(57)【要約】【課題】微結晶シリコン層のリーク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】光電変換装置１００は、基板１と、第１電極層２と、光電変換層３１と、第２電極層４とを備える。第１電極層２は、基板１上に配置され、光電変換層３１は、第１電極層２上に配置され、第２電極層４は、光電変換層３１上に配置される。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。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、ｎ型半導体層３１４は、ｎ型μｃ−Ｓｉからなり、界面層３１３は、ｉ型ａ−Ｓｉからなる。第２電極層４は、ｎ型半導体層３１４に接して配置された透明導電膜４１と、透明導電膜４１に接して配置された反射電極層４２とを含む。【選択図】図３
2015043370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体と、
前記支持基体上に形成された第１電極層と、
前記第１電極層上に形成され、ｐｉｎ接合を有する光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された第２電極層とを備え、
前記光電変換層は、
微結晶相からなるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層に対向して配置され、微結晶相からなるｉ型半導体層と、
前記ｉ型半導体層に対向して配置され、微結晶相からなるｎ型半導体層と、
前記ｉ型半導体層と前記ｎ型半導体層との間に配置されるとともに非晶質相からなり、ｉ型の導電型を有する第１界面層とを含む、光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換層は、前記ｐ型半導体層と前記ｉ型半導体層との間にｉ型の導電型を有する第２界面層を更に含み、前記第２界面層は、非晶質相からなる、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１界面層および前記第２界面層の各々は、０．５ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚を有する、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】
前記支持基体は、透光性支持体と透明導電膜とを含み、
前記透明導電膜は、光の散乱度合いを示すヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を前記光電変換層側の表面に有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記光電変換層は、前記第１界面層と前記ｎ型半導体層との間にｎ型の導電型を有する第３界面層を更に含み、前記第３界面層は、非晶質相からなる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第３界面層は、導電型をｎ型導電型に決定する元素の濃度が前記第１界面層から前記ｎ型半導体層へ向かって徐々に増加している、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第３界面層のＰ濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜１×１０２１［個／ｃｍ３］である、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第３界面層は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記支持基体は、透光性支持体と透明導電膜とを含み、
前記透明導電膜は、前記透光性支持体が部分的に露出した開口部を有し、
前記光電変換層は、前記開口部を介して前記透光性支持体と接する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記光電変換層の酸素濃度は、２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
支持基体と、
前記支持基体上に形成された第１電極層と、
前記第１電極層上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された第２電極層とを備え、
前記光電変換層は、光入射側から順次配置された第１および第２の光電変換層を含み、
前記第１の光電変換層は、非晶質シリコン系半導体からなり、
前記第２の光電変換層は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換層からなる、光電変換装置。
【請求項１２】
支持基体と、
前記支持基体上に形成された第１電極層と、
前記第１電極層上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された第２電極層とを備え、
前記光電変換層は、光入射側から第１の光電変換層、第２の光電変換層、第３の光電変換層および第４の光電変換層が順次配置された構造からなり、
前記第１および第２の光電変換層は、ｐｉｎ接合を有し、非晶質シリコン系半導体からなり、
前記第３および第４の光電変換層の少なくとも一方は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換層からなる、光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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】
この非晶質薄膜太陽電池は、非晶質薄膜からなるｐ型半導体層、実質的に真性なｉ型半導体層およびｎ型半導体層を積層したｐｉｎ接合を少なくとも一つ有する非晶質薄膜太陽電池において、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シリコン系膜からなり、その微結晶相を含む非晶質半導体層と非晶質シリコン系膜からなるｉ型半導体層との接合界面において、バンドギャップがｉ型半導体層よりも広く、かつ、微結晶相を含む非晶質シリコン系膜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、この非晶質薄膜太陽電池は、上記の特徴によって、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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り、シリコン系の薄膜太陽電池においては、光吸収係数の異なるアモルファスシリコンと微結晶シリコンとを組み合わせることで光吸収効率を高めた積層型薄膜太陽電池の開発が行われている。
【０００７】
この積層型薄膜太陽電池においては、変換効率を高めることができるが、次のような問題がある。
【０００８】
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。また、微結晶シリコン層において、膜厚方向のリーク電流が大きくなる。
【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ことである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、微結晶シリコン膜の応力に起因する信頼性の低下を抑制可能な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】
【００１１】
この発明の実施の形態による光電変換装置は、支持基体と、第１電極層と、光電変換層と、第２電極層とを備える。第１電極層は、支持基体上に形成される。光電変換層は、第１電極層上に形成され、ｐｉｎ接合を有する。第２電極層は、光電変換層上に形成される。光電変換層は、微結晶相からなるｐ型半導体層と、ｐ型半導体層に対向して配置され、微結晶相からなるｉ型半導体層と、ｉ型半導体層に対向して配置され、微結晶相からなるｎ型半導体層と、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に配置されるとともに非晶質相からなり、ｉ型の導電型を有する第１界面層とを含む。
【００１２】
好ましくは、光電変換層は、ｐ型半導体層とｉ型半導体層との間にｉ型の導電型を有する第２界面層を更に含み、第２界面層は、非晶質相からなる。
【００１３】
好ましくは、第１界面層および第２界面層の各々は、０．５ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【００１４】
好ましくは、支持基体は、透光性支持体と透明導電膜とを含み、透明導電膜は、光の散乱度合いを示すヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を光電変換層側の表面に有する。
【００１５】
好ましくは、光電変換層は、第１界面層とｎ型半導体層との間にｎ型の導電型を有する第３界面層を更に含み、第３界面層は、非晶質相からなる。
【００１６】
より好ましくは、第３界面層は、導電型をｎ型導電型に決定する元素の濃度が第１界面層からｎ型半導体層へ向かって徐々に増加している。
【００１７】
より好ましくは、第３界面層のＰ濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜１×１０２１［個／ｃｍ３］である。
【００１８】
より好ましくは、第３界面層は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。更に好ましくは、第３界面層は、２０〜６０ｎｍの膜厚を有する。
【００１９】
好ましくは、支持基体は、透光性支持体と透明導電膜とを含み、透明導電膜は、透光性支持体が部分的に露出した開口部を有し、光電変換層は、開口部を介して透光性支持体と接する。
【００２０】
好ましくは、光電変換層の酸素濃度は、２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］である。
【００２１】
また、この発明の実施の形態による光電変換装置は、支持基体と、第１電極層と、光電変換層と、第２電極層とを備える。第１電極層は、支持基体上に形成される。光電変換層は、第１電極層上に形成される。第２電極層は、光電変換層上に形成される。光電変換層は、光入射側から順次配置された第１および第２の光電変換層を含む。第１の光電変換層は、非晶質シリコン系半導体からなる。第２の光電変換層は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換層からなる。
【００２２】
更に、この発明の実施の形態による光電変換装置は、支持基体と、第１電極層と、光電変換層と、第２電極層とを備える。第１電極層は、支持基体上に形成される。光電変換層は、第１電極層上に形成される。第２電極層は、光電変換層上に形成される。光電変換層は、光入射側から第１の光電変換層、第２の光電変換層、第３の光電変換層および第４の光電変換層が順次配置された構造からなる。第１および第２の光電変換層は、ｐｉｎ接合を有し、非晶質シリコン系半導体からなる。第３および第４の光電変換層の少なくとも一方は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換層からなる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の実施の形態による光電変換装置においては、光電変換層の微結晶相からなる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ｉ型の第１界面層が挿入される。その結果、クラックまたはピンホールに起因してｉ型半導体層の膜厚方向に縦断するリークパスがｉ型半導体層中に形成されても、第１界面層がリークパスの高抵抗層となるためリーク電流が抑制される。そして、開放電圧および曲線因子が向上する。
