(57)【要約】【課題】  微結晶シリコン層のリーク電流に起因する変換効率の低下を抑制可能な光電変換装置を提供する。【解決手段】  支持基体上に、光入射側から順に第１電極層と、光電変換層と第２電極層とを備える光電変換装置であって、前記光電変換層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、界面層およびｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなり、前記界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示す。【選択図】  図３
2015069974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体上に、光入射側から順に第１電極層と、光電変換層と第２電極層とを備える光電変換装置であって、
前記光電変換層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、界面層およびｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、
前記ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなり、
前記界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記ｉ型半導体層と前記界面層との間に、第１ｉ型界面層を有し、
前記第１ｉ型界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｉ型の導電性を示すことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記界面層の膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記界面層は、ドーパントとしてＰを含み、
前記Ｐの濃度は、前記界面層の前記ｉ型半導体層に対向する面から前記ｎ型半導体層に対向する面に向けて膜厚方向に増加していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記支持基体は、透光性支持体からなり、
前記第１電極層は、透明導電性薄膜からなり、前記光電変換層との界面が凹凸形状であり、ヘイズ率が１５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項６】
支持基体上に、光入射側から順に第１電極層、第１光電変換層、第２光電変換層、第３光電変換層、第４光電変換層、及び第２電極層を備える光電変換装置であって、
前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層は、いずれも非晶質シリコン系半導体からなる第１ｐ型半導体層、第１ｉ型半導体層、第１ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、
前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなる第３ｐ型半導体層、第３ｉ型半導体層、第３ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、
前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層のいずれか一方は、界面層を有し、
前記界面層は、前記第３ｉ型半導体層と前記第３ｎ型半導体層との間に設けられ、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴とする光電変換装置。
【請求項７】
前記界面層は、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層の両方に設けられ、
前記第３光電変換層に設けられた前記界面層は、前記第４光電変換層に設けられた前記界面層よりも膜厚が厚いことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｐｉｎ接合を有する非晶質薄膜太陽電池において、ｐ層とｉ層との界面またはｉ層とｎ層との界面に非晶質シリコンからなり、かつ、ドープ層である界面半導体層を挿入した非晶質薄膜太陽電池が知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の非晶質薄膜太陽電池は、少なくとも一つのｐｉｎ接合のｐ型半導体層あるいはｎ型半導体層が、微結晶相を含む非晶質（以下微結晶という）シリコン系膜からなり、ｉ型半導体層は非晶質シリコン系膜からなる。さらにその微結晶半導体層とｉ型半導体層との接合界面において、ｉ型半導体層よりも広いバンドギャップを持ち、かつ、微結晶半導体層と同一導電型の不純物を低濃度添加した非晶質シリコン系膜からなる界面半導体層が介在することを特徴とする。
【０００４】
そして、この特許文献１に記載の非晶質薄膜太陽電池は、ｐ／ｉ界面またはｉ／ｎ界面に、非晶質シリコンからなり、かつ不純物がドープされた界面半導体層を挿入することで、拡散電位を増加し、開放電圧Ｖｏｃを向上することを目的とするものである。
【０００５】
一方、太陽電池の普及における課題として、既存の火力発電等の発電電力に対して発電ワット単価が高い点があげられ、国の補助金政策など導入支援策はあるものの、やはり太陽電池モジュールの低コスト化が普及促進のために重要である。その解決策の一つとして、光電変換を行うための材料が少なくて済み低コストで製造可能な薄膜太陽電池が開発されており、その導入量は徐々に増加してきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
薄膜太陽電池を更に低コスト化するためには、変換効率の向上が最も重要な課題である。この解決策のひとつとして、光吸収係数の異なる（＝吸収波長分布の異なる）複数の光電変換層を積層させて直列に接続し、組み合わせて使用することで光吸収効率を高める積層型薄膜太陽電池（例えばタンデム型）の開発が行われている。例えば特許文献１には、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅを用いたタンデム型構造が記載されているが、これは非晶質（アモルファス）ＳｉにＧｅを添加することで、異なる光吸収係数の光電変換層を得る手法である。また、同じシリコン膜でも非晶質状態と微結晶状態の光吸収係数が異なることを利用して、結晶性を制御して異なる光吸収係数の光電変換層とするタンデム型構造の開発が行われている。
【０００８】
この積層型薄膜太陽電池においては、光電変換層の積層数を増加していくことによって更に変換効率を高めることができるが、その反面、真性半導体層であるｉ型微結晶シリコン層において次のような問題が生じることになる。ひとつには、ｉ型微結晶シリコン層の堆積時には、シリコンが非晶質状態と結晶粒をランダムに形成しながら成長するので、結晶粒界や欠陥などに起因したリークパス形成が促されてしまい、膜厚方向のリーク電流が大きくなる。また、積層数の増加に伴って微結晶シリコンの膜厚が増加した場合、微結晶シリコンの応力が大きくなることにより、信頼性が低下する。
【０００９】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、微結晶シリコン層のリーク電流を抑制し、高い変換効率を実現する光電変換装置を提供することである。また、この発明の別の目的は、微結晶シリコン膜の応力を緩和し、高い信頼性を実現する光電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光電変換装置は、支持基体上に、光入射側から順に第１電極層と、光電変換層と第２電極層とを備える光電変換装置であって、前記光電変換層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、界面層およびｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなり、前記界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴としている。
【００１１】
前記界面層の膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
前記界面層の膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
前記界面層は、ドーパントとしてＰを含み、前記Ｐの濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］までの範囲内であることが好ましい。
【００１４】
前記界面層は、ドーパントとしてＰを含み、前記Ｐの濃度は、前記界面層の前記ｉ型半導体層に対向する面から前記ｎ型半導体層に対向する面に向けて膜厚方向に増加していることが好ましい。
【００１５】
前記支持基体は、透光性支持体からなり、前記第１電極層は、透明導電性薄膜からなり、前記光電変換層との界面が凹凸形状であり、ヘイズ率が１５％以上５０％以下であることが好ましい。
【００１６】
前記支持基体は、透光性支持体からなり、前記第１電極層は、透明導電性薄膜からなり、かつ、開口部を有しており、前記開口部において、前記支持基体と前記光電変換層とが接していることが好ましい。
【００１７】
前記光電変換層の酸素濃度は、２×１０１７［個／ｃｍ３］から２×１０１９［個／ｃｍ３］までの範囲内であることが好ましい。
【００１８】
前記ｉ型半導体層と前記界面層との間に、第１ｉ型界面層を有し、前記第１ｉ型界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｉ型の導電性を示すことが好ましい。
【００１９】
前記ｐ型半導体層と前記ｉ型半導体層との間に、非晶質シリコン系半導体からなり、ｉ型の導電性を示す第２ｉ型界面層をさらに有することが好ましい。
【００２０】
前記光電変換層は、第１光電変換層であり、前記光電変換装置は、前記第１電極層と前記第１光電変換層との間に、第２光電変換層を有し、前記第２光電変換層は、いずれも非晶質シリコン系半導体からなる、第２ｐ型半導体層、第２ｉ型半導体層、第２ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る光電変換装置は、支持基体上に、光入射側から順に第１電極層、第１光電変換層、第２光電変換層、第３光電変換層、第４光電変換層、及び第２電極層を備える光電変換装置であって、前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層は、いずれも非晶質シリコン系半導体からなる第１ｐ型半導体層、第１ｉ型半導体層、第１ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなる第３ｐ型半導体層、第３ｉ型半導体層、第３ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層のいずれか一方は、界面層を有し、前記界面層は、前記第３ｉ型半導体層と前記第３ｎ型半導体層との間に設けられ、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴としている。
【００２２】
前記界面層は、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層の両方に設けられ、前記第３光電変換層に設けられた前記界面層は、前記第４光電変換層に設けられた前記界面層よりも膜厚が厚いことが好ましい。
【００２３】
前記界面層は、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層の両方に設けられ、前記第３光電変換層に設けられた前記界面層は、前記第４光電変換層に設けられた前記界面層よりも膜厚が薄いことが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
微結晶ｉ型半導体層中にクラックやピンホール等を有し、微結晶ｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するクラックを介したリーク電流パスが形成された場合であっても、微結晶ｎ型半導体層に比べて高抵抗の非晶質ｎ型界面層が挿入されることでリークパスを分断し、リーク電流を抑制することができる。これにより、シャント抵抗が向上し、曲線因子（ＦＦ）向上および変換効率向上をもたらす。
【００２５】
さらに、微結晶ｉ型半導体層と微結晶ｎ型半導体層の間に非晶質ｎ型半導体の界面層が存在するので、ｉ／ｎ界面の内蔵電位が大きくなってＶｏｃが向上するとともに、ｉ／ｎ界面におけるフォトキャリアの再結合を抑制し、曲線因子（ＦＦ）を向上することができる。
【００２６】
さらに、非晶質の界面層を成膜することで、微結晶ｐ型半導体層および微結晶ｉ型半導体層の成膜によって蓄積した膜応力を緩和することができ、その後に形成する膜の品質が向上する。
【００２７】
これにより、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）が向上することで変換効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光電変換装置の基本的構成を示す断面図である。
【図２】光電変換装置の別の基本的構成を示す概略図である。
【図３】実施例１による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図４】実施例１による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図５】太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図６】太陽電池モジュールの分解斜視図である。
【図７】別の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態による光電変換装置を製造するプラズマ装置の構成を示す概略図である。
【図９】この発明の実施の形態による光電変換装置を製造する別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。
【図１０】図５に示す太陽電池モジュールを製造する製造方法を示す第１の工程図である。
【図１１】図５に示す太陽電池モジュールを製造する製造方法を示す第２の工程図である。
【図１２】図１０に示す工程（ｃ）の詳細な工程を示す工程図である。
【図１３】実施例２による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１４】実施例２による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１５】実施例３による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１６】実施例３による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１７】実施例４による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１８】実施例４による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図１９】実施例５による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２０】実施例５による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２１】図１９に示す光電変換層の製造方法を示す第１の工程図である。
【図２２】図１９に示す光電変換層の製造方法を示す第２の工程図である。
【図２３】実施例６による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２４】実施例６による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２５】実施例７による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２６】実施例７による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２７】実施例８による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２８】実施例８による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２９】実施例９による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３０】実施例９による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３１】図２９に示す光電変換層の製造方法を示す第１の工程図である。
【図３２】図２９に示す光電変換層の製造方法を示す第２の工程図である。
【図３３】図２９に示す光電変換層の製造方法を示す第３の工程図である。
【図３４】図２９に示す光電変換層の製造方法を示す第４の工程図である。
【図３５】実施例１０による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３６】実施例１０による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３７】実施例１１による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３８】実施例１１による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３９】実施例１２による光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図４０】実施例１２による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図４１】ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に挿入する界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す図である。
【図４２】実験２に示す試料１の濃度プロファイルを示す図である。
【図４３】実験２に示す試料２の濃度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３０】
この明細書において、「非晶質相」とは、シリコン（Ｓｉ）原子等がランダムに配列された状態を言う。また、「微結晶相」とは、Ｓｉ原子等のランダムなネットワークの中に粒径が１０〜１００ｎｍ程度であるＳｉ等の結晶粒が存在する状態を言う。更に、非晶質（アモルファス）シリコンを「ａ−Ｓｉ」、微結晶シリコンを「μｃ−Ｓｉ」と表記するが、これらの表記は、実際には、水素（Ｈ）原子が含まれていることを意味する。アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）、アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）、微結晶シリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ）、微結晶シリコンナイトライド（μｃ−ＳｉＮ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、微結晶シリコンゲルマニウム（μｃ−ＳｉＧｅ）、および微結晶ゲルマニウム（μｃ−Ｇｅ）についても、同様に、Ｈ原子が含まれていることを意味する。なお、上記で示した半導体群はいずれもシリコンや同じく炭素族のゲルマニウムなどを含む半導体であり、いずれも光電変換素子としての機能を果たしうることから、この明細書では「シリコン系半導体」と総称する。以降「シリコン系半導体」の記載は、特に注釈しない限り上記の半導体を含むものであり、上記いずれを用いてもよいものとする。
【００３１】
図１は、光電変換装置の基本的構成を示す断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による光電変換装置１０は、基板１と、第１電極層２と、光電変換層３と、第２電極層４とを備える。光電変換装置１０は、基板１側から光が入射するスーパーストレート型の光電変換装置である。
【００３２】
第１電極層２は、基板１に接して配置される。光電変換層３は、第１電極層２に接して配置される。第２電極層４は、光電変換層３に接して配置される。そして、第２電極層４は、透明導電膜４１と、反射電極層４２とを含む。透明導電膜４１は、光電変換層３に接して配置され、反射電極層４２は、透明導電膜４１に接して配置される。
【００３３】
基板１は、絶縁性のガラス、または可撓性を持たせる場合にはポリイミド等の樹脂からなる。また、基板１のサイズは、例えば、１０００ｍｍ×１４００ｍｍであり、厚さは、例えば、３．９ｍｍである。
【００３４】
第１電極層２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電材料膜からなる。そして、第１電極層２は、光の散乱度合いを示すヘイズ率が１５％以上となる凹凸形状を、少なくとも光電変換層３との界面に有する。
【００３５】
光電変換層３は、１つのｐｉｎ接合を有する場合、微結晶ｐｉｎ層からなり、２つのｐｉｎ接合を有する場合、アモルファスｐｉｎ層および微結晶ｐｉｎ層からなり、４つのｐｉｎ接合を有する場合、アモルファスｐｉｎ層、アモルファスｐｉｎ層、微結晶ｐｉｎ層および微結晶ｐｉｎ層からなる。
【００３６】
透明導電膜４１は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電材料からなる。反射電極層４２は、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなる。
【００３７】
なお、光電変換装置１０においては、基板１および第１電極層２は、一体として支持基体を構成すると解釈してもよいし、基板１が支持基体を構成し、支持基体上に第１電極層２、光電変換層３・・・と機能膜が積層されると解釈してもよい。
【００３８】
図２は、光電変換装置の別の基本的構成を示す概略図である。この発明の実施の形態による光電変換装置は、図２に示す光電変換装置１０Ａであってもよい。
【００３９】
図２を参照して、光電変換装置１０Ａは、図１に示す光電変換装置１０の第１電極層２および第２電極層４をそれぞれ第２電極層７および第１電極層５に代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
【００４０】
光電変換装置１０Ａは、基板１と反対側の第１電極層５側から光が入射するサブストレート型の光電変換装置である。
【００４１】
光電変換装置１０Ａにおいては、基板１は、ガラスまたは絶縁被膜を有する金属からなり、その表面が電気的に絶縁状態となっている。
【００４２】
第２電極層７は、基板１に接して配置される。そして、第２電極層７は、反射電極層７１と、透明導電膜７２とを含む。反射電極層７１は、ＡｇまたはＡｌからなり、基板１に接して配置される。透明導電膜７２は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電材料からなり、反射電極層７１に接して配置される。そして、第２電極層７は、ヘイズ率が１５％以上となる凹凸形状を、少なくとも光電変換層３との界面に有する。
【００４３】
第１電極層５は、光電変換層３に接して光電変換層３上に配置される。そして、第１電極層５は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電膜からなる。
【００４４】
なお、光電変換装置１０Ａにおいては、光電変換層３は、第２電極層７の透明導電膜７２に接して配置される。また、光電変換装置１０Ａにおいては、基板１および第２電極層７は、一体として支持基体を構成すると解釈してもよいし、基板１が支持基体を構成し、支持基体上に第２電極層７、光電変換層３・・・と機能膜が積層されると解釈してもよい。
【００４５】
〔実施の形態１〕
（光電変換層が単層の例）
【実施例１】
【００４６】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層）（図３、図４に断面図）
