(57)【要約】【課題】  透明導電膜と光電変換ユニットとの間に良好な接合界面を形成する方法を提供することで、変換効率の高い光電変換装置を得ることを目的とする。【解決手段】「光入射方向より順に、少なくとも、ＭＯＣＶＤ（有機金属蒸着）法で形成されてなる酸化亜鉛からなる透明導電膜と、ｐ型半導体層、実質的に真性半導体の光電変換層、ｎ型半導体層の順に配置された少なくとも１以上の光電変換ユニットとを備える光電変換装置の製造方法であって、光入射側に最も近い光電変換ユニットの、前記透明導電膜に隣接するｐ型半導体層は、光入射方向より順に結晶質ｐ型半導体層と非晶質ｐ型半導体層とが順次積層された構成であり、前記透明導電膜に隣接する結晶質ｐ型半導体層を形成する工程の前に、前記透明導電膜に対して水素プラズマ処理する水素プラズマ処理工程を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法」によって解決する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射方向より順に、少なくとも、
ＭＯＣＶＤ（有機金属蒸着）法で形成されてなる酸化亜鉛からなる透明導電膜と、
ｐ型半導体層、実質的に真性半導体の光電変換層、ｎ型半導体層の順に配置された少なくとも１以上の光電変換ユニットと
を備える光電変換装置の製造方法であって、
光入射側に最も近い光電変換ユニットの、前記透明導電膜に隣接するｐ型半導体層は、光入射方向より順に結晶質ｐ型半導体層と非晶質ｐ型半導体層とが順次積層された構成であり、
前記透明導電膜に隣接する結晶質ｐ型半導体層を形成する工程の前に、
前記透明導電膜に対して水素プラズマ処理する水素プラズマ処理工程を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記水素プラズマ処理のパワー密度を４６０ｍＷ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記水素プラズマ処理のエネルギー密度を２８０Ｊ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の変換効率改善を可能とする手段を提供するものであり、透明導電膜上に形成される光電変換ユニットを備えた光電変換装置の製造方法に関する。なお、本願明細書における「結晶質」、「微結晶」との用語は、部分的に非晶質を含んでいるものも含んでいるものとする。
【背景技術】
【０００２】
近年では薄膜光電変換装置の典型例である薄膜太陽電池も多様化し、従来の非晶質薄膜太陽電池の他に結晶質薄膜太陽電池も開発され、これらを積層したハイブリッド型薄膜太陽電池も実用化されつつある。
【０００３】
薄膜太陽電池は、一般に少なくとも表面が絶縁性の基板上に順に積層された透明導電膜、１以上の半導体薄膜光電変換ユニット、及び裏面電極とを含んでいる。そして１つの光電変換ユニットはｐ型層とｎ型層でサンドイッチされたｉ型層を含んでいる。
【０００４】
光電変換ユニットの厚さの大部分は、実質的に真性の半導体層であるｉ型層によって占められ、光電変換作用は主としてこのｉ型層内で生じる。従って、光電変換層であるｉ型層の膜厚は光吸収のためには厚いほうが好ましいが、必要以上に厚くすればその堆積のためのコストと時間が増大することになる。
【０００５】
他方、ｐ型やｎ型の導電型層は光電変換ユニット内に拡散電位を生じさせる役目を果たし、この拡散電位の大きさによって薄膜太陽電池の重要な特性の１つである開放端電圧の値が左右される。しかし、これらの導電型層は光電変換には寄与しない不活性な層であり、導電型層にドープされた不純物によって吸収される光は発電に寄与せず損失となる。したがって、ｐ型とｎ型の導電型層の膜厚は、十分な拡散電位を生じさせる範囲内で可能な限り薄くすることが好ましい。
【０００６】
上記の光電変換ユニットは、それに含まれるｐ型とｎ型の導電型層が非晶質か結晶質かに関わらず、ｉ型の光電変換層が非晶質なものは非晶質光電変換ユニットと称され、ｉ型層が結晶質のものは結晶質光電変換ユニットと称される。非晶質光電変換ユニットを含む薄膜太陽電池の一例として、ｉ型の光電変換層に非晶質シリコンを用いた非晶質薄膜シリコン太陽電池が挙げられる。また結晶質光電変換ユニットを含む薄膜太陽電池の一例として、ｉ型の光電変換層に微結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた結晶質薄膜シリコン太陽電池が挙げられる。
【０００７】
ところで、薄膜太陽電池の変換効率を向上させる方法として、２つ以上の半導体薄膜光電変換ユニットを積層してタンデム型にする方法がある。この方法においては、薄膜太陽電池の光入射側に光電変換層のバンドギャップが大きい光電変換ユニットを配置し、その後ろに順に光電変換層のバンドギャップが小さい光電変換ユニットを配置することで、入射光の広い波長範囲にわたって光電変換を可能にし、これによって太陽電池全体としての変換効率の向上が図られる。このようなタンデム型薄膜太陽電池の中でも、非晶質光電変換ユニットと結晶質光電変換ユニットの両方を含むものは、特にハイブリッド型薄膜太陽電池と称されることもある。
【０００８】
例えば、バンドギャップの広いｉ型非晶質シリコンを光電変換層に使用した非晶質シリコン光電変換ユニットと、バンドギャップの狭いｉ型結晶質シリコンを光電変換層に使用した結晶質シリコン光電変換ユニットを積層したハイブリッド型薄膜太陽電池においては、ｉ型非晶質シリコンが光電変換し得る光の波長は長波長側において８００ｎｍ程度までであるのに対して、ｉ型結晶質シリコンはそれより長い約１１００ｎｍ程度までの光を光電変換し得るため、入射光のより広い範囲を有効に光電変換することが可能になる。
【０００９】