【００２４】
従って、光電変換装置の変換効率を向上できる。
【００２５】
また、この発明の実施の形態によれば、タンデム型の光電変換装置および四接合構造の光電変換装置においても、第１界面層がリークパスの高抵抗層となり、微結晶相からなるｉ型半導体層におけるリーク電流が抑制される。そして、開放電圧および曲線因子が向上する。
【００２６】
従って、タンデム型の光電変換装置および四接合構造の光電変換装置においても、変換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態による光電変換装置の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態による別の光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図３】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４】実施の形態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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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２０】実施の形態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。
【図２４】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。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】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３０】実施の形態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。
【図３６】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。
【図３７】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。
【図３８】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。
【図３９】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。
【図４０】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。
【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】ｐ型半導体層とｉ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４３】ｉ／ｎ界面に挿入した界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ）と微結晶相からなる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。
【図４４】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サンプルの濃度プロファイルを示すである。
【図４５】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サンプル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】
【００２８】
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。
【００２９】
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、アモルファスシリコンを「ａ−Ｓｉ」と表記するが、この表記は、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。
【００３０】
図１は、この発明の実施の形態による光電変換装置の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。
【００３１】
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４２は、透明導電膜４１に接して配置される。
【００３２】
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。
【００３３】
第１電極層２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２およびＺｎＯ等の透明導電膜からなる。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％以上である凹凸形状を光電変換層３側の表面に有する。
【００３４】
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。
【００３５】
透明導電膜４１は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯ等からなる、反射電極層４２は、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなる。
【００３６】
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、支持基体を構成する。
【００３７】
図２は、この発明の実施の形態による別の光電変換装置の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。
【００３８】
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１電極層５および第２電極層６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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る。
【００４１】
第２電極層６は、基板１に接して配置される。そして、第２電極層６は、反射電極層６１と、透明導電膜６２とを含む。反射電極層６１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６２は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯ等からなり、反射電極層６１に接して配置される。そして、第２電極層６は、ヘイズ率が１５％以上である凹凸形状を光電変換層３側の表面に有する。
【００４２】
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およびＺｎＯ等の透明導電膜からなる。
【００４３】
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６の透明導電膜６２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６は、支持基体を構成する。
【００４４】
［実施の形態１］
図３は、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、実施の形態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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
界面層３１３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、界面層３１３の膜厚は、０．５〜１０ｎｍである。
【００５０】
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、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。更に、ｎ型半導体層３１４の膜厚は、１０〜５０ｎｍである。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
このように、光電変換層３１は、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ｉ型の導電型を有する界面層３１３を挿入した構造からなる。
【００５４】
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がリークパスの高抵抗層となるため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。
【００５５】
従って、光電変換装置１００の変換効率を向上できる。
【００５６】
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。
【００５７】
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、内部電位を高くできるからである。
【００５８】
また、界面層３１３をｐ／ｉ界面に挿入した場合、光入射側に高抵抗層を挿入することになり、ｉ層全体に印加すべき内部電界がｐ／ｉ界面に殆ど印加され、短絡電流が減少する。これに対して、界面層３１３をｉ／ｎ界面に挿入した場合、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からなる。
【００５９】
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を覆うのがリークの抑制の観点から望ましいからである。
【００６０】
図４は、実施の形態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。
【００６１】
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。
【００６２】
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６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。
【００６３】
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。
【００６４】
図５は、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。
【００６５】
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。
【００６６】
基板８１は、上述した基板１と同じ材料からなる。
【００６７】
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およびＺｎＯ等からなる。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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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層（界面層３１３等）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等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等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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