図３は、実施例１を示す図であり、実施の形態１による光電変換装置の構成を示す概略図である。図３を参照して、実施例１による光電変換装置１００は、図１に示す光電変換装置１０の光電変換層３を光電変換層３１によって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。従って、光電変換装置１００は、スーパーストレート型の光電変換装置である。
【００４７】
光電変換層３１は、第１電極層２に接して配置される。光電変換層３１は、ｐ型半導体層３１１と、ｉ型半導体層３１２と、界面層３１３と、ｎ型半導体層３１４とを含む。
【００４８】
ｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、界面層３１３およびｎ型半導体層３１４は、第１電極層２上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層３１２は、ｐ型半導体層３１１に対向して配置され、ｎ型半導体層３１４は、ｉ型半導体層３１２に対向して配置され、界面層３１３は、ｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との間に配置される。
【００４９】
ｐ型半導体層３１１は、ｐ型μｃ−Ｓｉ，ｐ型μｃ−ＳｉＣ，ｐ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。そして、ｐ型半導体層３１１のドーパントは、例えば、ボロン（Ｂ）である。また、ｐ型半導体層３１１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。更に、ｐ型半導体層３１１の膜厚は、５〜３０ｎｍである。
【００５０】
ｉ型半導体層３１２は、ｉ型μｃ−Ｓｉ，ｉ型μｃ−ＳｉＧｅ，ｉ型μｃ−Ｇｅ等の微結晶相からなる。そして、ｉ型半導体層３１２の膜厚は、２０００〜３０００ｎｍである。
【００５１】
界面層３１３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅ，ｎ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、界面層３１３のドーパントは、例えば、リン（Ｐ）が用いられる。そして、界面層３１３のＰのドーパント濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。さらに、界面層３１３の膜厚は、５〜１００ｎｍである。後述するように２０ｎｍ〜６０ｎｍであればなお好ましい。界面層３１３はｎ型半導体からなるので、シリコン系材料としては低抵抗であり、膜厚を厚くしても、直列抵抗の増加やそれに伴う曲線因子ＦＦの低下などの悪影響が小さい。すなわち、効果を得るための膜厚設計の許容範囲が広くなる。
【００５２】
ｎ型半導体層３１４は、ｎ型μｃ−Ｓｉ，ｎ型μｃ−ＳｉＣ，ｎ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。そして、ｎ型半導体層３１４のドーパントは、例えば、リン（Ｐ）である。また、ｎ型半導体層３１４のドーパント濃度は、１×１０２０［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。更に、ｎ型半導体層３１４の膜厚は、１０〜５０ｎｍである。
【００５３】
なお、ｐ型半導体層３１１およびｎ型半導体層３１４は、ｉ型半導体層３１２と同じ材料からなっていてもよく、ｉ型半導体層３１２と異なる材料からなっていてもよい。
【００５４】
また、ｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２およびｎ型半導体層３１４は、単層構造からなっていてもよく、複層構造からなっていてもよい。複層構造からなる場合、ｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２およびｎ型半導体層３１４の各々は、異なる種類のシリコン系半導体からなっていてもよい。例えば、ｐ型半導体層３１１をｐ型微結晶シリコンナイトライドおよびｐ型微結晶シリコンによって構成してもよい。
【００５５】
このように、光電変換層３１は、界面層３１３を除いて微結晶シリコン系半導体からなる。そして、光電変換層３１は、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２と微結晶相からなるｎ型半導体層３１４との間に非晶質相からなるｎ型の導電型を有する界面層３１３を挿入した構造からなる。
【００５６】
その結果、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２がクラックまたはピンホール等を有し、ｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリークパスがｉ型半導体層３１２中に形成された場合でも、非晶質相からなる界面層３１３が微結晶のｎ型半導体層３１４よりも高抵抗のため、リークパスに対して高抵抗層となり、リーク電流が抑制される。そして、開放電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦが向上する。従って、光電変換装置１００の変換効率を向上できる。
【００５７】
また、界面層３１３がｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との間に挿入されるのは、次の理由による。
【００５８】
微結晶相からなるｉ型半導体層３１２と微結晶相からなるｎ型半導体層３１４との間に非晶質層（界面層３１３）が存在する場合、ｉ／ｎ界面の価電子帯に下方向のノッチが形成されるので、ｉ／ｎ界面の近傍のｉ型半導体層３１２で生成されたホールのｎ型半導体層３１４側へのドリフトを抑制し、内蔵電位を高くできるからである。
【００５９】
また、界面層３１３を非晶質ｐ型半導体としてｐ／ｉ界面に挿入した場合、ドーパントの濃度が高く、また膜厚が厚いほど光を吸収することになる。すなわち、光入射側に余分な光吸収層を挿入することになり、光吸収によるロスを生じ、ｉ型半導体層３１２での光吸収・光励起を妨げて短絡電流が減少する。これに対して、界面層３１３を非晶質ｎ型半導体としてｉ／ｎ界面に挿入した場合、ｉ型半導体層３１２での光吸収・光励起へは悪影響を及ぼさないため、短絡電流を減少させずに曲線因子のみを向上させることができる。
【００６０】
更に、特に、スーパーストレート型の光電変換装置１００においては、ｉ型半導体層３１２を堆積した後にｎ型半導体層３１４を堆積するので、膜厚の厚いｉ型半導体層３１２を堆積した後にｎ型半導体層３１４を堆積する前に、ｉ型半導体層３１２に形成されたリーク電流のパスを断ち切るように非晶質層（界面層３１３）でｉ型半導体層３１２を覆うことができる。このことはリーク電流の抑制の観点から望ましい。さらに、非晶質の界面層３１３を成膜することで、微結晶ｐ型半導体層３１１および微結晶ｉ型半導体層３１２の成膜によって蓄積した膜応力を緩和することができ、その後に形成する微結晶ｎ型半導体層３１４の品質が向上する。
【００６１】
図４は、実施例１による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図４に示す光電変換装置１００Ａであってもよい。
【００６２】
図４を参照して、光電変換装置１００Ａは、図２に示す光電変換装置１０Ａの光電変換層３を光電変換層３１Ａによって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０Ａと同じである。
【００６３】
光電変換層３１Ａは、図３に示す光電変換層３１のｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、界面層３１３およびｎ型半導体層３１４をｎ型半導体層３１４、界面層３１３、ｉ型半導体層３１２およびｐ型半導体層３１１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層３１Ａは、光電変換層３１を構成するｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、界面層３１３およびｎ型半導体層３１４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層３１の構成と同じ構成を有する。
【００６４】
従って、サブストレート型の光電変換装置１００Ａにおいても、光電変換装置１００と同じようにリーク電流の抑制によって変換効率を向上できる。
【００６５】
図５は、図３に示した光電変換装置をモジュール化した太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。なお、図５においては、透明導電膜８２の光電変換層８３側の表面は、平坦面として図示されているが、実際には、ヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を有する。
【００６６】
図５を参照して、太陽電池モジュール８０は、基板８１と、透明導電膜８２，８４と、光電変換層８３と、反射電極層８５と、電極８９とを備える。
【００６７】
基板８１は、上述した基板１と同じ材料からなる。
【００６８】
透明導電膜８２は、基板８１の面内方向において分離溝８６を隔てて基板８１上に配置され、ＩＴＯ、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電材料膜からなる。また、透明導電膜８２は、ヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を、少なくとも光電変換層８３側の表面に有する。そして、透明導電膜８２は、上述した第１電極層２を構成する。
【００６９】
光電変換層８３は、分離溝８６を埋めるように透明導電膜８２上に配置される。この場合、光電変換層８３は、基板８１の面内方向においてコンタクトライン８７を介して配置される。そして、光電変換層８３は、図３に示す光電変換層３１からなる。
【００７０】
透明導電膜８４は、コンタクトライン８７を埋めるように光電変換層８３上に配置される。そして、透明導電膜８４は、上述した透明導電膜４１と同じ材料からなる。
【００７１】
反射電極層８５は、コンタクトライン８７を埋めるように透明導電膜８４上に配置される。そして、反射電極層８５は、上述した反射電極層４２と同じ材料からなる。
【００７２】
この場合、透明導電膜８４および反射電極層８５は、基板８１の面内方向において分離溝８８を隔てて配置される。そして、透明導電膜８４および反射電極層８５は、上述した第２電極層４を構成する。
【００７３】
電極８９は、基板８１の面内方向における両端部の反射電極層８５上に配置される。
【００７４】
太陽電池モジュール８０においては、１つの光電変換層８３は、透明導電膜８２と、透明導電膜８４および反射電極層８５とによって挟み込まれ、透明導電膜８４および反射電極層８５が隣の光電変換層８３に接する透明導電膜８２に接続される。その結果、太陽電池モジュール８０は、複数の光電変換層８３が基板８１の面内方向において直列に接続された構造からなり、所謂、集積型の太陽電池と呼ばれる。そして、太陽電池モジュール８０において光生成された光電流は、２つの電極８９から取り出される。このように、太陽電池モジュール８０においては、透明導電膜８２、光電変換層８３、透明導電膜８４および反射電極層８５の１組が図３に示す光電変換装置１００からなる。
【００７５】
太陽電池モジュール８０においては、光電変換層８３は、分離溝８６を介して基板８１（＝ガラス）に接触している。
【００７６】
透明導電膜は、集積構造の光電変換装置を作製する場合に一部が削除される。また、光電変換層への入射光の透過率を向上させるために透明導電膜に開口部を開けて支持体であるガラスを露出させる場合がある。
【００７７】
このような場合に、光電変換層が基板８１（＝ガラス）に直接接触する部分が形成されるが、一般に、光電変換層が凹凸形状を有する透明導電膜に接触する場合に比べて、光電変換層が基板８１（＝ガラス）に接触した場合、接触面がフラットになるので、光電変換層が剥離し易くなる。
【００７８】
しかし、光電変換層８３は、上述したように、ｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との間に非晶質相からなる界面層３１３が挿入された構造からなるので、シリコン膜の応力が緩和され、光電変換層８３が剥離するのを抑制できる。
【００７９】
より詳細に説明する。微結晶相からなるｉ型半導体層３１２は、他の層に比べて膜厚が厚く、膜厚が厚くなればなるほど、ｉ型半導体層３１２の膜応力は、大きくなる。ここで、ｉ／ｎ界面に存在する非晶質ｎ型半導体層（界面層３１３）は、ｉ型半導体層３１２より膜応力が小さい層であるため、ｉ型半導体層３１２の堆積とともに膜中に蓄積する膜応力を、界面層３１３を介挿することで緩和することができる。したがって、界面層３１３がない場合に対して全体の膜応力を緩和し、ガラス／シリコン界面での剥離を抑制することができる。
【００８０】
図６は、太陽電池モジュールの分解斜視図である。図６を参照して、太陽電池モジュール８０は、バスバー１５１，１５２、リード線１５３，１５４、封止材１５７、裏面シート１５８および端子ボックス１５９を更に備える。
【００８１】
バスバー１５１は、一方の電極８９に電気的に接続され、バスバー１５２は、他方の電極８９に電気的に接続される。
【００８２】
リード線１５３は、バスバー１５１に電気的に接続され、リード線１５４は、バスバー１５２に電気的に接続される。
【００８３】
封止材１５７は、裏面シート１５８に形成された貫通孔１５８Ａと同じ貫通孔を有する。そして、封止材１５７および裏面シート１５８は、透明導電膜８２、光電変換層８３、透明導電膜８４、反射電極層８５、電極８９、バスバー１５１，１５２およびリード線１５３，１５４上に積層され、加熱圧着される。端子ボックス１５９は、貫通孔１５８Ａを介してリード線１５３，１５４の一方端に電気的に接続される。
【００８４】
図７は、図４に示した光電変換装置をモジュール化した太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。なお、図７においては、反射電極層１８２および透明導電膜１８３の光電変換層１８４側の表面は、平坦面として図示されているが、実際には、ヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を有する。
【００８５】
図７を参照して、太陽電池モジュール１８０は、基板１８１と、反射電極層１８２と、透明導電膜１８３，１８５と、光電変換層１８４と、電極１８９とを備える。
【００８６】
基板１８１は、上述した基板１からなる。反射電極層１８２は、基板１８１の面内方向において分離溝１８６を隔てて基板１８１上に配置され、上述した反射電極層４２と同じ材料からなる。
【００８７】
透明導電膜１８３は、基板１８１の面内方向において分離溝１８６を隔てて反射電極層１８２上に配置され、上述した透明導電膜４１と同じ材料からなる。そして、反射電極層１８２および透明導電膜１８３は、上述した第２電極層７を構成する。
【００８８】
光電変換層１８４は、分離溝１８６を埋めるように透明導電膜１８３上に配置される。この場合、光電変換層１８４は、基板１８１の面内方向においてコンタクトライン１８７を介して配置される。そして、光電変換層１８４は、図４に示す光電変換層３１Ａからなる。
【００８９】
透明導電膜１８５は、コンタクトライン１８７を埋めるように光電変換層１８４上に配置される。この場合、透明導電膜１８５は、基板１８１の面内方向において分離溝１８８を隔てて配置される。また、透明導電膜１８５は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２またはＺｎＯ等の透明導電材料膜からなる。そして、透明導電膜１８５は、上述した第１電極層５を構成する。
【００９０】
電極１８９は、基板１８１の面内方向における両端部の透明導電膜１８５上に配置される。
【００９１】
太陽電池モジュール１８０においては、１つの光電変換層１８４は、反射電極層１８２および透明導電膜１８３と、透明導電膜１８５とによって挟み込まれ、透明導電膜１８５が隣の光電変換層１８４に接する透明導電膜１８３に接続される。その結果、太陽電池モジュール１８０は、複数の光電変換層１８４が基板１８１の面内方向において直列に接続された構造からなり、所謂、集積型の太陽電池と呼ばれる。そして、太陽電池モジュール１８０において光生成された光電流は、２つの電極１８９から取り出される。このように、太陽電池モジュール１８０においては、反射電極層１８２、透明導電膜１８３、光電変換層１８４および透明導電膜１８５の１組が図４に示す光電変換装置１００Ａからなる。
【００９２】
太陽電池モジュール１８０は、その他、上述した太陽電池モジュール８０と同じ構造を有する（図６参照）。
【００９３】
太陽電池モジュール１８０の光電変換層１８４は、ｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との間に界面層３１３が挿入された構造からなるので、太陽電池モジュール８０の光電変換層８３と同じように、光電変換層１８４が剥離するのを抑制できる。
【００９４】
図８は、この発明の実施の形態による光電変換装置を製造するプラズマ装置の構成を示す概略図である。
【００９５】
図８を参照して、プラズマ装置１００Ｐは、チャンバ１０１と、アノード電極１０２と、カソード電極１０３と、配管１０４と、ガス供給装置１０５と、排気管１０６と、ゲートバルブ１０７と、ポンプ１０８と、インピーダンス整合回路１０９と、電源１１０とを備える。
【００９６】
チャンバ１０１は、電気的に接地電位ＧＮＤに接続される。アノード電極１０２およびカソード電極１０３は、平板形状を有し、略平行にチャンバ１０１内に配置される。そして、アノード電極１０２は、電気的に接地電位ＧＮＤに接続され、カソード電極１０３は、インピーダンス整合回路１０９に接続される。また、アノード電極１０２は、ヒータを内蔵しており、基板１２０を支持する。更に、カソード電極１０３は、アノード電極１０２とカソード電極１０３との間の放電領域に原料ガスを供給するための複数の穴（図示せず）をアノード電極１０２側の表面に有する。更に、アノード電極１０２およびカソード電極１０３の面積は、例えば、１．６５ｍ２である。
【００９７】
配管１０４は、その一方端がガス供給装置１０５に接続され、他方端がカソード電極１０３に接続される。
【００９８】
ガス供給装置１０５は、配管１０４に接続される。そして、ガス供給装置１０５は、ＳｉＨ４ガス、窒素（Ｎ２）ガス、水素（Ｈ２）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスおよびフォスフィン（ＰＨ３）ガスを、配管１０４を介してカソード電極１０３の内部に供給する。
【００９９】
排気管１０６は、一方端がチャンバ１０１に連結される。ゲートバルブ１０７は、チャンバ１０１側において排気管１０６中に配置される。ポンプ１０８は、ゲートバルブ１０７よりも下流側において排気管１０６中に配置される。そして、ポンプ１０８は、例えば、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプからなる。ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプは、ターボ分子ポンプが最もゲートバルブ１０７側に位置するように直列に連結される。
【０１００】
ゲートバルブ１０７は、チャンバ１０１内の圧力を所望の圧力に設定する。ポンプ１０８は、ゲートバルブ１０７を介してチャンバ１０１内のガスを排気する。
【０１０１】
インピーダンス整合回路１０９は、カソード電極１０３と電源１１０との間に接続される。そして、インピーダンス整合回路１０９は、電源１１０から供給されたＲＦ電力の反射波を抑制してＲＦ電力をカソード電極１０３に供給する。
【０１０２】
電源１１０は、周波数が１０ＭＨｚ〜１４ＭＨｚであるＲＦ電力をインピーダンス整合回路１０９へ供給する。なお、電源１１０は、パルス電力を重畳したＲＦ電力をインピーダンス整合回路１０９へ供給するようにしてもよい。
【０１０３】
図９は、この発明の実施の形態による光電変換装置を製造する別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。
【０１０４】
図９を参照して、プラズマ装置１００Ｐ−Ａは、チャンバ１３１と、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄと、カソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄと、配管１３４Ａ〜１３４Ｄと、ガス供給装置１３５と、排気管１３６と、ゲートバルブ１３７と、ポンプ１３８と、インピーダンス整合回路１３９と、電源１４０とを備える。
【０１０５】
チャンバ１３１は、電気的に接地電位ＧＮＤに接続される。アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄおよびカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄは、平板形状を有する。アノード電極１３２Ａおよびカソード電極１３３Ａは、略平行にチャンバ１３１内に配置される。アノード電極１３２Ｂおよびカソード電極１３３Ｂは、略平行にチャンバ１３１内に配置される。アノード電極１３２Ｃおよびカソード電極１３３Ｃは、略平行にチャンバ１３１内に配置される。アノード電極１３２Ｄおよびカソード電極１３３Ｄは、略平行にチャンバ１３１内に配置される。
【０１０６】
そして、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄは、電気的に接地電位ＧＮＤに接続され、カソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄは、インピーダンス整合回路１３９に接続される。また、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄは、ヒータを内蔵しており、それぞれ基板１２１〜１２４を支持する。更に、カソード電極１３３Ａは、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間の放電領域に原料ガスを供給するための複数の穴（図示せず）をアノード電極１３２Ａ側の表面に有する。カソード電極１３３Ｂは、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間の放電領域に原料ガスを供給するための複数の穴（図示せず）をアノード電極１３２Ｂ側の表面に有する。カソード電極１３３Ｃは、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間の放電領域に原料ガスを供給するための複数の穴（図示せず）をアノード電極１３２Ｃ側の表面に有する。カソード電極１３３Ｄは、アノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間の放電領域に原料ガスを供給するための複数の穴（図示せず）をアノード電極１３２Ｄ側の表面に有する。更に、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄおよびカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの面積は、例えば、１．６５ｍ２である。
【０１０７】
配管１３４Ａは、ガス供給装置１３５とカソード電極１３３Ａとの間に接続される。配管１３４Ｂは、ガス供給装置１３５とカソード電極１３３Ｂとの間に接続される。配管１３４Ｃは、ガス供給装置１３５とカソード電極１３３Ｃとの間に接続される。配管１３４Ｄは、ガス供給装置１３５とカソード電極１３３Ｄとの間に接続される。
【０１０８】
ガス供給装置１３５は、配管１３４Ａ〜１３４Ｄに接続される。そして、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、ＣＨ４ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部に供給する。
【０１０９】
排気管１３６は、一方端がチャンバ１３１に連結される。ゲートバルブ１３７は、チャンバ１３１側において排気管１３６中に配置される。ポンプ１３８は、ゲートバルブ１３７よりも下流側において排気管１３６中に配置される。そして、ポンプ１３８は、例えば、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプからなる。ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプは、ターボ分子ポンプが最もゲートバルブ１３７側に位置するように直列に連結される。
