、光電変換層４が中間層５に対して光入射側に配され光電変換層４内においてｐ型半導体層４ａが光入射側に配されｎ型半導体層４ｃ、４ｄが光入射側と反対側に配される場合、（３＋２ｎ）フッ化アルキルシラン［ＣＦ３（ＣＨ２）２（ＣＦ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３；ｎ＝０〜６］よりなる一群の物質から選択された物質で形成されていてもよい。
【００３３】
第３の工程では、中間層５の上に、ｐ型半導体層６ｄ、ｐ型半導体層６ａ、ｉ型半導体層６ｂ、ｎ型半導体層６ｃを順に形成する。これにより、ｎ型半導体層６ｃとｐ型半導体層６ｄ、６ａとを有する光電変換層（第２光電変換層）６を形成する。
【００３４】
そして、光電変換層６の上に、（透明導電層１１、）裏面電極７を順に形成する。これにより、図１に示す光電変換装置１が得られる。
【００３５】
次に、実施の形態１における中間層５によりどのように２つの光電変換層（光電変換層４及び光電変換層６）の間の導電性が向上されるのかについて、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１における中間層とその両側に接合された半導体層のエネルギーバンドを示す図である。
【００３６】
図３は、ｎ型半導体層３０２（図１に示すｎ型半導体層４ｄ）とｐ型半導体層３０３（図１に示すｐ型半導体層６ｄ）との間に中間層３０６（図１に示す中間層５）が挟まれている。中間層（電気２重層からなる分子膜）３０６内において、ｎ型半導体層３０２側に負電荷保持部３０４が位置し、ｐ型半導体層３０３側に正電荷保持部３０５が位置している状態が図示されている。図３中の点線はフェルミレベルＥｆを示す。
【００３７】
ここで、仮に、図４に示すように、中間層１３０１がＺｎＯ、ＩＴＯ、あるいはＳｎＯ２で形成されている場合を考える。この場合、中間層１３０７自体がｎ型半導体になる。そして、中間層１３０７の両側に位置するｎ型半導体層１３０２の伝導帯エネルギー（Ｅｃ，ｎ）、価電子帯エネルギー（Ｅｖ，ｎ）、ｐ型半導体層１３０３の伝導帯エネルギー（Ｅｃ，ｐ）、価電子帯エネルギ（Ｅｖ，ｐ）のエネルギーレベルは、いずれも、中間層１３０１の近傍で変化しない。すなわち、中間層１３０１の近傍において、ｎ型半導体層３０２の伝導帯エネルギー（Ｅｃ，ｎ）とｐ型半導体層３０３の伝導帯エネルギー（Ｅｃ，ｐ）とが同等のレベルである。また、中間層１３０１の近傍において、ｎ型半導体層１３０２の価電子帯エネルギー（Ｅｖ，ｎ）とｐ型半導体層１３０３の価電子帯エネルギ（Ｅｖ，ｐ）とが同等のレベルである。これにより、ｐ型半導体層１３０３とｎ型半導体層１３０２との間でトンネル伝導を行わせることが困難である。
【００３８】
それに対して、実施の形態１では、図３に示すように、中間層３０６（図１に示す中間層５）内において、ｎ型半導体層３０２（図１に示すｎ型半導体層４ｄ）側に正電荷保持部３０５（正電荷の層）、ｐ型半導体層３０３（図１に示すｐ型半導体層６ｄ）側に負電荷保持部３０４（負電荷の層）を配置する。これにより、それぞれの層の正孔（正電荷）と電子（負電荷）との蓄積傾向の違いによって、中間層５の近傍、すなわち正電荷保持部３０５及び負電荷保持部３０４の界面の近傍では、ｎ型半導体層３０２、ｐ型半導体層３０３のエネルギーレベルの傾きが変化している。この結果、ｎ型半導体層３０２の伝導帯エネルギ（Ｅｃ，ｎ）と、ｐ型半導体層３０３の価電子帯エネルギ（Ｅｖ，ｐ）とが接近している。
【００３９】
つまり、正電荷保持部３０５及び負電荷保持部３０４の界面近傍でｎ型半導体層３０２の電子エネルギーレベルとｐ型半導体層３０３の正孔エネルギーレベルとが近づくようにそれぞれのエネルギーレベルが変化している。このように、ｎ型伝導帯−ｐ型価電子帯間のエネルギギャップが小さいと、層間のトンネル伝導が増進され、キャリア再結合が増進されて、電流が流れやすくなる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１では、中間層３０６の近傍においてｎ型半導体層３０２の電子エネルギーレベルとｐ型半導体層３０３の正孔エネルギーレベルとが近づき、ｐ型半導体層６ａとｎ型半導体層４ｃとの間でトンネル電流が中間層５を介して流れやすくなる（電荷のトンネル伝導を行わせやすくなる）。すなわち、中間層５を挟む２つの光電変換層４、６の間における導電性を向上できる。この結果、光電変換装置１の光電変換効率が改善される。また、中間層５を自己組織化により単分子膜として形成できるため、光電変換装置１の製造コストの低コスト化が図れる。
【００４１】
また、仮に、ポテンシャルを制御するために絶縁膜中の固定電荷を利用する場合を考える。この場合、絶縁膜厚を薄くしてトンネル電流を増やそうとすると電荷が少なくなってポテンシャル制御効果が小さくなる。導電性を維持しつつポテンシャルを制御することが困難である。
【００４２】
それに対して、実施の形態１によれば、中間層５内に正電荷保持部３０５及び負電荷保持部３０４の電気２重層を形成してポテンシャルを制御するために、電荷が少なくなることなくトンネル電流を増やすことができる。
【００４３】