図７は、別の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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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４２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６を構成する。
【００８７】
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。
【００８８】
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およびＺｎＯ等からなる。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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
このように、プラズマ装置１００Ａ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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、ｉ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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
工程（ｂ）の後、光電変換層３１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）。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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１００Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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）。
【０１３２】
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）。
【０１３３】
そして、ｉ型半導体層３１２の膜厚が２０００〜３０００ｎｍになると、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、ｉ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）。
【０１３４】
界面層３１３の膜厚が０．５〜１０ｎｍ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、その後、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの希釈率［ＳｉＨ４ガス流量］／（［ＳｉＨ４ガス流量］＋［Ｈ２ガス流量］）を０．１以下に設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉ／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。この場合、ｎ型ａ−Ｓｉの膜厚およびｎ型μｃ−Ｓｉの膜厚は、ｎ型半導体層３１４の膜厚が１０〜５０ｎｍになる範囲内において、任意の膜厚に設定される。これによって、図１０の工程（ｃ）が終了する。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図１３は、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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
光電変換層３１Ｂは、光電変換層３１に界面層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。
【０１４４】
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。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、界面層３１５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１４５】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１４６】
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を更に抑制できる。
【０１４７】
図１４は、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１４に示す光電変換装置１００Ｃであってもよい。
【０１４８】
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。
【０１４９】
光電変換層３１Ｃは、光電変換層３１Ａに界面層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。
【０１５０】
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。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、界面層３１６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０１５１】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０１５２】
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を更に抑制できる。
【０１５３】
図１５は、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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
光電変換層３１Ｄは、光電変換層３１に界面層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。
【０１５６】
界面層３１７は、界面層３１３とｎ型半導体層３１４との間に挿入される。界面層３１７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３１７は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層３１７は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層３１２からｎ型半導体層３１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０１５７】
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（界面層３１３，３１７）を挿入した構造からなる。
【０１５８】
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を抑制できるとともに、ｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０１５９】
図１６は、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１６に示す光電変換装置１００Ｅであってもよい。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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、界面層３１３，３１７およびｎ型半導体層３１４をｎ型半導体層３１４、界面層３１７、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６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、界面層３１３，３１７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。
【０１６２】
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の抑制および短絡電流の向上によって変換効率を向上できる。
【０１６３】
図１７は、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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
光電変換層３１Ｆは、光電変換層３１Ｂに界面層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。
【０１６６】
界面層３１８は、界面層３１３とｎ型半導体層３１４との間に挿入される。界面層３１８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３１８は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層３１８は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層３１２からｎ型半導体層３１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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を更に抑制できるとともに、ｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０１６９】
図１８は、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１８に示す光電変換装置１００Ｇであってもよい。
【０１７０】
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。
【０１７１】
光電変換層３１Ｇは、光電変換層３１Ｃに界面層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。
【０１７２】
界面層３１９は、界面層３１３とｎ型半導体層３１４との間に挿入される。界面層３１９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３１９は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層３１９は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層３１２からｎ型半導体層３１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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を更に抑制できるとともに、ｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０１７５】