【０１１０】
ゲートバルブ１３７は、チャンバ１３１内の圧力を所望の圧力に設定する。ポンプ１３８は、ゲートバルブ１３７を介してチャンバ１３１内のガスを排気する。
【０１１１】
インピーダンス整合回路１３９は、カソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄと電源１４０との間に接続される。そして、インピーダンス整合回路１３９は、電源１４０から供給されたＲＦ電力の反射波を抑制してＲＦ電力をカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄに供給する。
【０１１２】
電源１４０は、周波数が１０ＭＨｚ〜１４ＭＨｚであるＲＦ電力をインピーダンス整合回路１３９へ供給する。なお、電源１４０は、パルス電力を重畳したＲＦ電力をインピーダンス整合回路１３９へ供給するようにしてもよい。
【０１１３】
このように、プラズマ装置１００Ｐ−Ａは、１つの電源１４０によってＲＦ電力を４個のカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄに供給する。
【０１１４】
図１０および図１１は、それぞれ、図５に示す太陽電池モジュール８０を製造する製造方法を示す第１および第２の工程図である。
【０１１５】
なお、図１０および図１１においては、基板８１、透明導電膜８２、ｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、界面層３１３、ｎ型半導体層３１４、透明導電膜８４および反射電極層８５が以下の材料からなる場合を例にして太陽電池モジュール８０の製造方法を説明する。
【０１１６】
基板８１は、絶縁性のガラスからなり、透明導電膜８２は、ＳｎＯ２からなる。ｐ型半導体層３１１は、ｐ型μｃ−Ｓｉからなり、ｉ型半導体層３１２は、ｉ型μｃ−Ｓｉからなり、界面層３１３は、ｎ型ａ−Ｓｉからなり、ｎ型半導体層３１４は、ｎ型μｃ−Ｓｉからなり、透明導電膜８４は、ＺｎＯからなり、裏面電極８５は、Ａｇからなる。
【０１１７】
太陽電池モジュール８０の製造が開始されると、ＳｎＯ２からなる透明導電膜８２を基板８１上に形成する（図１０の工程（ａ）参照）。この場合、基板８１のサイズは、１０００ｍｍ×１４００ｍｍであり、厚さは、３．９ｍｍである。
【０１１８】
そして、レーザ光を基板８１側から透明導電膜８２に照射し、透明導電膜８２に分離溝８６を形成する（図１０の工程（ｂ）参照）。この場合、分離溝８６は、例えば、線幅が４０〜８０ｎｍであり、１０ｍｍのピッチで形成される。また、レーザ光は、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長：５３２ｎｍ）またはＹＶＯ４（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ｏｒｔｈｏｖａｎａｄａｔｅ）レーザの第２高調波（波長：５３２ｎｍ）からなる。
【０１１９】
工程（ｂ）の後、光電変換層８３がプラズマＣＶＤ法によって透明導電膜８２上に堆積され、光電変換層８３が分離溝８６を埋めるように形成される（図１０の工程（ｃ）参照）。
【０１２０】
そして、レーザ光を基板８１側から光電変換層８３に照射し、光電変換層８３に分離溝９０を形成する（図１０の工程（ｄ）参照）。この場合、分離溝９０は、例えば、線幅が４０〜８０ｎｍであり、１０ｍｍのピッチで形成される。また、レーザ光は、上述したレーザ光が用いられる。
【０１２１】
工程（ｄ）の後、スパッタリング法によってＺｎＯからなる透明導電膜８４を光電変換層８３上に堆積し、引き続いて、スパッタリング法によってＡｇからなる反射電極層８５を透明導電膜８４上に分離溝９０を埋めるように形成する（図１０の工程（ｅ）参照）。この場合、透明導電膜（＝ＺｎＯ）８４の膜厚は、例えば、４０〜１００ｎｍであり、反射電極層（＝Ａｇ）８５の膜厚は、例えば、５０〜２００ｎｍである。透明導電膜８４および反射電極層８５を形成することによって、分離溝９０は、コンタクトライン８７になる。
【０１２２】
工程（ｅ）の後、基板８１側からレーザ光を光電変換層８３、透明導電膜８４および反射電極層８５に照射し、光電変換層８３、透明導電膜８４および反射電極層８５に分離溝８８を形成する（図１１の工程（ｆ）参照）。この場合、分離溝８８は、例えば、線幅が４０〜８０ｎｍであり、１０ｍｍのピッチで形成される。
【０１２３】
その後、レーザ光を基板８１側から透明導電膜８２、光電変換層８３、透明導電膜８４および反射電極層８５に照射し、基板８１の周縁部における透明導電膜８２、光電変換層８３、透明導電膜８４および反射電極層８５を除去してトリミング領域を形成する（図１１の工程（ｇ）参照）。この場合、トリミング領域は、基板８１の外縁から１０〜２０ｍｍの範囲に形成される。
【０１２４】
そして、基板８１の面内方向における両端部において、電極８９を反射電極層８５上に形成する（図１１の工程（ｈ）参照）。その後、上述したように、バスバー１５１，１５２を電極８９に電気的に接続し、リード線１５３，１５４をそれぞれバスバー１５１，１５２に電気的に接続し、封止材１５７および裏面シート１５８を積層して加熱圧着し、端子ボックス１５９をリード線１５３，１５４に接続して太陽電池モジュール８０が完成する。
【０１２５】
太陽電池モジュール８０における集積段数（＝コンタクトライン８７によって分離された光電変換層８３の直列接続数）は、例えば、４５段である。
【０１２６】
図１２は、図１０に示す工程（ｃ）の詳細な工程を示す工程図である。なお、図１２は、１つの透明導電膜８２上に光電変換層８３を形成する工程図を示すが、実際には、光電変換層８３は、分離溝８６によって分離された複数の透明導電膜８２上に形成される。
【０１２７】
また、図１２においては、透明導電膜８２の基板８１と反対側の表面は、平坦面として図示されているが、実際には、凹凸形状を有する。
【０１２８】
図１０に示す工程（ｂ）の後、透明導電膜８２が形成された基板８１を基板１２１〜１２４としてプラズマ装置１００Ｐ−Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０１２９】
そして、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスと、Ｈ２ガスと、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスとを配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスおよびＢ２Ｈ６ガスは、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間の放電領域、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間の放電領域に供給される。なお、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスの濃度は、例えば、０．１％である。
【０１３０】
また、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を３００〜６００Ｐａに設定する。更に、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄに内蔵されたヒータを用いて基板１２１〜１２４の温度を１４０〜１７０℃に設定する。
【０１３１】
そうすると、電源１４０は、インピーダンス整合回路１３９を介してＲＦ電力をカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄに印加する。この場合、ＲＦ電力は、例えば、３０〜３００ｍＷ／ｃｍ２である。
【０１３２】
これによって、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間で、プラズマが発生し、ｐ型μｃ−Ｓｉからなるｐ型半導体層３１１が透明導電膜８２上に堆積される（図１２の工程（ｃ−１）参照）。
【０１３３】
ｐ型半導体層３１１の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を１０００〜１５００Ｐａに設定する。これによって、ｉ型μｃ−Ｓｉからなるｉ型半導体層３１２がｐ型半導体層３１１上に堆積される（図１２の工程（ｃ−２）参照）。
【０１３４】
そして、ｉ型半導体層３１２の膜厚が２０００〜３０００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加して、水素希釈されたＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給し、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜９００Ｐａに設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層３１３がｉ型半導体層３１２上に堆積される（図１２の工程（ｃ−３）。
【０１３５】
界面層３１３の膜厚が５〜１００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの水素希釈率（［Ｈ２ガス流量］／［ＳｉＨ４ガス流量］のガス流量比で定義される）を１０倍に設定する。これによって、ｎ型μｃ−Ｓｉが界面層３１３上に堆積され、ｎ型半導体層３１４が形成される（図１２の工程（ｃ−４）参照）。なお、水素希釈されたＰＨ３ガスの濃度は、例えば、０．２％である。ｎ型半導体層３１４の膜厚は１０〜５０ｎｍに設定される。これによって、図１０の工程（ｃ）が終了する。
【０１３６】
このように、光電変換層８３は、プラズマＣＶＤ法によって１つのチャンバ１３１内で形成される。その結果、光電変換層８３は、１つの電源１４０がＲＦ電力を複数のカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄへ供給するプラズマ装置１００Ｐ−Ａを用いて形成される。したがって、複数の太陽電池モジュール８０を製造するためのプラズマ装置のコストを低減できる。
【０１３７】
また、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との界面、ｉ型半導体層３１２と界面層３１３との界面、および界面層３１３とｎ型半導体層３１４との界面に不純物が混入するのを抑制できる。
【０１３８】
更に、上述したように、光電変換装置１００（＝太陽電池モジュール８０）の変換効率を向上できる。
【０１３９】
なお、太陽電池モジュール１８０も、図１０および図１１に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って製造される。この場合、図１０の工程（ａ）において、反射電極層１８２用の反射電極層および透明導電膜１８３用の透明導電膜が基板１８１上に順次堆積される。また、図１０の工程（ｃ）において、光電変換層１８４（＝光電変換層３１Ａ）が透明導電膜１８３および分離溝１８６上に堆積される。更に、図１０の工程（ｅ）において、透明導電膜１８５用の透明導電膜が光電変換層１８４および分離溝９０（＝後にコンタクトライン１８７になる）上に堆積される。
【０１４０】
そして、光電変換層１８４は、より詳細には、図１２に示す工程（ｃ−１）〜工程（ｃ−４）を工程（ｃ−４），（ｃ−３），（ｃ−２），（ｃ−１）の順序で実行することによって形成される。
【０１４１】
また、太陽電池モジュール８０，１８０は、図１０および図１１に示す工程図（図１２に示す工程図も含む）に従って、図８に示すプラズマ装置１００Ｐを用いて製造されてもよい。
【実施例２】
【０１４２】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図１３、図１４に断面図）
図１３は、実施例２を示す図であり、実施の形態１による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１３に示す光電変換装置１００Ｂであってもよい。
【０１４３】
図１３を参照して、光電変換装置１００Ｂは、図３に示す光電変換装置１００の光電変換層３１を光電変換層３１Ｂに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００と同じである。
【０１４４】
光電変換層３１Ｂは、光電変換層３１に第２ｉ型界面層３１５を追加したものであり、その他は、光電変換層３１と同じである。
【０１４５】
第２ｉ型界面層３１５は、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との間に挿入される。第２ｉ型界面層３１５は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層３１５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１４６】
このように、光電変換層３１Ｂは、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との界面およびｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１４７】
これによって、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０１４８】
図１４は、実施例２による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１４に示す光電変換装置１００Ｃであってもよい。
【０１４９】
図１４を参照して、光電変換装置１００Ｃは、図４に示す光電変換装置１００Ａの光電変換層３１Ａを光電変換層３１Ｃに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００Ａと同じである。
【０１５０】
光電変換層３１Ｃは、光電変換層３１Ａに第２ｉ型界面層３１６を追加したものであり、その他は、光電変換層３１Ａと同じである。
【０１５１】
第２ｉ型界面層３１６は、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との間に挿入される。第２ｉ型界面層３１６は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層３１６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１５２】
このように、光電変換層３１Ｃは、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との界面およびｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１５３】
従って、光電変換装置１００Ｂと同じように、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【実施例３】
【０１５４】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層）（図１５、図１６に断面図）
図１５は、実施例３を示す図であり、実施の形態１による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１５に示す光電変換装置１００Ｄであってもよい。
【０１５５】
図１５を参照して、光電変換装置１００Ｄは、図３に示す光電変換装置１００の光電変換層３１を光電変換層３１Ｄに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００と同じである。
【０１５６】
光電変換層３１Ｄは、光電変換層３１に第１ｉ型界面層３１７を追加したものであり、その他は、光電変換層３１と同じである。
【０１５７】
第１ｉ型界面層３１７は、界面層３１３とｉ型半導体層３１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層３１７は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層３１７は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１５８】
このように、光電変換層３１Ｄは、ｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との界面に非晶質シリコン系半導体（第１ｉ型界面層３１７，界面層３１３）を挿入した構造からなる。
【０１５９】
従って、光電変換装置１００と同じように微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリーク電流をさらに抑制できる。
【０１６０】
図１６は、実施例３による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１６に示す光電変換装置１００Ｅであってもよい。
【０１６１】
図１６を参照して、光電変換装置１００Ｅは、図４に示す光電変換装置１００Ａの光電変換層３１Ａを光電変換層３１Ｅに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００Ａと同じである。
【０１６２】
光電変換層３１Ｅは、図１５に示す光電変換層３１Ｄのｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、第１ｉ型界面層３１７，界面層３１３およびｎ型半導体層３１４をｎ型半導体層３１４、界面層３１３、第１ｉ型界面層３１７、ｉ型半導体層３１２およびｐ型半導体層３１１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層３１Ｅは、光電変換層３１Ｄを構成するｐ型半導体層３１１、ｉ型半導体層３１２、第１ｉ型界面層３１７，界面層３１３およびｎ型半導体層３１４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層３１Ｄの構成と同じ構成を有する。
【０１６３】
従って、サブストレート型の光電変換装置１００Ｅにおいても、光電変換装置１００Ｄと同じようにリーク電流をさらに抑制できる。
【実施例４】
【０１６４】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図１７、図１８に断面図）
図１７は、実施例４を示す図であり、実施の形態１による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１７に示す光電変換装置１００Ｆであってもよい。
【０１６５】
図１７を参照して、光電変換装置１００Ｆは、図１３に示す光電変換装置１００Ｂの光電変換層３１Ｂを光電変換層３１Ｆに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００Ｂと同じである。
【０１６６】
光電変換層３１Ｆは、光電変換層３１Ｂに第１ｉ型界面層３１８を追加したものであり、その他は、光電変換層３１Ｂと同じである。
【０１６７】
第１ｉ型界面層３１８は、界面層３１３とｉ型半導体層３１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層３１８は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層３１８は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１６８】
このように、光電変換層３１Ｆは、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との界面およびｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１６９】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０１７０】
図１８は、実施例４による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態１による光電変換装置は、図１８に示す光電変換装置１００Ｇであってもよい。
【０１７１】
図１８を参照して、光電変換装置１００Ｇは、図１４に示す光電変換装置１００Ｃの光電変換層３１Ｃを光電変換層３１Ｇに代えたものであり、その他は、光電変換装置１００Ｃと同じである。
【０１７２】
光電変換層３１Ｇは、光電変換層３１Ｃに第１ｉ型界面層３１９を追加したものであり、その他は、光電変換層３１Ｃと同じである。
【０１７３】
第１ｉ型界面層３１９は、界面層３１３とｉ型半導体層３１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層３１９は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層３１９は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１７４】
このように、光電変換層３１Ｇは、ｐ型半導体層３１１とｉ型半導体層３１２との界面およびｉ型半導体層３１２とｎ型半導体層３１４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１７５】
従って、サブストレート型の光電変換装置１００Ｇにおいて、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０１７６】
以下に実施の形態１の図１３から図１８に示した光電変換層の製造方法を説明する。
【０１７７】
実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１３に示す光電変換層３１Ｂを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図１２の工程（ｃ−１）と工程（ｃ−２）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層３１５をｐ型半導体層３１１上に堆積する工程を追加した工程図に従って製造される。そして、第２ｉ型界面層３１５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０１７８】
第２ｉ型界面層３１５を形成した後、微結晶相からなるｉ型半導体層３１２を形成する場合、非晶質相からなる第２ｉ型界面層３１５上に微結晶相を成長させるために、結晶化率が高い微結晶シリコンの下地層として遷移層を堆積する。この遷移層は、第１遷移層および第２遷移層からなる。そして、遷移層（＝第１遷移層および第２遷移層）は、１２００〜１５００Ｐａの成膜圧力を用いて堆積される。
【０１７９】
第１遷移層は、ＳｉＨ４ガスの流量に対するＨ２ガスの流量の比である水素希釈率（＝［Ｈ２ガス流量］／［ＳｉＨ４ガス流量］のガス流量比で定義される）を３００〜１０００から７０〜８０へ３００秒で線形的に変化させて堆積される。
【０１８０】
その後、第２遷移層は、第１遷移層の終了時の希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）を用いて堆積が開始され、第１遷移層の終了時の希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）の０．９〜１．０倍に希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）を５００秒で線形的に変化させて堆積される。
【０１８１】
引き続いて、ｉ型半導体層３１２は、希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）を６５〜７５に設定して２０００〜３０００ｎｍの膜厚になるまで堆積される。
【０１８２】
第１遷移層のように、初期の希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）を高く設定すればするほど、短絡電流Ｉｓｃおよび曲線因子ＦＦが向上し、変換効率が向上する。なお、第１遷移層における希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）は、ＳｉＨ４ガスの流量の制御性の観点から、３００〜１０００が好ましい。
【０１８３】