なお、光吸収波長特性の異なる光電変換層として、実施の形態１では光電変換層４と光電変換層６とで結晶化率の異なる材料を用いたが、元素組成の異なる層としてもよい。例えば、光電変換層４と光電変換層６とは、Ｓｉ半導体層に添加するＧｅやＣの割合を変化させ、バンドギャップを調整して積層する光電変換層で光吸収波長特性が異なるように調整してもよい。また、光電変換装置１において、積層される光電変換層は３つ以上としてもよい。その場合、中間層５が各光電変換層の間に配され２つ以上ある構成としてもよい。
【００４４】
また、光電変換装置１における各層の積層の順番は、上記に限定されない。すなわち、光電変換装置１において、基板２からの積層順序を反対として、基板２と反対側の膜面側から光を入射する構成としてもよい。膜面側から光を入射する場合、基板２は透明でなくてよい。
【００４５】
例えば、中間層５が、光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄと光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層とに挟まれていれば、光電変換装置１において、基板２の上に、透明電極３、光電変換層（第２光電変換層）６、中間層５、光電変換層（第１光電変換層）４、裏面電極７が順に積層されていてもよい。この場合、例えば、光電変換層４では、基板２側から順に、ｎ型半導体層４ｄ、ｎ型半導体層４ｃ、ｉ型半導体層４ｂ、ｐ型半導体層４ａが積層されていてもよい。光電変換層６では、基板２側から順に、ｎ型半導体層６ｃ、ｉ型半導体層６ｂ、ｐ型半導体層６ａ、ｐ型半導体層６ｄが積層されていてもよい。
【００４６】
また、この場合、第１の工程では、基板２の上に、（アンダーコート層８、）透明電極３、ｎ型半導体層６ｃ、ｉ型半導体層６ｂ、ｐ型半導体層６ａ、ｐ型半導体層６ｄを順に形成する。これにより、ｎ型半導体層６ｃとｐ型半導体層６ｄ、６ａとを有する光電変換層（第２光電変換層）６を形成する。第２の工程では、光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄと光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層６ｄとに挟まれるべき位置、すなわち光電変換層（第２光電変換層）６の上に、電気双極子を有する分子で中間層５を形成する。第３の工程では、中間層５の上に、ｎ型半導体層６ｃ、ｉ型半導体層６ｂ、ｐ型半導体層６ａ、ｐ型半導体層６ｄを順に形成する。これにより、ｎ型半導体層６ｃとｐ型半導体層６ｄ、６ａとを有する光電変換層（第２光電変換層）６を形成する。これにより、光電変換層（第１光電変換層）４におけるｎ型半導体層４ｄと光電変換層（第２光電変換層）６におけるｐ型半導体層とに挟まれた中間層５が得られる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態２に係る光電変換装置１について説明する。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
実施の形態２に係る光電変換装置１は、中間層５が、パラ置換ベンゼンクロライド誘導体よりなる一群の物質から選択された物質で形成されている。すなわち、第２の工程において、中間層５は、例えば、ｐ置換クロロフェニルフォスフォリルジクロライドを１ｍモル含有したジクロロメタン５分間浸漬することで自己組織化を行い単分子膜として形成した。さらにこれを窒素ガス雰囲気中１５０℃で乾燥した。
【００４９】
このように形成した単分子膜は、ＣＯＣｌ基（正電荷の部位）がｎ型半導体層４ｄの側に向き、Ｃｌ基（負電荷の部位）がｐ型半導体層６ｄの側に向くように、分子が配向したものとなる。この結果、基板側（ｎ型半導体層４ｄの側）が正電荷の層、表面側（形成されるべきｐ型半導体層６ｄの側）が負電荷の層の電気２重層が形成される。
【００５０】
したがって、実施の形態２によっても、中間層３０６の近傍においてｎ型半導体層３０２（ｎ型半導体層４ｄ）の電子エネルギーレベルとｐ型半導体層３０３（ｐ型半導体層６ｄ）の正孔エネルギーレベルとが近づき、ｐ型半導体層６ａとｎ型半導体層４ｃとの間でトンネル電流が中間層５を介して流れやすくなる（電荷のトンネル伝導を行わせやすくなる）。
【００５１】
以上の実施の形態の構成は、特にＳｉを主成分とする半導体層からなる光電変換層の変換効率向上に適するが、Ｓｉ系以外の化合物半導体系、有機物系などの材料にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法は、積層型の薄膜太陽電池に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  光電変換装置
２  基板  
３  透明電極
４  光電変換層
４ａ  ｐ型半導体層
４ｂ  ｉ型半導体層
４ｃ、４ｄ  ｎ型半導体層
５  中間層
６  光電変換層
６ａ、６ｄ  ｐ型半導体層
６ｂ  ｉ型半導体層
６ｃ  ｎ型半導体層
７  裏面電極
８  アンダーコート層
１１  透明導電層
３０２  ｎ型半導体層
３０３  ｐ型半導体層
３０４  負電荷保持部
３０５  正電荷保持部
３０６  中間層
４０１  分子
４０２  電気双極子モーメント
１３０２  ｎ型半導体層
１３０３  ｐ型半導体層
１３０７  中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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