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、界面層３１５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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希釈率（＝Ｈ２／ＳｉＨ４）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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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を界面層３１６上に堆積することによって製造される。
【０１８２】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０１８３】
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−３）と工程（ｃ−４）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層３１７を界面層３１３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、界面層３１７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０１８４】
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３１７、界面層３１３、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。
【０１８５】
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−３）と工程（ｃ−４）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層３１８を界面層３１３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、界面層３１８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１８に示す光電変換層３１Ｇを光電変換層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３１９、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を界面層３１６上に堆積することによって製造される。
【０１８７】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０１８８】
［実施の形態２］
図１９は、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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
界面層６１３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、界面層６１３の膜厚は、０．５〜１０ｎｍである。
【０２０１】
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、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層６１４の膜厚は、１０〜５０ｎｍである。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
図２０は、実施の形態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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
光電変換層６１Ａは、第２電極層６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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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６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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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を光電変換層８３として用いた構造からなる。
【０２１４】
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を光電変換層１８４として用いた構造からなる。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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１００Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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）。
【０２２４】
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）。
【０２２５】
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）。
【０２２６】
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）。
【０２２７】
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）。
【０２２８】
そして、ｉ型半導体層６１２の膜厚が１０００〜２０００ｎｍになると、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、ｉ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）。
【０２２９】
界面層６１３の膜厚が０．５〜１０ｎｍ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、その後、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの希釈率［ＳｉＨ４ガス流量］／（［ＳｉＨ４ガス流量］＋［Ｈ２ガス流量］）を０．１以下に設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉ／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）。この場合、ｎ型ａ−Ｓｉの膜厚およびｎ型μｃ−Ｓｉの膜厚は、ｎ型半導体層６１４の膜厚が１０〜５０ｎｍになる範囲内において、任意の膜厚に設定される。これによって、光電変換層５１，６１の製造が終了する。
【０２３０】
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。
【０２３１】
図２３は、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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
光電変換層６１Ｂは、光電変換層６１に界面層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。
【０２３４】
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。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、界面層６１５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０２３５】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２３６】
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を更に抑制できる。
【０２３７】
図２４は、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２４に示す光電変換装置２００Ｃであってもよい。
【０２３８】
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。
【０２３９】
光電変換層６１Ｃは、光電変換層６１Ａに界面層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。
【０２４０】
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。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、界面層６１６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０２４１】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０２４２】
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を更に抑制できる。
【０２４３】
図２５は、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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
光電変換層６１Ｄは、光電変換層６１に界面層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。
【０２４６】
界面層６１７は、界面層６１３とｎ型半導体層６１４との間に挿入される。界面層６１７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６１７は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層６１７は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層６１２からｎ型半導体層６１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０２４７】
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（界面層６１３，６１７）を挿入した構造からなる。
【０２４８】
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を抑制できるとともに、光電変換層６１Ｄのｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０２４９】
図２６は、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２６に示す光電変換装置２００Ｅであってもよい。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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、界面層６１３，６１７およびｎ型半導体層６１４をｎ型半導体層６１４、界面層６１７、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６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、界面層６１３，６１７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。