また、実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１４に示す光電変換層３１Ｃを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層３１４、界面層３１３およびｉ型半導体層３１２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層３１６をｉ型半導体層３１２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層３１１を第２ｉ型界面層３１６上に堆積することによって製造される。
【０１８４】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層３１６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層３１１を堆積するときに、上述した第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層３１１を堆積する。
【０１８５】
更に、実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１５に示す光電変換層３１Ｄを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図１２に示す工程（ｃ−２）と工程（ｃ−３）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層３１７をｉ型半導体層３１２上に堆積する工程を追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層３１７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０１８６】
更に、実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１６に示す光電変換層３１Ｅを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層３１４、界面層３１３、第１ｉ型界面層３１７、ｉ型半導体層３１２およびｐ型半導体層３１１を透明導電膜１８３上に順次堆積することによって製造される。
【０１８７】
更に、実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１７に示す光電変換層３１Ｆを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図１２に示す工程（ｃ−１）と工程（ｃ−２）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層３１５をｐ型半導体層３１１上に堆積する工程と、図１２に示す工程（ｃ−２）と工程（ｃ−３）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層３１８をｉ型半導体層３１２上に堆積する工程とを追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層３１８を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０１８８】
更に、実施の形態１による太陽電池モジュールは、図１８に示す光電変換層３１Ｇを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層３１４、界面層３１３、第１ｉ型界面層３１９およびｉ型半導体層３１２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層３１６をｉ型半導体層３１２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層３１１を第２ｉ型界面層３１６上に堆積することによって製造される。
【０１８９】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層３１６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層３１１を堆積するときに、上述した第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層３１１を堆積する。
【０１９０】
〔実施の形態２〕
（タンデム型の例）
【実施例５】
【０１９１】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層）（図１９、図２０に断面図）
図１９は、実施例５を示す図であり、実施の形態２による光電変換装置の構成を示す概略図である。図１９を参照して、実施の形態２による光電変換装置２００は、図１に示す光電変換装置１０の光電変換層３を光電変換層５１，６１によって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。実施例５の図１９の構成は、実施例１の図３の光電変換層３１を光電変換層５１，６１に置き換えた点が実施の形態１と異なる。
【０１９２】
光電変換層５１は、第１電極層２に接して配置される。光電変換層６１は、光電変換層５１に接して配置される。
【０１９３】
なお、光電変換装置２００においては、第２電極層４は、光電変換層６１に接して配置される。
【０１９４】
光電変換層５１は、ｐ型半導体層５１１と、ｉ型半導体層５１２と、ｎ型半導体層５１３とを含む。
【０１９５】
ｐ型半導体層５１１、ｉ型半導体層５１２およびｎ型半導体層５１３は、第１電極層２上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層５１２は、ｐ型半導体層５１１に対向して配置され、ｎ型半導体層５１３は、ｉ型半導体層５１２に対向して配置される。
【０１９６】
ｐ型半導体層５１１は、ｐ型ａ−Ｓｉ，ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。ｐ型半導体層５１１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層５１１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層５１１の膜厚は、例えば、５〜２０ｎｍである。
【０１９７】
ｉ型半導体層５１２は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｉ型半導体層５１２の膜厚は、２２０〜３２０ｎｍである。
【０１９８】
ｎ型半導体層５１３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｎ型半導体層５１３の膜厚は、５〜３０ｎｍである。
【０１９９】
光電変換層６１は、ｐ型半導体層６１１と、ｉ型半導体層６１２と、界面層６１３と、ｎ型半導体層６１４とを含む。
【０２００】
ｐ型半導体層６１１、ｉ型半導体層６１２、界面層６１３およびｎ型半導体層６１４は、光電変換層５１上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層６１２は、ｐ型半導体層６１１に対向して配置され、ｎ型半導体層６１４は、ｉ型半導体層６１２に対向して配置され、界面層６１３は、ｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との間に配置される。
【０２０１】
ｐ型半導体層６１１は、ｐ型μｃ−Ｓｉ，ｐ型μｃ−ＳｉＣ，ｐ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｐ型半導体層６１１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層６１１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層６１１の膜厚は、例えば、５〜３０ｎｍである。
【０２０２】
ｉ型半導体層６１２は、ｉ型μｃ−Ｓｉ，ｉ型μｃ−ＳｉＧｅ，ｉ型μｃ−Ｇｅ等の微結晶相からなる。そして、ｉ型半導体層６１２の膜厚は、１０００〜２０００ｎｍである。
【０２０３】
界面層６１３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、界面層６１３のドーパントは、例えば、リン（Ｐ）が用いられる。そして、界面層６１３のＰのドーパント濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。さらに、界面層６１３の膜厚は、５〜１００ｎｍである。
【０２０４】
ｎ型半導体層６１４は、ｎ型μｃ−Ｓｉ，ｎ型μｃ−ＳｉＣ，ｎ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｎ型半導体層６１４のドーパントは、例えば、Ｐである。ｎ型半導体層６１４のドーパント濃度は、１×１０２０［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層６１４の膜厚は、１０〜５０ｎｍである。
【０２０５】
このように、光電変換装置２００は、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層５１と微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層６１とが光入射側から順次積層された構造からなり、所謂、タンデム型の光電変換装置である。
【０２０６】
そして、光電変換層５１は、短波長側の光を吸収し、光電変換層６１は、長波長側の光を吸収する。その結果、入射光を全波長域にわたって有効利用でき、変換効率を向上できる。
【０２０７】
また、光電変換層６１は、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２と微結晶相からなるｎ型半導体層６１４との間に界面層６１３を挿入した構造からなるので、上述したようにリーク電流を抑制して変換効率を向上できる。
【０２０８】
図２０は、実施例５による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２０に示す光電変換装置２００Ａであってもよい。
【０２０９】
図２０を参照して、光電変換装置２００Ａは、図２に示す光電変換装置１０Ａの光電変換層３を光電変換層５１Ａ，６１Ａによって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０Ａと同じである。実施例５の図２０の構成は、実施例１の図４の光電変換層３１を光電変換層５１，６１に置き換えた点が実施の形態１と異なる。
【０２１０】
光電変換層６１Ａは、第２電極層７に接して配置される。光電変換層５１Ａは、光電変換層６１Ａに接して配置される。
【０２１１】
なお、光電変換装置２００Ａにおいては、第１電極層５は、光電変換層５１Ａに接して配置される。
【０２１２】
光電変換層５１Ａは、図１９に示す光電変換層５１のｐ型半導体層５１１、ｉ型半導体層５１２およびｎ型半導体層５１３をｎ型半導体層５１３、ｉ型半導体層５１２およびｐ型半導体層５１１の順で光電変換層６１Ａ上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層５１Ａは、光電変換層５１を構成するｐ型半導体層５１１、ｉ型半導体層５１２およびｎ型半導体層５１３の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層５１の構成と同じ構成からなる。
【０２１３】
また、光電変換層６１Ａは、図１９に示す光電変換層６１のｐ型半導体層６１１、ｉ型半導体層６１２、界面層６１３およびｎ型半導体層６１４をｎ型半導体層６１４、界面層６１３、ｉ型半導体層６１２およびｐ型半導体層６１１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層６１Ａは、光電変換層６１を構成するｐ型半導体層６１１、ｉ型半導体層６１２、界面層６１３およびｎ型半導体層６１４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層６１の構成と同じ構成からなる。
【０２１４】
このように、光電変換装置２００Ａは、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層５１Ａと微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層６１Ａとが光入射側から順次配置された構造からなり、所謂、タンデム型の光電変換装置である。
【０２１５】
従って、光電変換装置２００Ａは、光電変換装置２００と同じように変換効率を向上できる。
【０２１６】
実施の形態２による太陽電池モジュールＳＭＪ１は、直列に接続された２つの光電変換層５１，６１を、図５に示す光電変換層８３として用いた構造からなる。
【０２１７】
また、実施の形態２による太陽電池モジュールＳＭＪ２は、直列に接続された２つの光電変換層５１Ａ，６１Ａを、図７に示す光電変換層１８４として用いた構造からなる。
【０２１８】
太陽電池モジュールＳＭＪ１，ＳＭＪ２は、図１０および図１１に示す工程図に従って製造される。
【０２１９】
図２１および図２２は、それぞれ、図１９に示す光電変換層５１，６１の製造方法を示す第１および第２の工程図である。なお、図２１および図２２は、１つの透明導電膜８２上に光電変換層５１，６１を形成する工程図を示すが、実際には、光電変換層５１，６１は、分離溝８６によって分離された複数の透明導電膜８２上に形成される。
【０２２０】
また、図２１および図２２においては、透明導電膜８２の基板８１と反対側の表面は、平坦面として図示されているが、実際には、凹凸形状を有する。
【０２２１】
太陽電池モジュールＳＭＪ１の光電変換層８３（＝光電変換層５１，６１）は、図１０の工程（ｃ）において、図２１および図２２に示す工程図に従って製造される。
【０２２２】
図１０に示す工程（ｂ）の後、透明導電膜８２が形成された基板８１を基板１２１〜１２４としてプラズマ装置１００Ｐ−Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０２２３】
そして、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスと、Ｈ２ガスと、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスと、ＣＨ４ガスとを配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスは、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間の放電領域、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間の放電領域に供給される。
【０２２４】
また、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜１０００Ｐａに設定する。更に、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄに内蔵されたヒータを用いて基板１２１〜１２４の温度を１７０〜２００℃に設定する。
【０２２５】
そうすると、電源１４０は、インピーダンス整合回路１３９を介してＲＦ電力をカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄに印加する。この場合、ＲＦ電力は、例えば、３０〜３００ｍＷ／ｃｍ２である。
【０２２６】
これによって、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間で、プラズマが発生し、ｐ型ａ−ＳｉＣからなるｐ型半導体層５１１が透明導電膜８２上に堆積される（図２１の工程（ｃ−１）参照）。
【０２２７】
ｐ型半導体層５１１の膜厚が５〜２０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。これによって、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型半導体層５１２がｐ型半導体層５１１上に堆積される（図２１の工程（ｃ−２）参照）。
【０２２８】
そして、ｉ型半導体層５１２の膜厚が２２０〜３２０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型半導体層５１３がｉ型半導体層５１２上に堆積される（図２１の工程（ｃ−３）参照）。
【０２２９】
ｎ型半導体層５１３の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＰＨ３ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＢ２Ｈ６ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を３００〜６００Ｐａに設定する。更に、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄに内蔵されたヒータを用いて基板１２１〜１２４の温度を１４０〜１７０℃に設定する。これによって、ｐ型μｃ−Ｓｉからなるｐ型半導体層６１１がｎ型半導体層５１３上に堆積される（図２１の工程（ｃ−４）参照）。
【０２３０】
ｐ型半導体層６１１の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスを継続して供給する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を１０００〜１５００Ｐａに設定する。これによって、ｉ型μｃ−Ｓｉからなるｉ型半導体層６１２がｐ型半導体層６１１上に堆積される（図２２の工程（ｃ−５）参照）。
【０２３１】
そして、ｉ型半導体層６１２の膜厚が１０００〜２０００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給し、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜９００Ｐａに設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層６１３がｉ型半導体層６１２上に堆積される（図２２の工程（ｃ−６）参照）。
【０２３２】
界面層６１３の膜厚が５〜１００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの水素希釈率（［Ｈ２ガス流量］／［ＳｉＨ４ガス流量］のガス流量比で定義される）を１０倍に設定する。これによって、ｎ型μｃ−Ｓｉが界面層６１３上に堆積され、ｎ型半導体層６１４が形成される（図２２の工程（ｃ−７）参照）。ｎ型半導体層６１４の膜厚は１０〜５０ｎｍに設定される。これによって、光電変換層５１，６１の製造が終了する。
【０２３３】
また、太陽電池モジュールＳＭＪ２の光電変換層１８４（＝光電変換層５１Ａ，６１Ａ）は、図１０の工程（ｃ）において、図２１および図２２に示す工程（ｃ−１）〜工程（ｃ−７）を工程（ｃ−７）、工程（ｃ−６）、・・・、工程（ｃ−２）、工程（ｃ−１）の順に実行して製造される。
【実施例６】
【０２３４】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図２３、図２４に断面図）
図２３は、実施例６を示す図であり、実施の形態２による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２３に示す光電変換装置２００Ｂであってもよい。
【０２３５】
図２３を参照して、光電変換装置２００Ｂは、図１９に示す光電変換装置２００の光電変換層６１を光電変換層６１Ｂに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００と同じである。
【０２３６】
光電変換層６１Ｂは、光電変換層６１に第２ｉ型界面層６１５を追加したものであり、その他は、光電変換層６１と同じである。
【０２３７】
第２ｉ型界面層６１５は、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との間に挿入される。第２ｉ型界面層６１５は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層６１５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０２３８】
このように、光電変換層６１Ｂは、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との界面およびｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２３９】
これによって、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０２４０】
図２４は、実施例６による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２４に示す光電変換装置２００Ｃであってもよい。
【０２４１】
図２４を参照して、光電変換装置２００Ｃは、図２０に示す光電変換装置２００Ａの光電変換層６１Ａを光電変換層６１Ｃに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００Ａと同じである。
【０２４２】
光電変換層６１Ｃは、光電変換層６１Ａに第２ｉ型界面層６１６を追加したものであり、その他は、光電変換層６１Ａと同じである。
【０２４３】
第２ｉ型界面層６１６は、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との間に挿入される。第２ｉ型界面層６１６は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層６１６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０２４４】
このように、光電変換層６１Ｃは、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との界面およびｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２４５】
従って、光電変換装置２００Ｂと同じように、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【実施例７】
【０２４６】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層）（図２５、図２６に断面図）
図２５は、実施例７を示す図であり、実施の形態２による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２５に示す光電変換装置２００Ｄであってもよい。
【０２４７】
図２５を参照して、光電変換装置２００Ｄは、図１９に示す光電変換装置２００の光電変換層６１を光電変換層６１Ｄに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００と同じである。
【０２４８】
光電変換層６１Ｄは、光電変換層６１に第１ｉ型界面層６１７を追加したものであり、その他は、光電変換層６１と同じである。
【０２４９】
第１ｉ型界面層６１７は、界面層６１３とｉ型半導体層６１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層６１７は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層６１７は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層６１Ｄは、ｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との界面に非晶質シリコン系半導体（第１ｉ型界面層６１７，界面層６１３）を挿入した構造からなる。
【０２５０】
従って、光電変換装置２００と同じように微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を膜厚方向に縦断するリーク電流をさらに抑制できる。
【０２５１】
図２６は、実施例７による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２６に示す光電変換装置２００Ｅであってもよい。
【０２５２】
図２６を参照して、光電変換装置２００Ｅは、図２０に示す光電変換装置２００Ａの光電変換層６１Ａを光電変換層６１Ｅに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００Ａと同じである。