【０２５２】
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の抑制および短絡電流の向上によって変換効率を向上できる。
【０２５３】
図２７は、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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
光電変換層６１Ｆは、光電変換層６１Ｂに界面層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。
【０２５６】
界面層６１８は、界面層６１３とｎ型半導体層６１４との間に挿入される。界面層６１８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６１８は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層６１８は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層６１２からｎ型半導体層６１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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を更に抑制できるとともに、光電変換層６１Ｆのｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０２５９】
図２８は、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２８に示す光電変換装置２００Ｇであってもよい。
【０２６０】
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。
【０２６１】
光電変換層６１Ｇは、光電変換層６１Ｃに界面層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。
【０２６２】
界面層６１９は、界面層６１３とｎ型半導体層６１４との間に挿入される。界面層６１９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６１９は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層６１９は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層６１２からｎ型半導体層６１４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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を更に抑制できるとともに、光電変換層６１Ｇのｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０２６５】
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、界面層６１５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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を界面層６１６上に堆積することによって製造される。
【０２６８】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０２６９】
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−６）と工程（ｃ−７）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層６１７を界面層６１３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、界面層６１７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０２７０】
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６１７、界面層６１３、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。
【０２７１】
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−６）と工程（ｃ−７）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層６１８を界面層６１３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、界面層６１８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２８に示す光電変換層５１Ａ，６１Ｇを光電変換層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６１９、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を界面層６１６上に堆積することによって製造される。
【０２７３】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
［実施の形態３］
図２９は、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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
界面層２３３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、界面層２３３の膜厚は、０．５〜１０ｎｍである。
【０２９３】
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、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層２３４の膜厚は、１０〜３０ｎｍである。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
界面層２４３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、界面層２４３の膜厚は、０．５〜１０ｎｍである。
【０２９９】
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、１×１０１８［個／ｃｍ３］〜１×１０１９［個／ｃｍ３］である。そして、ｎ型半導体層２４４の膜厚は、１０〜３０ｎｍである。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
従って、界面層２３３，２４３を設けることによって、リーク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。
【０３０３】
図３０は、実施の形態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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
光電変換層２４Ａは、第２電極層６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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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６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。
【０３１１】
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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
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１００Ａのアノード電極１３２Ａ〜１３２Ｄ上に設置する。
【０３２０】
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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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）。
【０３２４】
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）。
【０３２５】
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）。
【０３２６】
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）。
【０３２７】
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）。
【０３２８】
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）。
【０３２９】
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）。
【０３３０】
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）。
【０３３１】
ｉ型半導体層２３２の膜厚が７００〜１２００ｎｍになると、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、ｉ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）。
【０３３２】
界面層２３３の膜厚が０．５〜１０ｎｍ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）。
【０３３３】
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）。
【０３３４】
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）。
【０３３５】
ｉ型半導体層２４２の膜厚が８００〜１５００ｎｍになると、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、ｉ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）。
【０３３６】
界面層２４３の膜厚が０．５〜１０ｎｍ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、その後、Ｈ２ガスの流量を多くしてＨ２ガスによるＳｉＨ４ガスの希釈率［ＳｉＨ４ガス流量］／（［ＳｉＨ４ガス流量］＋［Ｈ２ガス流量］）を０．１以下に設定する。これによって、ｎ型ａ−Ｓｉ／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）。この場合、ｎ型ａ−Ｓｉの膜厚およびｎ型μｃ−Ｓｉの膜厚は、ｎ型半導体層２４４の膜厚が１０〜３０ｎｍになる範囲内において、任意の膜厚に設定される。これによって、光電変換層２１〜２４の製造が終了する。
【０３３７】
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。
【０３３８】
図３５は、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。
【０３３９】
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。
【０３４０】
光電変換層２３Ｂは、光電変換層２３に界面層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。
【０３４１】
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。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、界面層２３５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３４２】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３４３】
光電変換層２４Ｂは、光電変換層２４に界面層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。
【０３４４】
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。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、界面層２４５は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３４５】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３４６】
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を更に抑制できる。
【０３４７】
なお、光電変換装置３００Ｂは、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。
【０３４８】
図３６は、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３６に示す光電変換装置３００Ｃであってもよい。
【０３４９】
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。
【０３５０】
光電変換層２３Ｃは、光電変換層２３Ａに界面層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。
【０３５１】
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。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、界面層２３６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３５２】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３５３】
光電変換層２４Ｃは、光電変換層２４Ａに界面層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。
【０３５４】
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。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、界面層２４６は、０．５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０３５５】
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との界面に非晶質シリコン系半導体を挿入した構造からなる。
【０３５６】
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を更に抑制できる。
【０３５７】
なお、光電変換装置３００Ｃは、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。
【０３５８】
図３７は、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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
光電変換層２３Ｄは、光電変換層２３に界面層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。
【０３６１】
界面層２３７は、界面層２３３とｎ型半導体層２３４との間に挿入される。界面層２３７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２３７は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２３７は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２３２からｎ型半導体層２３４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３６２】
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（界面層２３３，２３７）を挿入した構造からなる。
【０３６３】
光電変換層２４Ｄは、光電変換層２４に界面層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。
【０３６４】
界面層２４７は、界面層２４３とｎ型半導体層２４４との間に挿入される。界面層２４７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２４７は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２４７は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２４２からｎ型半導体層２４４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３６５】
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（界面層２４３，２４７）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を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、界面層２３３，２３７およびｎ型半導体層２３４をｎ型半導体層２３４、界面層２３７、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、界面層２３３，２３７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、界面層２４３，２４７およびｎ型半導体層２４４をｎ型半導体層２４４、界面層２４７、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６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、界面層２４３，２４７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。
【０３７２】
図３９は、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】
界面層２３８は、界面層２３３とｎ型半導体層２３４との間に挿入される。界面層２３８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２３８は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２３８は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２３２からｎ型半導体層２３４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３７６】
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。
【０３７７】
光電変換層２４Ｆは、光電変換層２４Ｂに界面層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。
【０３７８】
界面層２４８は、界面層２４３とｎ型半導体層２４４との間に挿入される。界面層２４８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２４８は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２４８は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２４２からｎ型半導体層２４４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３７９】
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。
【０３８０】
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。
【０３８１】
図４０は、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４０に示す光電変換装置３００Ｇであってもよい。
【０３８２】
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。
【０３８３】
光電変換層２３Ｇは、光電変換層２３Ｃに界面層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。
【０３８４】
界面層２３９は、界面層２３３とｎ型半導体層２３４との間に挿入される。界面層２３９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２３９は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２３９は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２３２からｎ型半導体層２３４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３８５】
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。
【０３８６】
光電変換層２４Ｇは、光電変換層２４Ｃに界面層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。
【０３８７】
界面層２４９は、界面層２４３とｎ型半導体層２４４との間に挿入される。界面層２４９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２４９は、５〜１００ｎｍの膜厚を有する。また、界面層２４９は、例えば、Ｐをｎ型ドーパントとして含み、Ｐの濃度は、ｉ型半導体層２４２からｎ型半導体層２４４へ向かって１×１０１９［個／ｃｍ３］から５×１０２１［個／ｃｍ３］へ漸増する。
【０３８８】
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。
【０３８９】
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。