【０２５３】
光電変換層６１Ｅは、図２５に示す光電変換層６１Ｄのｐ型半導体層６１１、ｉ型半導体層６１２、第１ｉ型界面層６１７，界面層６１３およびｎ型半導体層６１４をｎ型半導体層６１４、界面層６１３、第１ｉ型界面層６１７、ｉ型半導体層６１２およびｐ型半導体層６１１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層６１Ｅは、光電変換層６１Ｄを構成するｐ型半導体層６１１、ｉ型半導体層６１２、第１ｉ型界面層６１７，界面層６１３およびｎ型半導体層６１４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層６１Ｄの構成と同じ構成を有する。
【０２５４】
従って、サブストレート型の光電変換装置２００Ｅにおいても、光電変換装置２００Ｄと同じようにリーク電流をさらに抑制できる。
【実施例８】
【０２５５】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図２７、図２８に断面図）
図２７は、実施例８を示す図であり、実施の形態２による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２７に示す光電変換装置２００Ｆであってもよい。
【０２５６】
図２７を参照して、光電変換装置２００Ｆは、図２３に示す光電変換装置２００Ｂの光電変換層６１Ｂを光電変換層６１Ｆに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００Ｂと同じである。
【０２５７】
光電変換層６１Ｆは、光電変換層６１Ｂに第１ｉ型界面層６１８を追加したものであり、その他は、光電変換層６１Ｂと同じである。
【０２５８】
第１ｉ型界面層６１８は、界面層６１３とｉ型半導体層６１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層６１８は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層６１８は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０２５９】
このように、光電変換層６１Ｆは、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との界面およびｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２６０】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０２６１】
図２８は、実施例８による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態２による光電変換装置は、図２８に示す光電変換装置２００Ｇであってもよい。
【０２６２】
図２８を参照して、光電変換装置２００Ｇは、図２４に示す光電変換装置２００Ｃの光電変換層６１Ｃを光電変換層６１Ｇに代えたものであり、その他は、光電変換装置２００Ｃと同じである。
【０２６３】
光電変換層６１Ｇは、光電変換層６１Ｃに第１ｉ型界面層６１９を追加したものであり、その他は、光電変換層６１Ｃと同じである。
【０２６４】
第１ｉ型界面層６１９は、界面層６１３とｉ型半導体層６１２との間に挿入される。第１ｉ型界面層６１９は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層６１９は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層６１Ｇは、ｐ型半導体層６１１とｉ型半導体層６１２との界面およびｉ型半導体層６１２とｎ型半導体層６１４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２６５】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０２６６】
次に実施の形態２の図２３から図２８に示した光電変換層の製造方法を説明する。
【０２６７】
実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２３に示す光電変換層５１，６１Ｂを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図２１の工程（ｃ−４）と図２２の工程（ｃ−５）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層６１５をｐ型半導体層６１１上に堆積する工程を追加した工程図に従って製造される。そして、第２ｉ型界面層６１５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０２６８】
第２ｉ型界面層６１５を形成した後、微結晶相からなるｉ型半導体層６１２を形成する場合、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後に、ｉ型半導体層６１２を堆積する。
【０２６９】
また、実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２４に示す光電変換層５１Ａ，６１Ｃを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層６１４、界面層６１３およびｉ型半導体層６１２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層６１６をｉ型半導体層６１２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層６１１を第２ｉ型界面層６１６上に堆積することによって製造される。
【０２７０】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層６１６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層６１１を堆積するときに、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層６１１を堆積する。
【０２７１】
更に、実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２５に示す光電変換層５１，６１Ｄを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図２２に示す工程（ｃ−５）と工程（ｃ−６）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層６１７をｉ型半導体層６１２上に堆積する工程を追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層６１７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０２７２】
更に、実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２６に示す光電変換層５１Ａ，６１Ｅを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層６１４、界面層６１３、第１ｉ型界面層６１７、ｉ型半導体層６１２、ｐ型半導体層６１１、ｎ型半導体層５１３、ｉ型半導体層５１２およびｐ型半導体層５１１を透明導電膜１８３上に順次堆積することによって製造される。
【０２７３】
更に、実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２７に示す光電変換層５１，６１Ｆを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図２１に示す工程（ｃ−４）と図２２に示す工程（ｃ−５）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層６１５をｐ型半導体層６１１上に堆積する工程と、図２２に示す工程（ｃ−５）と工程（ｃ−６）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層６１８をｉ型半導体層６１２上に堆積する工程とを追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層６１８を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０２７４】
更に、実施の形態２による太陽電池モジュールは、図２８に示す光電変換層５１Ａ，６１Ｇを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層１８４は、ｎ型半導体層６１４、界面層６１３、第１ｉ型界面層６１９およびｉ型半導体層６１２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層６１６をｉ型半導体層６１２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層６１１を第２ｉ型界面層６１６上に堆積することによって製造される。
【０２７５】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層６１６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層６１１を堆積するときに、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層６１１を堆積する。
【０２７６】
実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【０２７７】
〔実施の形態３〕
（四接合型の例）
【実施例９】
【０２７８】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層）（図２９、図３０に断面図）
図２９は、実施例９を示す図であり、実施の形態３による光電変換装置の構成を示す概略図である。図２９を参照して、実施の形態３による光電変換装置３００は、図１に示す光電変換装置１０の光電変換層３を光電変換層２１，２２，２３，２４によって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。実施例９の図２９の構成は、実施例１の図３の光電変換層３１を光電変換層２１，２２，２３，２４に置き換えた点が実施の形態１と異なる。
【０２７９】
光電変換層２１は、第１電極層２に接して配置される。光電変換層２２は、光電変換層２１に接して配置される。光電変換層２３は、光電変換層２２に接して配置される。光電変換層２４は、光電変換層２３に接して配置される。
【０２８０】
なお、光電変換装置３００においては、第２電極層４は、光電変換層２４に接して配置される。
【０２８１】
光電変換層２１は、ｐ型半導体層２１１と、ｉ型半導体層２１２と、ｎ型半導体層２１３とを含む。
【０２８２】
ｐ型半導体層２１１、ｉ型半導体層２１２およびｎ型半導体層２１３は、第１電極層２上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層２１２は、ｐ型半導体層２１１に対向して配置され、ｎ型半導体層２１３は、ｉ型半導体層２１２に対向して配置される。
【０２８３】
ｐ型半導体層２１１は、ｐ型ａ−Ｓｉ，ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。ｐ型半導体層２１１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層２１１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層２１１の膜厚は、例えば、５〜２０ｎｍである。
【０２８４】
ｉ型半導体層２１２は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｉ型半導体層２１２の膜厚は、３５〜６５ｎｍである。
【０２８５】
ｎ型半導体層２１３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｎ型半導体層２１３の膜厚は、５〜３０ｎｍである。
【０２８６】
光電変換層２２は、ｐ型半導体層２２１と、ｉ型半導体層２２２と、ｎ型半導体層２２３とを含む。
【０２８７】
ｐ型半導体層２２１、ｉ型半導体層２２２およびｎ型半導体層２２３は、光電変換層２１上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層２２２は、ｐ型半導体層２２１に対向して配置され、ｎ型半導体層２２３は、ｉ型半導体層２２２に対向して配置される。
【０２８８】
ｐ型半導体層２２１は、ｐ型ａ−Ｓｉ，ｐ型ａ−ＳｉＣ，ｐ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。ｐ型半導体層２２１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層２１１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層２２１の膜厚は、例えば、５〜２０ｎｍである。
【０２８９】
ｉ型半導体層２２２は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＣ，ｉ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｉ型半導体層２２２の膜厚は、２００〜２５０ｎｍである。
【０２９０】
ｎ型半導体層２２３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＣ，ｎ型ａ−ＳｉＮ等の非晶質相からなる。そして、ｎ型半導体層２２３の膜厚は、５〜３０ｎｍである。
【０２９１】
光電変換層２３は、ｐ型半導体層２３１と、ｉ型半導体層２３２と、界面層２３３と、ｎ型半導体層２３４とを含む。
【０２９２】
ｐ型半導体層２３１、ｉ型半導体層２３２、界面層２３３およびｎ型半導体層２３４は、光電変換層２２上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層２３２は、ｐ型半導体層２３１に対向して配置され、ｎ型半導体層２３３は、ｉ型半導体層２３２に対向して配置され、界面層２３３は、ｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との間に配置される。
【０２９３】
ｐ型半導体層２３１は、ｐ型μｃ−Ｓｉ，ｐ型μｃ−ＳｉＣ，ｐ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｐ型半導体層２３１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層２３１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層２３１の膜厚は、例えば、５〜３０ｎｍである。
【０２９４】
ｉ型半導体層２３２は、ｉ型μｃ−Ｓｉ，ｉ型μｃ−ＳｉＧｅ，ｉ型μｃ−Ｇｅ等の微結晶相からなる。そして、ｉ型半導体層２３２の膜厚は、７００〜１２００ｎｍである。
【０２９５】
界面層２３３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、界面層２３３のドーパントは、例えば、リン（Ｐ）が用いられる。そして、界面層２３３のＰのドーパント濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。さらに、界面層２３３の膜厚は、５〜１００ｎｍである。
【０２９６】
ｎ型半導体層２３４は、ｎ型μｃ−Ｓｉ，ｎ型μｃ−ＳｉＣ，ｎ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｎ型半導体層２３４のドーパントは、例えば、Ｐである。ｎ型半導体層２３４のドーパント濃度は、１×１０２０［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層２３４の膜厚は、１０〜３０ｎｍである。
【０２９７】
光電変換層２４は、ｐ型半導体層２４１と、ｉ型半導体層２４２と、界面層２４３と、ｎ型半導体層２４４とを含む。
【０２９８】
ｐ型半導体層２４１、ｉ型半導体層２４２、界面層２４３およびｎ型半導体層２４４は、光電変換層２３上に順次積層される。その結果、ｉ型半導体層２４２は、ｐ型半導体層２４１に対向して配置され、ｎ型半導体層２４３は、ｉ型半導体層２４２に対向して配置され、界面層２４３は、ｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との間に配置される。
【０２９９】
ｐ型半導体層２４１は、ｐ型μｃ−Ｓｉ，ｐ型μｃ−ＳｉＣ，ｐ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｐ型半導体層２４１のドーパントは、例えば、Ｂである。ｐ型半導体層２４１のドーパント濃度は、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｐ型半導体層２４１の膜厚は、例えば、５〜３０ｎｍである。
【０３００】
ｉ型半導体層２４２は、ｉ型μｃ−Ｓｉ，ｉ型μｃ−ＳｉＧｅ，ｉ型μｃ−Ｇｅ等の微結晶相からなる。そして、ｉ型半導体層２４２の膜厚は、８００〜１５００ｎｍである。
【０３０１】
界面層２４３は、ｎ型ａ−Ｓｉ，ｎ型ａ−ＳｉＧｅ，ｎ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、界面層２４３のドーパントは、例えば、リン（Ｐ）が用いられる。そして、界面層２４３のＰのドーパント濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。さらに、界面層２４３の膜厚は、５〜１００ｎｍである。
【０３０２】
ｎ型半導体層２４４は、ｎ型μｃ−Ｓｉ，ｎ型μｃ−ＳｉＣ，ｎ型μｃ−ＳｉＮ等の微結晶相からなる。ｎ型半導体層２４４のドーパントは、例えば、Ｐである。ｎ型半導体層２４４のドーパント濃度は、１×１０２０［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層２４４の膜厚は、１０〜３０ｎｍである。このように、光電変換装置３００は、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層２１，２２と微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層２３，２４とが光入射側から順次積層された構造からなり、所謂、四接合構造の光電変換装置である。
【０３０３】
四接合構造の光電変換装置３００においては、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層２３，２４のｉ型半導体層２３２，２４２の膜厚が単接合構造の光電変換装置およびタンデム構造の光電変換装置よりも薄いため、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリークパスが形成され易い。
【０３０４】
従って、界面層２３３，２４３を設けることによって、リーク電流抑制効果が更に高く発揮され、開放電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦの向上によって変換効率を大幅に向上できる。
【０３０５】
図３０は、実施例９による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３０に示す光電変換装置３００Ａであってもよい。
【０３０６】
図３０を参照して、光電変換装置３００Ａは、図２に示す光電変換装置１０Ａの光電変換層３を光電変換層２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａによって構成したものであり、その他は、光電変換装置１０Ａと同じである。実施例９の図３０の構成は、実施例１の図４の光電変換層３１を光電変換層２１，２２，２３，２４に置き換えた点が実施の形態１と異なる。
【０３０７】
光電変換層２４Ａは、第２電極層７に接して配置される。光電変換層２３Ａは、光電変換層２４Ａに接して配置される。光電変換層２２Ａは、光電変換層２３Ａに接して配置される。光電変換層２１Ａは、光電変換層２２Ａに接して配置される。
【０３０８】
なお、光電変換装置３００Ａにおいては、第１電極層５は、光電変換層２１Ａに接して配置される。
【０３０９】
光電変換層２１Ａは、図２９に示す光電変換層２１のｐ型半導体層２１１、ｉ型半導体層２１２およびｎ型半導体層２１３をｎ型半導体層２１３、ｉ型半導体層２１２およびｐ型半導体層２１１の順で光電変換層２２Ａ上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２１Ａは、光電変換層２１を構成するｐ型半導体層２１１、ｉ型半導体層２１２およびｎ型半導体層２１３の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２１の構成と同じ構成からなる。
【０３１０】
また、光電変換層２２Ａは、図２９に示す光電変換層２２のｐ型半導体層２２１、ｉ型半導体層２２２およびｎ型半導体層２２３をｎ型半導体層２２３、ｉ型半導体層２２２およびｐ型半導体層２２１の順で光電変換層２３Ａ上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２２Ａは、光電変換層２２を構成するｐ型半導体層２２１、ｉ型半導体層２２２およびｎ型半導体層２２３の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２２の構成と同じ構成からなる。
【０３１１】
更に、光電変換層２３Ａは、図２９に示す光電変換層２３のｐ型半導体層２３１、ｉ型半導体層２３２、界面層２３３およびｎ型半導体層２３４をｎ型半導体層２３４、界面層２３３、ｉ型半導体層２３２およびｐ型半導体層２３１の順で光電変換層２４Ａ上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２３Ａは、光電変換層２３を構成するｐ型半導体層２３１、ｉ型半導体層２３２、界面層２３３およびｎ型半導体層２３４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２３の構成と同じ構成からなる。
【０３１２】
更に、光電変換層２４Ａは、図２９に示す光電変換層２４のｐ型半導体層２４１、ｉ型半導体層２４２、界面層２４３およびｎ型半導体層２４４をｎ型半導体層２４４、界面層２４３、ｉ型半導体層２４２およびｐ型半導体層２４１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２４Ａは、光電変換層２４を構成するｐ型半導体層２４１、ｉ型半導体層２４２、界面層２４３およびｎ型半導体層２４４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２４の構成と同じ構成からなる。
【０３１３】
このように、光電変換装置３００Ａは、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層２１Ａ，２２Ａと微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層２３Ａ，２４Ａとが光入射側から順次配置された構造からなり、所謂、四接合構造の光電変換装置である。
【０３１４】
従って、光電変換装置３００Ａは、光電変換装置３００と同じように変換効率を向上できる。
【０３１５】
実施の形態３による太陽電池モジュールＳＭＪ３は、直列に接続された４個の光電変換層２１〜２４を光電変換層８３として用いた構造からなる。
【０３１６】
また、実施の形態３による太陽電池モジュールＳＭＪ４は、直列に接続された４個の光電変換層２１Ａ〜２４Ａを光電変換層１８４として用いた構造からなる。
【０３１７】
太陽電池モジュールＳＭＪ３，ＳＭＪ４は、図１０および図１１に示す工程図に従って製造される。
【０３１８】
図３１から図３４は、それぞれ、図２９に示す光電変換層２１〜２４の製造方法を示す第１から第４の工程図である。なお、図３１から図３４は、１つの透明導電膜８２上に光電変換層２１〜２４を形成する工程図を示すが、実際には、光電変換層２１〜２４は、分離溝８６によって分離された複数の透明導電膜８２上に形成される。