【０３９０】
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、界面層２３５，２４５を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３９１】
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。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。
【０３９２】
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を界面層２３６上に堆積する。
【０３９３】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０３９４】
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−９）と図３３に示す工程（ｃ−１０）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２３７を界面層２３３上に堆積する工程と、図３４に示す工程（ｃ−１３）と工程（ｃ−１４）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２４７を界面層２４３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、界面層２３７，２４７を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３９５】
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２４７、界面層２４３、ｉ型半導体層２４２、ｐ型半導体層２４１、ｎ型半導体層２３４、界面層２３７、界面層２３３、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。
【０３９６】
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−９）と図３３に示す工程（ｃ−１０）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２３８を界面層２３３上に堆積する工程と、図３４に示す工程（ｃ−１３）と工程（ｃ−１４）との間にｎ型ａ−Ｓｉからなる界面層２４８を界面層２４３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、界面層２３８，２４８を形成する場合、成膜圧力は、６００〜９００Ｐａである。
【０３９７】
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２４９、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２３９、界面層２３３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を界面層２３６上に堆積する。
【０３９８】
そして、非晶質相からなる界面層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。
【０３９９】
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。
【０４００】
上述した方法によって製造された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：１００ｍＷ／ｃｍ２）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。
【０４０１】
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。
【０４０２】
以下、実験結果について説明する。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の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す図である。
【０４０３】
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における界面層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、タンデムル構造の光電変換装置における界面層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における界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、安定化後変換効率は、ｉ／ｎ界面に挿入する界面層の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率を１．０としたときの相対値である。
【０４０４】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）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。その実験結果を表１および図４１に示す。
【０４０５】
【表１】
2015043370.tif 000003
【０４０６】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０．５〜１０ｎｍのとき、主に曲線因子ＦＦ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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０．５ｎｍよりも薄い場合、リーク抑制効果が得られないため変換効率が低くなる。また、界面層（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が１０ｎｍ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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚は、０．５〜１０ｎｍの範囲が適していることが解った。
【０４０９】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率の絶対値は、四接合構造の光電変換装置において最も高く、タンデムル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いので、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。
【０４１０】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによるリーク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。
【０４１１】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによるリーク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。
【０４１２】
図４２は、ｐ型半導体層とｉ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。
【０４１３】
図４２において、縦軸は、安定化後変換効率を表わし、横軸は、ｐ／ｉ界面に挿入する界面層の膜厚を表わす。また、曲線ｋ４は、シングル構造の光電変換装置における界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、曲線ｋ５は、タンデム構造の光電変換装置における界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、曲線ｋ６は、四接合構造の光電変換装置における界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係を示す。更に、安定化後変換効率は、ｐ／ｉ界面に挿入する界面層の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率を１．０としたときの相対値である。
【０４１４】
なお、図４２に示す界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係は、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に挿入する界面層の膜厚を３ｎｍに設定してｐ型半導体層とｉ型半導体層との間に挿入する界面層の膜厚を変化させたときの界面層の膜厚と安定化後変換効率との関係である。
【０４１５】
微結晶シリコン系半導体からなる光電変換層におけるｐ型半導体層とｉ型半導体層との界面に挿入する界面層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。その実験結果を表２および図４２に示す。
【０４１６】
【表２】
2015043370.tif 000004
【０４１７】
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、ｐ型半導体層とｉ型半導体層との界面に挿入する界面層（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０．５〜１０ｎｍのとき、主に曲線因子ＦＦが向上し、変換効率が大幅に向上する（曲線ｋ４〜ｋ６参照）。
【０４１８】
界面層（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０．５ｎｍよりも薄い場合および界面層（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が１０ｎｍよりも厚い場合に、変換効率が低下する理由は、上述したとおりである。
【０４１９】
また、図４２においても、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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率の絶対値は、四接合構造の光電変換装置において最も高く、タンデムル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いので、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ｋ４〜ｋ６参照）。この理由も、上述したとおりである。
【０４２０】
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、またはｉ／ｎ界面およびｐ／ｉ界面に非晶質相からなる界面層（＝ｉ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。
【０４２１】
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を表３，４に示す。なお、ヘイズ率は、波長５５０ｎｍの光を用いて測定した値である。
【０４２２】
【表３】
2015043370.tif 000005
【０４２３】
【表４】
2015043370.tif 000006
【０４２４】
なお、表３，４は、ヘイズ率が１５％であり、ｉ／ｎ界面に界面層（＝ｉ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。
【０４２５】
また、表３，４において、「ｉ／ｎ無し」とは、ｉ／ｎ界面に界面層（＝ｉ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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）が存在することを意味する。