【０３１９】
また、図３１から図３４においては、透明導電膜８２の基板８１と反対側の表面は、平坦面として図示されているが、実際には、凹凸形状を有する。
【０３２０】
太陽電池モジュールＳＭＪ３の光電変換層８３（＝光電変換層２１〜２４）は、図１０の工程（ｃ）において、図３１から図３４に示す工程図に従って製造される。
【０３２１】
図１０に示す工程（ｂ）の後、透明導電膜８２が形成された基板８１を基板１２１〜１２４としてプラズマ装置１００Ｐ−Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０３２２】
そして、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスと、Ｈ２ガスと、水素希釈されたＢ２Ｈ６ガスと、ＣＨ４ガスとを配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスは、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間の放電領域、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間の放電領域、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間の放電領域に供給される。
【０３２３】
また、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜１０００Ｐａに設定する。更に、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄに内蔵されたヒータを用いて基板１２１〜１２４の温度を１７０〜２００℃に設定する。
【０３２４】
そうすると、電源１４０は、インピーダンス整合回路１３９を介してＲＦ電力をカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄに印加する。この場合、ＲＦ電力は、例えば、３０〜３００ｍＷ／ｃｍ２である。
【０３２５】
これによって、アノード電極１３２Ａとカソード電極１３３Ａとの間、アノード電極１３２Ｂとカソード電極１３３Ｂとの間、アノード電極１３２Ｃとカソード電極１３３Ｃとの間、およびアノード電極１３２Ｄとカソード電極１３３Ｄとの間で、プラズマが発生し、ｐ型ａ−ＳｉＣからなるｐ型半導体層２１１が透明導電膜８２上に堆積される（図３１の工程（ｃ−１）参照）。
【０３２６】
ｐ型半導体層２１１の膜厚が５〜２０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。これによって、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型半導体層２１２がｐ型半導体層２１１上に堆積される（図３１の工程（ｃ−２）参照）。
【０３２７】
そして、ｉ型半導体層５１２の膜厚が３５〜６５ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型半導体層２１３がｉ型半導体層２１２上に堆積される（図３１の工程（ｃ−３）参照）。
【０３２８】
ｎ型半導体層２１３の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＰＨ３ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＢ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ｐ型ａ−ＳｉＣからなるｐ型半導体層２２１がｎ型半導体層２１３上に堆積される（図３１の工程（ｃ−４）参照）。
【０３２９】
ｐ型半導体層２２１の膜厚が５〜２０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスおよびＣＨ４ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。これによって、ｉ型ａ−Ｓｉからなるｉ型半導体層２２２がｐ型半導体層２２１上に堆積される（図３１の工程（ｃ−５）参照）。
【０３３０】
ｉ型半導体層２２２の膜厚が２００〜２５０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなるｎ型半導体層２２３がｉ型半導体層２２２上に堆積される（図３１の工程（ｃ−６）参照）。
【０３３１】
ｎ型半導体層２２３の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＰＨ３ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＢ２Ｈ６ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を３００〜６００Ｐａに設定する。また、アノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄに内蔵されたヒータを用いて基板１２１〜１２４の温度を１４０〜１７０℃に設定する。これによって、ｐ型μｃ−Ｓｉからなるｐ型半導体層２３１がｎ型半導体層２２３上に堆積される（図３２の工程（ｃ−７）参照）。
【０３３２】
ｐ型半導体層２３１の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を１０００〜１５００Ｐａに設定する。これによって、ｉ型μｃ−Ｓｉからなるｉ型半導体層２３２をｐ型半導体層２３１上に堆積する（図３２の工程（ｃ−８）参照）。
【０３３３】
ｉ型半導体層２３２の膜厚が７００〜１２００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給し、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜９００Ｐａに設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２３３がｉ型半導体層２３２上に堆積される（図３２の工程（ｃ−９）参照）。
【０３３４】
界面層２３３の膜厚が５〜１００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの水素希釈率（［Ｈ２ガス流量］／［ＳｉＨ４ガス流量］のガス流量比で定義される）を１０倍に設定する。これによって、ｎ型μｃ−Ｓｉからなるｎ型半導体層２３４が界面層２３３上に堆積される（図３３の工程（ｃ−１０）参照）。
【０３３５】
ｎ型半導体層２３４の膜厚が１０〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＰＨ３ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＢ２Ｈ６ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を３００〜６００Ｐａに設定する。これによって、ｐ型μｃ−Ｓｉからなるｐ型半導体層２４１がｎ型半導体層２３４上に堆積される（図３３の工程（ｃ−１１）参照）。
【０３３６】
ｐ型半導体層２４１の膜厚が５〜３０ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｂ２Ｈ６ガスを停止し、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスの供給を継続する。そして、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を１０００〜１５００Ｐａに設定する。これによって、ｉ型μｃ−Ｓｉからなるｉ型半導体層２４２がｐ型半導体層２４１上に堆積される（図３３の工程（ｃ−１２）参照）。
【０３３７】
ｉ型半導体層２４２の膜厚が８００〜１５００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、ＳｉＨ４ガスおよびＨ２ガスに追加してＰＨ３ガスを、配管１３４Ａ〜１３４Ｄを介してそれぞれカソード電極１３３Ａ〜１３３Ｄの内部へ供給し、ゲートバルブ１３７を用いてチャンバ１３１内の圧力を６００〜９００Ｐａに設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２４３がｉ型半導体層２４２上に堆積される（図３４の工程（ｃ−１３）参照）。
【０３３８】
界面層２４３の膜厚が５〜１００ｎｍになると、ガス供給装置１３５は、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの水素希釈率（［Ｈ２ガス流量］／［ＳｉＨ４ガス流量］のガス流量比で定義される）を１０倍に設定する。これによって、ｎ型μｃ−Ｓｉが界面層２４３上に堆積され、ｎ型半導体層２４４が形成される（図３４の工程（ｃ−１４）参照）。ｎ型半導体層２４４の膜厚は１０〜３０ｎｍに設定される。これによって、光電変換層２１〜２４の製造が終了する。
【０３３９】
また、太陽電池モジュールＳＭＪ４の光電変換層１８４（＝光電変換層２１Ａ〜２４Ａ）は、図１０の工程（ｃ）において、図３１から図３４に示す工程（ｃ−１）〜工程（ｃ−１４）を工程（ｃ−１４）、工程（ｃ−１３）、・・・、工程（ｃ−２）、工程（ｃ−１）の順に実行して製造される。
【実施例１０】
【０３４０】
（ｉ／ｎ界面にｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図３５、図３６に断面図）
図３５は、実施例１０を示す図であり、実施の形態３による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３５に示す光電変換装置３００Ｂであってもよい。
【０３４１】
図３５を参照して、光電変換装置３００Ｂは、図２９に示す光電変換装置３００の光電変換層２３，２４をそれぞれ光電変換層２３Ｂ，２４Ｂに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００と同じである。
【０３４２】
光電変換層２３Ｂは、光電変換層２３に第２ｉ型界面層２３５を追加したものであり、その他は、光電変換層２３と同じである。
【０３４３】
第２ｉ型界面層２３５は、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との間に挿入される。第２ｉ型界面層２３５は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層２３５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３４４】
このように、光電変換層２３Ｂは、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との界面およびｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３４５】
光電変換層２４Ｂは、光電変換層２４に第２ｉ型界面層２４５を追加したものであり、その他は、光電変換層２４と同じである。
【０３４６】
第２ｉ型界面層２４５は、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との間に挿入される。第２ｉ型界面層２４５は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層２４５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３４７】
このように、光電変換層２４Ｂは、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との界面およびｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３４８】
これによって、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０３４９】
なお、光電変換装置３００Ｂは、第２ｉ型界面層２３５，２４５の少なくとも一方を備えていればよい。光電変換層２３Ｂ，２４Ｂのｉ型半導体層２３２，２４２の少なくとも一方におけるリーク電流が抑制されれば、開放電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦが向上し、変換効率を向上できるからである。
【０３５０】
図３６は、実施例１０による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３６に示す光電変換装置３００Ｃであってもよい。
【０３５１】
図３６を参照して、光電変換装置３００Ｃは、図３０に示す光電変換装置３００Ａの光電変換層２３Ａ，２４Ａをそれぞれ光電変換層２３Ｃ，２４Ｃに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００Ａと同じである。
【０３５２】
光電変換層２３Ｃは、光電変換層２３Ａに第２ｉ型界面層２３６を追加したものであり、その他は、光電変換層２３Ａと同じである。
【０３５３】
第２ｉ型界面層２３６は、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との間に挿入される。第２ｉ型界面層２３６は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層２３６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３５４】
このように、光電変換層２３Ｃは、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との界面およびｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３５５】
光電変換層２４Ｃは、光電変換層２４Ａに第２ｉ型界面層２４６を追加したものであり、その他は、光電変換層２４Ａと同じである。
【０３５６】
第２ｉ型界面層２４６は、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との間に挿入される。第２ｉ型界面層２４６は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第２ｉ型界面層２４６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３５７】
このように、光電変換層２４Ｃは、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との界面およびｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との界面に、それぞれｉ型、ｎ型の非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３５８】
従って、光電変換装置３００Ｂと同じように、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できる。
【０３５９】
なお、光電変換装置３００Ｃは、第２ｉ型界面層２３６，２４６の少なくとも一方を備えていればよい。光電変換層２３Ｃ，２４Ｃのｉ型半導体層２３２，２４２の少なくとも一方におけるリーク電流が抑制されれば、開放電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦが向上し、変換効率を向上できるからである。
【実施例１１】
【０３６０】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層）（図３７、図３８に断面図）
図３７は、実施例１１を示す図であり、実施の形態３による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３７に示す光電変換装置３００Ｄであってもよい。
【０３６１】
図３７を参照して、光電変換装置３００Ｄは、図２９に示す光電変換装置３００の光電変換層２３，２４をそれぞれ光電変換層２３Ｄ，２４Ｄに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００と同じである。
【０３６２】
光電変換層２３Ｄは、光電変換層２３に第１ｉ型界面層２３７を追加したものであり、その他は、光電変換層２３と同じである。
【０３６３】
第１ｉ型界面層２３７は、界面層２３３とｉ型半導体層２３２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２３７は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２３７は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２３Ｄは、ｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との界面に非晶質シリコン系半導体（第１ｉ型界面層２３７，界面層２３３）を挿入した構造からなる。
【０３６４】
光電変換層２４Ｄは、光電変換層２４に第１ｉ型界面層２４７を追加したものであり、その他は、光電変換層２４と同じである。
【０３６５】
第１ｉ型界面層２４７は、界面層２４３とｉ型半導体層２４２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２４７は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２４７は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２４Ｄは、ｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との界面に非晶質シリコン系半導体（第１ｉ型界面層２４７，界面層２４３）を挿入した構造からなる。
【０３６６】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリーク電流をさらに抑制できるとともに、開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦおよび短絡電流Ｉｓｃの向上によって変換効率を大幅に向上させることができる。
【０３６７】
図３８は、実施例１１による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３８に示す光電変換装置３００Ｅであってもよい。
【０３６８】
図３８を参照して、光電変換装置３００Ｅは、図３０に示す光電変換装置３００Ａの光電変換層２３Ａ，２４Ａをそれぞれ光電変換層２３Ｅ，２４Ｅに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００Ａと同じである。
【０３６９】
光電変換層２３Ｅは、図３７に示す光電変換層２３Ｄのｐ型半導体層２３１、ｉ型半導体層２３２、第１ｉ型界面層２３７，界面層２３３およびｎ型半導体層２３４をｎ型半導体層２３４、界面層２３３、第１ｉ型界面層２３７、ｉ型半導体層２３２およびｐ型半導体層２３１の順で光電変換層２４Ｅ上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２３Ｅは、光電変換層２３Ｄを構成するｐ型半導体層２３１、ｉ型半導体層２３２、第１ｉ型界面層２３７，界面層２３３およびｎ型半導体層２３４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２３Ｄの構成と同じ構成を有する。
【０３７０】
光電変換層２４Ｅは、図３７に示す光電変換層２４Ｄのｐ型半導体層２４１、ｉ型半導体層２４２、第１ｉ型界面層２４７，界面層２４３およびｎ型半導体層２４４をｎ型半導体層２４４、界面層２４３、第１ｉ型界面層２４７、ｉ型半導体層２４２およびｐ型半導体層２４１の順で第２電極層７上に積層した構造からなる。即ち、光電変換層２４Ｅは、光電変換層２４Ｄを構成するｐ型半導体層２４１、ｉ型半導体層２４２、第１ｉ型界面層２４７，界面層２４３およびｎ型半導体層２４４の積層順序を逆にしただけであり、光電変換層２４Ｄの構成と同じ構成を有する。
【０３７１】
従って、サブストレート型の光電変換装置３００Ｅにおいても、光電変換装置３００Ｄと同じようにリーク電流をさらに抑制できるとともに、開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦおよび短絡電流Ｉｓｃの向上によって変換効率を大幅に向上させることができる。
【実施例１２】
【０３７２】
（ｉ／ｎ界面にｉ型界面層／ｎ型界面層＋ｐ／ｉ界面にｉ型界面層）（図３９、図４０に断面図）
図３９は、実施例１２を示す図であり、実施の形態３による更に別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図３９に示す光電変換装置３００Ｆであってもよい。
【０３７３】
図３９を参照して、光電変換装置３００Ｆは、図３５に示す光電変換装置３００Ｂの光電変換層２３Ｂ，２４Ｂをそれぞれ光電変換層２３Ｆ，２４Ｆに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００Ｂと同じである。
【０３７４】
光電変換層２３Ｆは、光電変換層２３Ｂに第１ｉ型界面層２３８を追加したものであり、その他は、光電変換層２３Ｂと同じである。
【０３７５】
第１ｉ型界面層２３８は、界面層２３３とｉ型半導体層２３２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２３８は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２３８は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２３Ｆは、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との界面およびｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３７６】
光電変換層２４Ｆは、光電変換層２４Ｂに第１ｉ型界面層２４８を追加したものであり、その他は、光電変換層２４Ｂと同じである。
【０３７７】
第１ｉ型界面層２４８は、界面層２４３とｉ型半導体層２４２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２４８は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２４８は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２４Ｆは、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との界面およびｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３７８】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できるとともに、開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦおよび短絡電流Ｉｓｃの向上によって変換効率を大幅に向上させることができる。
【０３７９】
図４０は、実施例１２による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。実施の形態３による光電変換装置は、図４０に示す光電変換装置３００Ｇであってもよい。
【０３８０】
図４０を参照して、光電変換装置３００Ｇは、図３６に示す光電変換装置３００Ｃの光電変換層２３Ｃ，２４Ｃをそれぞれ光電変換層２３Ｇ，２４Ｇに代えたものであり、その他は、光電変換装置３００Ｃと同じである。
【０３８１】
光電変換層２３Ｇは、光電変換層２３Ｃに第１ｉ型界面層２３９を追加したものであり、その他は、光電変換層２３Ｃと同じである。
【０３８２】
第１ｉ型界面層２３９は、界面層２３３とｉ型半導体層２３２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２３９は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２３９は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２３Ｇは、ｐ型半導体層２３１とｉ型半導体層２３２との界面およびｉ型半導体層２３２とｎ型半導体層２３４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３８３】