【０４２６】
更に、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、４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。
【０４２７】
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。
【０４２８】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）をｉ／ｎ界面に挿入することによるリーク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。
【０４２９】
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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによって変換効率を向上できる。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。
【０４３０】
ｉ／ｎ界面のｉ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から裏面電極４の方向へ向かって深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。
【０４３１】
【表５】
2015043370.tif 000007
【０４３２】
ｉ／ｎ界面のｉ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、第二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、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。ｉ型ａ−Ｓｉ層（界面層）をｉ／ｎ界面に挿入すると、１×１０２０［個／ｃｍ３］よりも少ない２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］の範囲において、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。
【０４３３】
ｉ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、２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］の範囲であった。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。このように、光電変換層であるｉ型μｃ−Ｓｉ層の酸素濃度は、２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］であることが好ましい。
【０４３４】
従って、酸素濃度が２×１０１７［個／ｃｍ３］〜２×１０１９［個／ｃｍ３］の範囲である場合、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（＝ｉ型ａ−Ｓｉ層）を挿入することによって変換効率を向上できる。
【０４３５】
図４３は、ｉ／ｎ界面に挿入した界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ）と微結晶相からなる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。
【０４３６】
図４３において、縦軸は、安定化後変換効率を表わし、横軸は、ｉ／ｎ界面に挿入した界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ）とｎ型半導体層との間に挿入する界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚を表わす。また、曲線ｋ７は、シングル構造の光電変換装置（図１５に示す光電変換装置１００Ｄ）における界面層３１７（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ｋ８は、タンデムル構造の光電変換装置（図２５に示す光電変換装置２００Ｄ）における界面層６１７（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ｋ９は、四接合構造の光電変換装置（図３７に示す光電変換装置３００Ｄ）における界面層２３７，２４７（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、安定化後変換効率は、ｉ／ｎ界面に挿入する界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ）の膜厚が０ｎｍであるときの安定化後変換効率を１．０としたときの相対値である。
【０４３７】
微結晶シリコン系半導体からなる光電変換装置におけるｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入した界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ層）とｎ型半導体層との間に挿入する界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）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。その実験結果を表６および図４３に示す。
【０４３８】
【表６】
2015043370.tif 000008
【０４３９】
表６および図４３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、安定化後変換効率は、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）の膜厚が５〜１００ｎｍであるとき、主にＦＦの向上によって大きく向上することが実証された（曲線ｋ７〜ｋ９参照）。
【０４４０】
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、更に大きく向上した。
【０４４１】
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。
【０４４２】
微結晶シリコン系半導体からなる光電変換装置におけるｉ型半導体層とｎ型半導体層との界面に挿入した界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ層）とｎ型半導体層（微結晶相からなる）との間に界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）を挿入した構造の光電変換装置について、深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。
【０４４３】
タンデム構造の光電変換装置について、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層から裏面電極の方向へ向かって深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。
【０４４４】
図４４は、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サンプルの濃度プロファイルを示すである。また、図４５は、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サンプルの濃度プロファイルを示す図である。
【０４４５】
図４４，４５において、縦軸は、濃度を表し、横軸は、深さを表す。また、図４４において、曲線ｋ１０は、Ｐの濃度プロファイルを示し、曲線ｋ１１は、Ｈの濃度プロファイルを示す。さらに、図４５において、曲線ｋ１２は、Ｐの濃度プロファイルを示し、曲線ｋ１３は、Ｈの濃度プロファイルを示す。
【０４４６】
なお、Ｈ濃度が測定されたのは、μｃ−Ｓｉ層とａ−Ｓｉ層との境界を判定するためである。
【０４４７】
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サンプルにおいては、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］〜１×１０２１［個／ｃｍ３］の範囲である（図４４の曲線ｋ１０参照）。
【０４４８】
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サンプルにおいては、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４５の曲線ｋ１２参照）。
【０４４９】
図４４，４５に示すサンプル、および比較例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を表７に示す。
【０４５０】
【表７】
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【０４５１】
なお、表７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、比較例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。
【０４５２】
表７に示すように、図４４，４５のサンプルは、比較例１，２に対して高い変換効率が得られた。
【０４５３】
また、Ｐ濃度をｉ型μｃ−Ｓｉ層からｎ型μｃ−Ｓｉ層へ向かって増加させるプロファイルとすることで、ｉ／ｎ界面のドーピング量を低くして短絡電流Ｉｓｃを向上させることができる。
【０４５４】
このように、Ｐ濃度が漸増するプロファイルとすることにより、ｉ／ｎ界面近傍のドーピング濃度を相対的に低くして短絡電流Ｉｓｃを向上できる。
【０４５５】
更に、Ｐ濃度が漸増するプロファイルとすることにより、挿入したアモルファスシリコン層の微結晶ｎ層側に高いドーピングが可能となるため、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。
【０４５６】
このように、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）は、導電型をｎ型導電型に決定する元素の濃度が界面層（ｉ型ａ−Ｓｉ層）からｎ型半導体層へ向かって徐々に増加していることが好ましい。
【０４５７】
また、界面層（ｎ型ａ−Ｓｉ層）のＰ濃度は、１×１０１９［個／ｃｍ３］〜１×１０２１［個／ｃｍ３］であることが好ましい。
【０４５８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０４５９】
この発明は、光電変換装置に適用される。
【符号の説明】
【０４６０】
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、４，６  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、４１，６２，８２，８４，１８３，１８５  透明導電膜、４２，６１，８５，１８２  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、２３３，２４３，２３５〜２３９，２４５〜２４９，３１３，３１５，３１６，６１３，６１５，６１５  界面層、２１３，２２３，２３４，２４４，３１４，５１３，６１４  ｎ型半導体層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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