光電変換層２４Ｇは、光電変換層２４Ｃに第１ｉ型界面層２４９を追加したものであり、その他は、光電変換層２４Ｃと同じである。
【０３８４】
第１ｉ型界面層２４９は、界面層２４３とｉ型半導体層２４２との間に挿入される。第１ｉ型界面層２４９は、ｉ型ａ−Ｓｉ，ｉ型ａ−ＳｉＧｅ，ｉ型ａ−Ｇｅ等の非晶質相からなる。そして、第１ｉ型界面層２４９は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。このように、光電変換層２４Ｇは、ｐ型半導体層２４１とｉ型半導体層２４２との界面およびｉ型半導体層２４２とｎ型半導体層２４４との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３８５】
従って、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２，２４２を膜厚方向に縦断するリーク電流を更に抑制できるとともに、開放電圧Ｖｏｃ、曲線因子ＦＦおよび短絡電流Ｉｓｃの向上によって変換効率を大幅に向上させることができる。
【０３８６】
次に実施の形態３の図３５から図４０に示した光電変換層の製造方法を説明する。
【０３８７】
実施の形態３による太陽電池モジュールは、図３５に示す光電変換層２１，２２，２３Ｂ，２４Ｂを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図３２の工程（ｃ−７）と工程（ｃ−８）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２３５をｐ型半導体層２３１上に堆積する工程と、図３３の工程（ｃ−１１）と工程（ｃ−１２）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２４５をｐ型半導体層２４１上に堆積する工程とを追加した工程図に従って製造される。そして、第２ｉ型界面層２３５，２４５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３８８】
第２ｉ型界面層２３５を形成した後、微結晶相からなるｉ型半導体層２３２を形成する場合、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後に、ｉ型半導体層２３２を堆積する。第２ｉ型界面層２４５を形成した後、微結晶相からなるｉ型半導体層２４２を形成する場合も同様である。
【０３８９】
また、実施の形態３による太陽電池モジュールは、図３６に示す光電変換層２１Ａ，２２Ａ，２３Ｃ，２４Ｃを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、ｎ型半導体層２４４、界面層２４３およびｉ型半導体層２４２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２４６をｉ型半導体層２４２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層２４１を第２ｉ型界面層２４６上に堆積する。引き続いて、ｎ型半導体層２３４、界面層２３３およびｉ型半導体層２３２を光電変換層２４Ｃ上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２３６をｉ型半導体層２３２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層２３１を第２ｉ型界面層２３６上に堆積する。
【０３９０】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層２４６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層２４１を堆積するときに、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層２４１を堆積する。非晶質相からなる第２ｉ型界面層２３６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層２３１を堆積するときも同様である。
【０３９１】
更に、実施の形態３による太陽電池モジュールは、図３７に示す光電変換層２１，２２，２３Ｄ，２４Ｄを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図３２に示す工程（ｃ−８）と工程（ｃ−９）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層２３７をｉ型半導体層２３２上に堆積する工程と、図３３に示す工程（ｃ−１２）と図３４に示す工程（ｃ−１３）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層２４７をｉ型半導体層２４２上に堆積する工程とを追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層２３７，２４７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３９２】
更に、実施の形態３による太陽電池モジュールは、図３８に示す光電変換層２１Ａ，２２Ａ，２３Ｅ，２４Ｅを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層２１Ａ，２２Ａ，２３Ｅ，２４Ｅは、ｎ型半導体層２４４、界面層２４３、第１ｉ型界面層２４７、ｉ型半導体層２４２、ｐ型半導体層２４１、ｎ型半導体層２３４、界面層２３３、第１ｉ型界面層２３７、ｉ型半導体層２３２、ｐ型半導体層２３１、ｎ型半導体層２２３、ｉ型半導体層２２２、ｐ型半導体層２２１、ｎ型半導体層２１３、ｉ型半導体層２１２およびｐ型半導体層２１１を透明導電膜１８３上に順次積層することによって製造される。
【０３９３】
更に、実施の形態３による太陽電池モジュールは、図３９に示す光電変換層２１，２２，２３Ｆ，２４Ｆを、図５に示す光電変換層８３として用いたものであってもよい。この場合、光電変換層８３は、図３２に示す工程（ｃ−８）と工程（ｃ−９）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層２３８をｉ型半導体層２３２上に堆積する工程と、図３３に示す工程（ｃ−１２）と図３４に示す工程（ｃ−１３）との間にｉ型ａ−Ｓｉからなる第１ｉ型界面層２４８をｉ型半導体層２４２上に堆積する工程とを追加した工程図に従って製造される。そして、第１ｉ型界面層２３８，２４８を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３９４】
更に、実施の形態３による太陽電池モジュールは、図４０に示す光電変換層２１Ａ，２２Ａ，２３Ｇ，２４Ｇを、図７に示す光電変換層１８４として用いたものであってもよい。この場合、ｎ型半導体層２４４、界面層２４３、第１ｉ型界面層２４９およびｉ型半導体層２４２を透明導電膜１８３上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２４６をｉ型半導体層２４２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層２４１を第２ｉ型界面層２４６上に堆積する。引き続いて、ｎ型半導体層２３４、界面層２３３、第１ｉ型界面層２３９およびｉ型半導体層２３２を光電変換層２４Ｇ上に順次積層した後、ｉ型ａ−Ｓｉからなる第２ｉ型界面層２３６をｉ型半導体層２３２上に堆積し、その後、ｐ型半導体層２３１を第２ｉ型界面層２３６上に堆積する。
【０３９５】
そして、非晶質相からなる第２ｉ型界面層２４６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層２４１を堆積するときに、実施の形態１における第１遷移層および第２遷移層を堆積した後、ｐ型半導体層２４１を堆積する。非晶質相からなる第２ｉ型界面層２３６を堆積した後に微結晶相からなるｐ型半導体層２３１を堆積するときも同様である。
【０３９６】
なお、本実施の形態３では、上述のように非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層２１，２２と微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層２３，２４とが光入射側から順次積層された、所謂、四接合構造の光電変換装置について説明した。その際の微結晶シリコン系半導体からなるｉ型半導体層２３２，２４２の膜厚は、それぞれ７００〜１２００ｎｍ、８００〜１５００ｎｍが好ましい旨を示した。他の例として、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層２１と微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層２３，２４とが光入射側から順次積層された、所謂、三接合構造をとることも可能であり、その場合の微結晶シリコン系半導体からなるｉ型半導体層２３２，２４２の膜厚は、それぞれ７００〜１２００ｎｍ、１５００〜３０００ｎｍが好ましい。この場合であっても、微結晶シリコン系半導体からなる２層の光電変換層２３，２４を有する点は本実施の形態３と共通であり、本実施の形態３にて説明した内容が同じく適用できる。実施の形態３におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【０３９７】
本発明における実施の形態として、光電変換層が単層、タンデム型、四接合型について、ここまで実施の形態１から実施の形態３にて説明してきた。
【０３９８】
次に、本発明の太陽電池モジュールについて各パラメータを変えて作製し、具体的な諸特性を測定した実験結果に基づき、特性が良好となるパラメータ範囲などについて説明する。
【０３９９】
〔実験１〕
実施の形態１から実施の形態３にて上述した方法によって製造された太陽電池モジュールについて、変換効率を測定し、その特性を比較した。
【０４００】
実験１では、界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）について、その膜厚を変化させたときの安定化後変換効率の変化を調べる実験を行った。具体的に用いた試料は、シングル構造として図３に示す光電変換装置１００（界面層３１３）、タンデム構造として図１９に示す光電変換装置２００（界面層６１３）、四接合構造として図２９に示す光電変換装置３００（界面層２３３，２４３）である。これらの３種の構造について定化後変換効率の界面層膜厚依存性を確認した。その実験結果を表１および図４１をもとに説明する。
【０４０１】
太陽電池モジュール８０の安定化後変換効率を次の方法によって求めた。５０℃の温度でＡＭ１．５（強度：１ｋＷ／ｍ２）の擬似太陽光を照射し、擬似太陽光の照射開始直後の面積１ｃｍ２当たりの最大出力電力Ｗｉと、１０００時間照射後の面積１ｃｍ２当たりの最大出力電力Ｗｅとを求め、Ｗｅ／Ｗｉを安定化率とした。そして、初期の変換効率に安定化率を乗算して安定化後変換効率を求めた。
【０４０２】
また、太陽電池モジュール１８０の安定化後変換効率も、太陽電池モジュール８０と同様にして求められた。
【０４０３】
以下、実験結果について説明する。
【０４０４】
図４１は、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に挿入する界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す図である。
【０４０５】
図４１において、縦軸は、安定化後変換効率を表わし、横軸は、ｉ／ｎ界面に挿入する界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚を表わす。また、曲線ｋ１は、シングル構造の光電変換装置（図３に示す光電変換装置１００）における界面層３１３（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、曲線ｋ２は、タンデム構造の光電変換装置（図１９に示す光電変換装置２００）における界面層６１３（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、曲線ｋ３は、四接合構造の光電変換装置（図２９に示す光電変換装置３００）における界面層２３３，２４３（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、安定化後変換効率の値は、シングル構造の光電変換装置（図３に示す光電変換装置１００）のｉ／ｎ界面に挿入する界面層の膜厚が０ｎｍであるとき、つまり曲線ｋ１において横軸の値０における安定化後変換効率を１．０としたときの相対値である。
【０４０６】
【表１】
2015069974.tif 000003
表１および図４１から、シングル構造の光電変換装置、タンデム構造の光電変換装置および四接合構造の光電変換装置の全てにおいて、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入する界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が５〜１００ｎｍのとき、曲線因子ＦＦおよび開放電圧Ｖｏｃが向上し、変換効率が大幅に向上する（曲線ｋ１〜ｋ３参照）。
【０４０７】
界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が５ｎｍよりも薄い場合、リーク電流抑制効果が得られないため変換効率の大きな改善効果は得られない。また、界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が１００ｎｍよりも厚くなると、直列抵抗が増加することにより曲線因子ＦＦが低下するため変換効率が低下する。
【０４０８】
従って、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入する界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚は、５〜１００ｎｍの範囲が適していることが解った。
【０４０９】
また、シングル構造の光電変換装置、タンデム構造の光電変換装置および四接合構造の光電変換装置の全てにおいて、安定化後変換効率は、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が２０〜６０ｎｍであるとき相対値が概ね１．０５以上と、更に大きく向上した。
【０４１０】
従って、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚は、５〜１００ｎｍであり、好ましくは、２０〜６０ｎｍである。
【０４１１】
また、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入する界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率を相対的に比較すると、四接合構造の光電変換装置において最も高く、タンデム構造の光電変換装置において２番目に高く、シングル構造の光電変換装置において最も低かった。すなわち、タンデム構造の光電変換装置は、シングル構造の光電変換装置よりも高い安定化後変換効率を有し、四接合構造の光電変換装置は、タンデム構造の光電変換装置よりも高い安定化後変換効率を有する（曲線ｋ１〜ｋ３参照）。これは、次の理由による。
【０４１２】
タンデム構造の光電変換装置においては、光入射側の非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層が短波長側の光を吸収するので、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層は、長波長光のみを吸収すればよい。その結果、微結晶相からなるｉ型半導体層の膜厚をシングル構造の光電変換装置よりも薄くできる。微結晶相からなるｉ型半導体層の膜厚が薄くなると、微結晶相からなるｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するリーク電流が増加するため、微結晶相からなるｉ型半導体層と微結晶相からなるｎ型半導体層との間に非晶質相からなる界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによるリーク電流抑制効果がシングル構造の光電変換装置の場合よりも大きくなり、変換効率が向上するためである。
【０４１３】
四接合構造の光電変換装置においては、微結晶相からなるｉ型半導体層と微結晶相からなるｎ型半導体層との間に非晶質相からなる界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによるリーク電流抑制効果が更に大きくなるため、変換効率が更に向上する。
【０４１４】
このように、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層において、ｉ／ｎ界面に非晶質相からなる界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによって変換効率が大幅に向上することが実証された。
【０４１５】
〔実験２〕
実験２では、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層におけるｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入する界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）について、リン（元素記号Ｐ）のドーピング量を変化させた時の安定化後変換効率の変化を調べる実験を行った。その実験結果を表２および図４２、図４３をもとに説明する。実験に用いた太陽電池モジュールや測定条件については実験１と同様である。
【０４１６】
〔試料１〕
実施の形態２におけるタンデム構造の光電変換装置（図１９に示す光電変換装置２００）について、界面層６１３（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）のＰのドーピング量を、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］の範囲内で、ｉ型μｃ−Ｓｉ層からｎ型μｃ−Ｓｉ層へ向かって徐々に増加させた。
【０４１７】
〔試料２〕
界面層６１３のＰのドーピング量を、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］の範囲内で一定とした。それ以外の条件は試料１と同様である。
【０４１８】
〔比較試料１〕
界面層６１３のＰのドーピング量を、１×１０１９［個／ｃｍ３］未満で一定にした。それ以外の条件は試料１と同様である。
【０４１９】
〔比較試料２〕
界面層６１３のＰのドーピング量を、５×１０２１［個／ｃｍ３］より大きく一定にした。それ以外の条件は試料１と同様である。
【０４２０】
以上の試料の実験結果を表２および図４２、図４３に示す。試料１および試料２の光電変換装置についてＰのドーピング量を確認するため、深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。試料１および試料２の、基板側から基板／透明導電膜／アモルファスｐｉｎ層、微結晶ｐｉｎ層のｐ層およびｉ層の途中までミリング加工により除去して測定サンプルを作成し、微結晶ｉ層から第２電極層の方向へ向かって深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。
【０４２１】
図４２は、試料１の、図４３は、試料２の濃度プロファイルを示す図である。
【０４２２】
図４２，４３において、縦軸は、原子濃度を表し、横軸は、深さを表す。また、図４２において、曲線ｋ４は、Ｐの濃度プロファイルを示し、曲線ｋ５は、Ｈの濃度プロファイルを示す。さらに、図４３において、曲線ｋ６は、Ｐの濃度プロファイルを示し、曲線ｋ７は、Ｈの濃度プロファイルを示す。
【０４２３】
なお、Ｈ濃度を測定したのは、μｃ−Ｓｉ層とａ−Ｓｉ層との境界を判定するためである。
【０４２４】
ｉ型μｃ−Ｓｉ層からｎ型μｃ−Ｓｉ層へ向かってＰのドーピング量を徐々に増加させた試料１においては、Ｐ濃度は、界面層であるｎ型ａ−Ｓｉ層の全体にわたって１×１０１９［個／ｃｍ３］〜５×１０２１［個／ｃｍ３］の範囲である（図４２の曲線ｋ４参照）。
【０４２５】
一方、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）におけるＰのドーピング量を一定にした試料２においては、Ｐ濃度は、界面層であるｎ型ａ−Ｓｉ層の全体にわたってほぼ一定である（図４３の曲線ｋ６参照）。
【０４２６】
表２に、試料１および試料２、比較試料１，２の曲線因子ＦＦ、開放電圧Ｖｏｃ、短絡光電流Ｉｓｃおよび変換効率ηを示す。
【０４２７】
【表２】
2015069974.tif 000004
なお、表２に示す曲線因子ＦＦ、開放電圧Ｖｏｃ、短絡電流Ｉｓｃおよび変換効率ηは、比較試料１の曲線因子ＦＦ、開放電圧Ｖｏｃ、短絡電流Ｉｓｃおよび変換効率ηを１．００としたときの相対値である。
【０４２８】
表２に示すように、試料１および試料２は、比較試料１，２に対して高い変換効率が得られた。
【０４２９】
この理由は以下のように考えられる。ｎ型界面層のドーパントであるＰ濃度を、１×１０１９［個／ｃｍ３］より高くすることにより、ｎ層のフェルミ準位が導電帯側に有効にシフトし、内蔵電位が増加する。これにより、高Ｖｏｃが得られるだけでなく、直列抵抗Ｒｓの低減により高ＦＦが得られる。Ｐ濃度が５×１０２１［個／ｃｍ３］より高くなると、活性化しないドーパントの存在により欠陥密度が増加し変換効率が低下するため、５×１０２１［個／ｃｍ３］以下であれば変換効率が向上すると考えられる。
【０４３０】
また、試料１のようにＰ濃度をｉ型μｃ−Ｓｉ層からｎ型μｃ−Ｓｉ層へ向かって増加（漸増）させるプロファイルとすることで、ｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を相対的に低くしてｉ／ｎ界面での光吸収を低減し、短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。更に、挿入した界面層の微結晶ｎ層側に高いドーピングが実現できるため、非晶質ｎ型層のフェルミ準位を導電帯側に有効にシフトさせて、内蔵電位を増加し高Ｖｏｃを得ることができる。さらに、直列抵抗が低減し、曲線因子ＦＦを向上させることができる。
【０４３１】
〔実験３〕
実験３では、第１電極層として用いられる、透明導電膜について、そのヘイズ率を変化させた時の安定化後変換効率の変化を調べる実験を行った。その実験結果を表３および表４をもとに説明する。実験に用いた太陽電池モジュールや測定条件については実験１と同様であるが、実験３ではタンデム構造として図１９に示す光電変換装置２００、四接合構造として図２９に示す光電変換装置３００の２種の構造について透明導電膜のヘイズ率を変化させて実験を行った。表３は、タンデム構造の光電変換装置において、透明導電膜のヘイズ率を変化させたときの短絡電流Ｉｓｃ、曲線因子ＦＦおよび変換効率ηを示し、表４は、四接合構造の光電変換装置において、透明導電膜のヘイズ率を変化させたときの短絡電流Ｉｓｃ、曲線因子ＦＦおよび変換効率ηを示す。なお、ヘイズ率は、波長５５０ｎｍの光を用いて測定した値である。
【０４３２】
【表３】
2015069974.tif 000005
【０４３３】
【表４】
2015069974.tif 000006
なお、表３，４は、ヘイズ率が１５％であり、ｉ／ｎ界面に界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入しない場合を１．００としたときの短絡電流Ｉｓｃ、曲線因子ＦＦおよび変換効率ηの相対値を示す。
【０４３４】
また、表３，４において、「ｉ／ｎ無し」とは、ｉ／ｎ界面に界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）が存在しないことを意味し、「ｉ／ｎ挿入」とは、ｉ／ｎ界面に界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）が存在することを意味する。
【０４３５】
透明導電膜の表面に凹凸形状を形成して光路長を増加することにより、光閉じ込め能力が向上して短絡電流Ｉｓｃおよび変換効率ηが向上する。透明導電膜のヘイズ率が大きいほど、光路長が長くなって短絡電流が向上するので、特に微結晶シリコン系半導体を有する光電変換装置では、透明導電膜が１５％以上のヘイズ率を有することが好ましい。
【０４３６】
ここで、短絡電流Ｉｓｃの観点では、ヘイズ率が１５％以上であることが好ましいが、この場合、大きな凹凸形状であることに起因して微結晶相からなるｉ型半導体層の堆積時に膜成長方向のぶつかり合いに起因したリークパスの形成が促進される。このような高いヘイズ率の透明導電膜を用いる場合には、非晶質相からなる界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）をｉ／ｎ界面に挿入することによるリーク電流抑制効果が追加されるので、光閉じ込め効果による短絡電流Ｉｓｃの向上と、リークパスの抑制による開放電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦの向上とを両立させることによって、変換効率が大幅に向上できる。
【０４３７】
従って、透明導電膜のヘイズ率が１５％以上である場合には、微結晶相からなるｉ型半導体層と微結晶相からなるｎ型半導体層との間に非晶質相からなる界面層（＝ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによって、それぞれ変換効率を０．０２以上向上できる。そして、透明導電膜のヘイズ率は、好ましくは、１５〜５０％であり、より好ましくは、１５〜４０％である。
【０４３８】
〔実験４〕
実験４では、界面層の有無に対するｉ型μｃ−Ｓｉ中の酸素濃度を確認する実験を行った。その実験結果について表５をもとに説明する。実験に用いた太陽電池モジュールや測定条件については実験１と同様であるが、実験４ではタンデム構造として図１９に示す光電変換装置２００について実験を行った。
【０４３９】
ｉ／ｎ界面のｎ型ａ−Ｓｉ層の有無による、ｉ型μｃ−Ｓｉ中の酸素濃度プロファイルの差をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）の深さ方向分析により調べた結果を表５に示す。ここで、ＳＩＭＳ分析は、次の方法によって行われた。図１９に示す構造の光電変換装置２００について、ＳＩＭＳにより、酸素濃度の深さ方向の分布を測定した。図１９に示す光電変換装置２００の基板側から基板１と透明導電膜２と光電変換層５１とをミリング加工により除去して測定サンプルを作成し、ｉ型半導体層６１２から第２電極層４の方向へ向かって深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。
【０４４０】
【表５】
2015069974.tif 000007
ｉ／ｎ界面のｎ型ａ−Ｓｉ層（界面層）が無い場合、ｉ型μｃ−Ｓｉ層の堆積時に形成されるクラック部において粒界酸化が生じやすい。この場合、光電変換層の形成後、第２電極層の製膜までの間に放置されていた時間に応じて、表面から膜中に向かって酸素が侵入して行く。これは、シリコン表面から膜厚方向に２００ｎｍの深さに渡って、５×１０１９〜１×１０２０［個／ｃｍ３］程度の酸素が含有されることとして観測される。
【０４４１】
これに対し、ｎ型ａ−Ｓｉ層（界面層）をｉ／ｎ界面に挿入したｉ型μｃ−Ｓｉ層の酸素含有量を調べた結果、その最大値は１×１０１９［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］の範囲であり、界面層がない場合の最大値５×１０１９〜１×１０２０［個／ｃｍ３］よりも少なかった。また、最小値を比較すると、界面層がある場合の２×１０１７［個／ｃｍ３］〜５×１０１７［個／ｃｍ３］は、界面層がない場合の１×１０１８〜２×１０１８［個／ｃｍ３］よりも少なかった。
【０４４２】
すなわち、非晶質の界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）をｉ／ｎ界面に挿入することで、２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］の範囲に抑えられ、欠陥密度が小さい高品質な微結晶膜を得ることができる。その結果、曲線因子ＦＦが大きくなり、変換効率の高い光電変換装置を得ることができた。
【０４４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０４４４】
本発明に係る光電変換装置は、支持基体上に、光入射側から順に第１電極層と、光電変換層と第２電極層とを備える光電変換装置であって、前記光電変換層は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、界面層およびｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなり、前記界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴としている。
【０４４５】
上記構成によれば、微結晶ｉ型半導体層中にクラックやピンホール等を有し、微結晶ｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するクラックを介したリーク電流パスが形成された場合であっても、微結晶ｎ型半導体層に比べて高抵抗の非晶質ｎ型界面層が挿入されることでリークパスを分断し、リーク電流を抑制することができる。これにより、シャント抵抗が向上し、曲線因子（ＦＦ）向上および変換効率向上をもたらす。
【０４４６】
さらに、微結晶ｉ型半導体層と微結晶ｎ型半導体層の間に非晶質ｎ型半導体の界面層が存在するので、ｉ／ｎ界面の内蔵電位が大きくなってＶｏｃが向上するとともに、ｉ／ｎ界面におけるフォトキャリアの再結合を抑制し、曲線因子（ＦＦ）を向上することができる。
【０４４７】
さらに、非晶質の界面層を成膜することで、微結晶ｐ型半導体層および微結晶ｉ型半導体層の成膜によって蓄積した膜応力を緩和することができ、その後に形成する膜の品質が向上する。
【０４４８】
これにより、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）が向上することで変換効率を向上することができる。という効果を奏する。
【０４４９】
前記界面層の膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０４５０】
上記構成によれば、界面層を５ｎｍより厚くすることでリーク電流抑制効果および内蔵電位の増加が得られ、結果として高Ｖｏｃ、高ＦＦとすることができる。また、１００ｎｍより厚くなると直列抵抗Ｒｓ増加によるＦＦ低下が生じるため、１００ｎｍ以下であれば変換効率が向上するという効果が得られる。
【０４５１】
また、界面層は非晶質であり、微結晶ｉ型半導体層と比較すると光吸収損失が少ないため、Ｉｓｃの低下やそれに伴う変換効率の低下を比較的抑制できるという効果も奏する。
【０４５２】
前記界面層の膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０４５３】
上記構成によれば、変換効率がさらに高くなるという効果を奏する。
【０４５４】
前記界面層は、ドーパントとしてＰを含み、前記Ｐの濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］までの範囲内であることが好ましい。
【０４５５】
上記構成によれば、ｎ型界面層のドーパントであるＰ濃度を、１×１０１９［個／ｃｍ３］より高くすることにより、ｎ層のフェルミ準位が導電帯側に有効にシフトし、内蔵電位が増加する。これにより、高Ｖｏｃが得られるだけでなく、直列抵抗Ｒｓの低減により高ＦＦが得られる。Ｐ濃度が５×１０２１［個／ｃｍ３］より高くなると、活性化しないドーパントの存在により欠陥密度が増加し変換効率が低下するため、５×１０２１［個／ｃｍ３］以下であれば変換効率が向上するという効果を奏する。
【０４５６】
前記界面層は、ドーパントとしてＰを含み、前記Ｐの濃度は、前記界面層の前記ｉ型半導体層に対向する面から前記ｎ型半導体層に対向する面に向けて膜厚方向に増加していることが好ましい。
【０４５７】
上記構成によれば、Ｐ濃度がi層界面から遠ざかるにつれて増加するように導入すると、ｉ／ｎ界面のＰドーピング濃度を低くすることができるので、ｉ／ｎ界面での光吸収を低減し、高いＩｓｃを得ることができる。同時に、ｉ／ｎ界面から遠い側（非晶質シリコン系ｎ型半導体層と微結晶シリコン系ｎ型半導体層の界面側）のＰドーピング濃度を高くするので、非晶質ｎ型層のフェルミ準位を導電帯側によりシフトさせて、内蔵電位を増加し高Ｖｏｃを得ることができる。さらに、非晶質シリコン系ｎ型半導体層と微結晶シリコン系ｎ型半導体層の界面における直列抵抗Ｒｓを低減できるので、高ＦＦを得ることができる。以上のようにＰ濃度に勾配をもたせることで、Ｉｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦを全て向上し、変換効率をより向上させることができるという効果を奏する。
【０４５８】
前記支持基体は、透光性支持体からなり、前記第１電極層は、透明導電性薄膜からなり、前記光電変換層との界面が凹凸形状であり、ヘイズ率が１５％以上５０％以下であることが好ましい。
【０４５９】
上記構成によれば、透明導電層に凹凸を形成して入射光を拡散させ、光路長を増加することで光閉じ込め能力が向上して短絡電流および変換効率が向上する。その一方で、凹凸サイズが大きいことにより、凹凸部にて微結晶ｉ型半導体層の堆積時に膜成長方向のぶつかり合いに起因したリークパス形成が促されてしまう。このリークパスを抑制することで、光閉じ込めによるＩｓｃ向上と、リークパス低減によるＶｏｃ、ＦＦ向上を両立することで、変換効率が大きく向上するという効果を奏する。なお、ヘイズ率が１５％以上５０％以下が好ましく、１５％以上４０％以下で特に高い変換効率が得られる。タンデム構造、四接合構造においても上記ヘイズ率で特に高い変換効率が得られる。
【０４６０】
前記支持基体は、透光性支持体からなり、前記第１電極層は、透明導電性薄膜からなり、かつ、開口部を有しており、前記開口部において、前記支持基体と前記光電変換層とが接していることが好ましい。
【０４６１】
上記構成によれば、透明導電層が一部除去されてガラスが露出している部分や、透明導電層に設けられた開口部でガラスが露出している部分に、直接シリコン系半導体膜が製膜された場合には、透明導電層とシリコンの接触に対して、接触面がフラットとなることにより剥離しやすくなる。この場合に、非晶質シリコン系ｎ型半導体層をｉ／ｎ界面に介挿すると、シリコン系膜の応力がより緩和され、剥離が抑制されるという効果を奏する。タンデム構造の場合は光電変換層が複数となり応力が膜厚方向に累積して剥離しやすいので、界面層の応力緩和の効果は高い。また、四接合構造の場合、第三、第四光電変換層が微結晶であることにより応力が膜厚方向にさらに累積して剥離しやすいため、特に界面層の応力緩和の効果は高いといえる。
【０４６２】
前記光電変換層の酸素濃度は、２×１０１７［個／ｃｍ３］から２×１０１９［個／ｃｍ３］までの範囲内であることが好ましい。
【０４６３】
上記構成によれば、ｉ／ｎ界面に非晶質シリコン系ｎ型半導体層を介挿することにより、光電変換層製膜後、第２電極層製膜までの間に膜表面から膜中に向かって侵入する酸素量を抑制低減できるので、微結晶シリコン系ｉ型半導体層に形成されるクラック部における粒界酸化を抑制できる。その結果、光電変換層を欠陥密度の小さい高品質の微結晶膜として保持でき、光電変換効率を向上することができるという効果を奏する。
【０４６４】
前記ｉ型半導体層と前記界面層との間に、第１ｉ型界面層を有し、前記第１ｉ型界面層は、非晶質シリコン系半導体からなり、ｉ型の導電性を示すことが好ましい。
【０４６５】
上記構成によれば、ｉ／ｎ界面に非晶質シリコン系ｉ型半導体層が挿入されることで、微結晶シリコン系ｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するリーク電流をさらに抑制することができるという効果を奏する。
【０４６６】
前記ｐ型半導体層と前記ｉ型半導体層との間に、非晶質シリコン系半導体からなり、ｉ型の導電性を示す第２ｉ型界面層をさらに有することが好ましい。
【０４６７】
上記構成によれば、ｉ／ｎ界面、ｐ／ｉ界面の両方に非晶質シリコン系半導体層が挿入されることで、微結晶シリコン系ｉ型半導体層が非晶質半導体層で挟まれた構造となる。これにより、微結晶シリコン系ｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するリーク電流パスを高抵抗層によりさらに抑制することができるという効果を奏する。
【０４６８】
前記光電変換層は、第１光電変換層であり、前記光電変換装置は、前記第１電極層と前記第１光電変換層との間に、第２光電変換層を有し、前記第２光電変換層は、いずれも非晶質シリコン系半導体からなる、第２ｐ型半導体層、第２ｉ型半導体層、第２ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有することが好ましい。
【０４６９】
上記構成のいわゆるタンデム構造にすることで、光入射側に配された非晶質シリコン系半導体からなる第２光電変換層が短波長側の光を吸収し、裏面側に配された微結晶シリコン系半導体からなる第１光電変換層が長波長側の光を吸収する。
【０４７０】
従って、上記構成によれば、入射光を全波長域にわたって有効利用できるので、変換効率を向上することができるという効果を奏する。
【０４７１】
本発明に係る光電変換装置は、支持基体上に、光入射側から順に第１電極層、第１光電変換層、第２光電変換層、第３光電変換層、第４光電変換層、及び第２電極層を備える光電変換装置であって、前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層は、いずれも非晶質シリコン系半導体からなる第１ｐ型半導体層、第１ｉ型半導体層、第１ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層は、いずれも微結晶シリコン系半導体からなる第３ｐ型半導体層、第３ｉ型半導体層、第３ｎ型半導体層を第１電極層側から順に有し、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層のいずれか一方は、界面層を有し、前記界面層は、前記第３ｉ型半導体層と前記第３ｎ型半導体層との間に設けられ、非晶質シリコン系半導体からなり、ｎ型の導電性を示すことを特徴としている。
【０４７２】
上記構成の四接合構造太陽電池では、入射光をより効率よく吸収することができるとともに、非晶質ｐｉｎ層の光劣化を抑制することで、安定化後の変換効率を向上することができる。特に非晶質光電変換層の光劣化の原因となる短波長光領域は、最も光入射側にある第１光電変換層にて吸収されるため、同じく非晶質シリコン系半導体からなる第２光電変換層はほとんど劣化しない。また、第１光電変換層は、四接合構造においては最も入射側に配置されるため短波長光のみを吸収すればよいので非晶質層の膜厚をタンデム構造の第１光電変換層に対して小さくすることができる。したがって、第１光電変換層の光劣化も小さくなり、総合的な光劣化を抑制することができる。
【０４７３】
また、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層が単層の場合に比べて、一般に四接合構造太陽電池では、第３、第４光電変換層の第３ｉ型半導体層の膜厚が薄く設定されるため、微結晶第３ｉ型半導体層を膜厚方向に縦断するリークパスが形成されやすい。加えて、微結晶である第３、第４光電変換層が積層されることにより、応力が膜厚方向により累積して剥離しやすく膜の品質が悪化しやすい。これに対し上記構成の四接合構造太陽電池では、界面層を有しているので、微結晶光電変換層のシングル構造、非晶質／微結晶光電変換層のタンデム構造などで得られるリーク電流抑制効果や応力緩和効果が、より高く発揮されるため、Ｖｏｃ、ＦＦ向上効果が大きく、変換効率が大きく向上するという効果を奏する。
【０４７４】
また、上記構成の四接合構造太陽電池では、２層ある微結晶第３ｉ型半導体層（第３、第４光電変換層）のうち、光入射側に位置する第３光電変換層のものは、第４光電変換層のものより短波長側の光を吸収するために従来よりも薄く設計される（９００ｎｍ未満）。このため、第３光電変換層を膜厚方向に縦断するリークパスがより形成されやすく、リーク電流が大きい。
【０４７５】
したがって、第３光電変換層に非晶質シリコン系ｎ型半導体からなる界面層を介挿する場合には、得られるリーク電流抑制効果が高く発揮される。さらに、第３光電変換層に界面層を介挿することで膜応力が緩和されるため、その後に形成する第４光電変換層の膜品質が向上する。その結果、Ｖｏｃ、ＦＦ向上効果が大きく、変換効率が大きく向上するという効果を奏する。
【０４７６】
また、上記構成の四接合構造太陽電池では、第４光電変換層は光入射側から見て最も奥側に位置しており、これ以上後ろで光を利用する必要性が低いので、光利用の観点では界面層を厚く設けても影響が低い。
【０４７７】
従って、第４光電変換層に非晶質シリコン系ｎ型半導体からなる界面層を介挿する場合には、光利用効率への悪影響（光学的ロス）を抑制した上で第４光電変換層のリーク電流を確実に抑制することができる。さらに、第４光電変換層に界面層を介挿することで膜応力が緩和されるため、その後に形成する第４光電変換層の第３ｎ型半導体層の膜品質が向上する。その結果、Ｖｏｃ、ＦＦ向上効果が大きく、変換効率が向上するという効果を奏する。
【０４７８】
前記界面層は、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層の両方に設けられ、前記第３光電変換層に設けられた前記界面層は、前記第４光電変換層に設けられた前記界面層よりも膜厚が厚いことが好ましい。
【０４７９】
一般に、四接合構造太陽電池では、光利用効率の観点から、より短波長光を吸収する光電変換層を光入射側に位置させる。微結晶第３ｉ型半導体層は、膜厚が薄い方が短波長を吸収するので、２層ある第３ｉ型半導体層のうち、光入射側の第３光電変換層の方が第４光電変換層よりも膜厚を薄く設定される。このため、第３光電変換層は、第４光電変換層より微結晶第３ｉ型半導体層におけるリーク電流が大きくなる。
【０４８０】
従って、上記構成によれば、リーク電流が大きい光電変換層（第３光電変換層）に介挿する非晶質シリコン系ｎ型半導体からなる界面層を厚くし、リーク電流が小さい光電変換層（第４光電変換層）に介挿する非晶質シリコン系ｎ型半導体からなる界面層は薄くするので、これにより、界面層挿入によるＩｓｃの低下を少なくし、変換効率を向上することができる。
【０４８１】
さらに、第３光電変換層に介挿する、より厚い界面層によって膜応力が緩和されるため、その後に形成する第４光電変換層の膜品質が向上する。
【０４８２】
その結果、Ｖｏｃ、ＦＦ向上効果が大きく、変換効率が大きく向上するという効果を奏する。
【０４８３】
前記界面層は、前記第３光電変換層及び前記第４光電変換層の両方に設けられ、前記第３光電変換層に設けられた前記界面層は、前記第４光電変換層に設けられた前記界面層よりも膜厚が薄いことが好ましい。
【０４８４】
一般に、四接合構造太陽電池では、第４光電変換層は光入射側から見て最も奥側に位置しており、これ以上後ろで光を利用する必要性が低いので、光利用の観点では界面層を厚く設けても悪影響（光学的ロス）が低い。
【０４８５】
従って、上記構成によれば、光利用効率への悪影響（光学的ロス）を抑制した上で第４光電変換層のリーク電流を確実に抑制することができる。
【０４８６】
さらに第４光電変換層に介挿する、より厚い界面層によって膜応力が緩和されるため、その後に形成する第４光電変換層の第３ｎ型半導体層の膜品質が向上する。
【０４８７】
その結果、Ｖｏｃ、ＦＦ向上効果が大きく、変換効率が大きく向上するという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０４８８】
この発明は、光電変換装置に適用される。
【符号の説明】
【０４８９】
１，８１，１８１  基板、２，５  第１電極層、３，２１〜２４，２１Ａ〜２４Ａ，２３Ｂ〜２３Ｇ，２４Ｂ〜２４Ｇ，３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ，５１，５１Ａ，６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ，６１Ｅ，６１Ｆ，６１Ｇ，８３，１８４  光電変換層、４，７  第２電極層、１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ，２００Ｇ，３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，３００Ｅ，３００Ｆ，３００Ｇ  光電変換装置、４１，７２，８２，８４，１８３，１８５  透明導電膜、４２，７１，８５，１８２  反射電極層、８０，１８０  太陽電池モジュール、８６，８８，１８６，１８８  分離溝、８７，１８７  コンタクトライン、８９，１８９  電極、１００Ｐ，１００Ｐ−Ａ  プラズマ装置、１０１，１３１  チャンバ、１０２，１３２Ａ〜１３２Ｄ  アノード電極、１０３，１３３Ａ〜１３３Ｄ  カソード電極、１０４，１３４Ａ〜１３４Ｄ  配管、１０５，１３５  ガス供給装置、１０６，１３６  排気管、１０７，１３７  ゲートバルブ、１０８，１３８  ポンプ、１０９，１３９  インピーダンス整合回路、１１０，１４０  電源、１５１，１５２  バスバー、１５３，１５４  リード線、１５７  封止材、１５８裏面シート、１５９  端子ボックス、２１１，２２１，２３１，２４１，３１１，５１１，６１１  ｐ型半導体層、２１２，２２２，２３２，２４２，３１２，５１２，６１２  ｉ型半導体層、２３３，２４３，３１３，６１３  界面層、２３７〜２３９，２４７〜２４９，３１７〜３１９，６１７〜６１９  第１ｉ型界面層、２３５，２３６，２４５，２４６，３１５，３１６，６１５，６１６  第２ｉ型界面層、２１３，２２３，２３４，２４４，３１４，５１３，６１４  ｎ型半導体層
【図１】
2015069974.tif 000008
【図２】
2015069974.tif 000009
【図３】
2015069974.tif 000010
【図４】
2015069974.tif 000011
【図５】
2015069974.tif 000012
【図６】
2015069974.tif 000013
【図７】
2015069974.tif 000014
【図８】
2015069974.tif 000015
【図９】
2015069974.tif 000016
【図１０】
2015069974.tif 000017
【図１１】
2015069974.tif 000018
【図１２】
2015069974.tif 000019
【図１３】
2015069974.tif 000020
【図１４】
2015069974.tif 000021
【図１５】
2015069974.tif 000022
【図１６】
2015069974.tif 000023
【図１７】
2015069974.tif 000024
【図１８】
2015069974.tif 000025
【図１９】
2015069974.tif 000026
【図２０】
2015069974.tif 000027
【図２１】
2015069974.tif 000028
【図２２】
2015069974.tif 000029
【図２３】
2015069974.tif 000030
【図２４】
2015069974.tif 000031
【図２５】
2015069974.tif 000032
【図２６】
2015069974.tif 000033
【図２７】
2015069974.tif 000034
【図２８】
2015069974.tif 000035
【図２９】
2015069974.tif 000036
【図３０】
2015069974.tif 000037
【図３１】
2015069974.tif 000038
【図３２】
2015069974.tif 000039
【図３３】
2015069974.tif 000040
【図３４】
2015069974.tif 000041
【図３５】
2015069974.tif 000042
【図３６】
2015069974.tif 000043
【図３７】
2015069974.tif 000044
【図３８】
2015069974.tif 000045
【図３９】
2015069974.tif 000046
【図４０】
2015069974.tif 000047
【図４１】
2015069974.tif 000048
【図４２】
2015069974.tif 000049
【図４３】
2015069974.tif 000050