上記の光電変換ユニットは、例えば錫を微量添加（以下ドープと記す。また、以下微量添加された物質をドーパントと記す）した酸化インジウム(Ｉｎ２Ｏ３)、アンチモンやフッ素をドープし導電性を持たせた酸化錫(ＳｎＯ２)や、酸化亜鉛(ＺｎＯ)、酸化インジウム膜（以下ＩＴＯと呼ぶ）などから構成される透明導電膜の上に形成される。この中でも特に酸化錫(ＳｎＯ２)や酸化亜鉛(ＺｎＯ)は、コストや高透過特性の点で優れており、透明導電膜としてよく用いられている。
【００１０】
光電変換ユニットを形成する方法として、一般的にはプラズマＣＶＤ法が用いられるが、薄膜太陽電池として高い変換効率を得るには、透明導電膜と光電変換ユニットの接合界面における接触抵抗は低い方が望ましい。このため、透明導電膜の直上に形成される光電変換ユニットのｐ型半導体層として結晶性が高く、抵抗が低い結晶質半導体層を形成することで、透明導電膜と光電変換ユニットの接合界面における接触抵抗を下げる方法が取られる。しかしながら、一般に結晶性が高い結晶質半導体層を形成するには、高パワーかつ高密度プラズマを形成する必要があるため、形成途中に透明導電膜が高密度プラズマにより損傷を受け、透明導電膜を構成する錫や亜鉛が前記結晶質半導体層中に拡散してしまう問題がある。加えて透明導電膜として酸化錫を用いた場合、水素が含まれる高密度プラズマ雰囲気下で酸化錫が金属錫に還元され、透明導電膜の透過率が低下する。これに伴い光電変換に寄与するｉ型半導体層への入射光量が減少するため、薄膜太陽電池の変換効率低下を引き起こす。また透明導電膜として酸化亜鉛を使用した場合は、透明導電膜と光電変換ユニットとの間に良好な接合界面を形成することが困難である。すなわち酸化亜鉛上に、接触抵抗が低く良好なオーミック特性を有するｐ型半導体層を形成することが難しいため、高い変換効率を得ることができない。
【００１１】
これらの問題を解決する方法として、非特許文献１には、酸化亜鉛からなる透明導電膜に水素プラズマ処理を施すことで、透明導電膜の抵抗率が低下することが記載されているが、光電変換装置への応用はなんら記載されておらず、高い変換効率が得られる適用範囲が判らないという問題があった。
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４（２４），１９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来技術が有していた上記の問題を解決し、透明導電膜と光電変換ユニットとの間に良好な接合界面を形成する方法を提供することで、変換効率の高い光電変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、「光入射方向より順に、少なくとも、
ＭＯＣＶＤ（有機金属蒸着）法で形成されてなる酸化亜鉛からなる透明導電膜と、
ｐ型半導体層、実質的に真性半導体の光電変換層、ｎ型半導体層の順に配置された少なくとも１以上の光電変換ユニットと
を備える光電変換装置の製造方法であって、
光入射側に最も近い光電変換ユニットの、前記透明導電膜に隣接するｐ型半導体層は、光入射方向より順に結晶質ｐ型半導体層と非晶質ｐ型半導体層とが順次積層された構成であり、
前記透明導電膜に隣接する結晶質ｐ型半導体層を形成する工程の前に、
前記透明導電膜に対して水素プラズマ処理する水素プラズマ処理工程を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法」である。
【００１４】
本発明は、また、
「前記水素プラズマ処理のパワー密度を４６０ｍＷ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする、光電変換装置の製造方法」である。
【００１５】
本発明は、また、
「前記水素プラズマ処理のエネルギー密度を２８０Ｊ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする光電変換装置の製造方法」である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、透明導電膜と光電変換ユニットとの間に良好な接合界面を形成することができ、薄膜太陽電池の変換効率を顕著に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の光電変換装置の作製方法によれば光電変換ユニット製膜前に透明導電膜に水素プラズマ処理を施す。これにより透明導電膜の抵抗率が低下、また表面形状や膜質が改善され、水素プラズマ処理を施さずにｐ型結晶質半導体層を積層させた場合よりもオーミックコンタクトが改善、またｐ型結晶質半導体層の結晶性が改善され光電変換装置の変換効率を向上させることができる。
【００１８】
透明導電膜としてＭＯＣＶＤ法により酸化亜鉛を形成することができる。例えば、製膜室内の基板を加熱した状態で、原料ガスとしてジエチル亜鉛、水、キャリアガスとして水素、ドープ用ガスとしてジボランガスなどを製膜室内に導入し、製膜室内を所定の圧力に調整することで原料ガスが分解され、基板上に酸化亜鉛が形成される。キャリアガスとしては水、ドーパントとしては硼素を用いているが、実質的に同様の効果があるものであれば、これに限定されるものではない。
【００１９】
ｐ型半導体層として透明導電膜の上に積層される結晶質半導体層は、ｐ型半導体層の抵抗を下げることで、透明導電膜と光電変換ユニットの接合界面における接触抵抗を低減させるために用いられる。結晶質半導体層としては、微結晶シリコンや多結晶シリコン等のｐ型の結晶質シリコンが好んで用いられるが、実質的に同様の効果があるものであれば、これに限定されるものではない。
【００２０】
ｐ型の結晶質半導体層は、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。例えば製膜室内の基板を加熱した状態で、原料ガスとしてシランガス、希釈ガスとして水素ガス、ドープ用ガスとしてジボランガスなどを製膜室内に導入し、製膜室内を所定の圧力に調整した上で電極に高周波電力を供給する。これにより原料ガスが分解されて、透明導電膜上にｐ型の結晶質半導体層が形成される。
【００２１】
加えてｐ型半導体層として結晶質半導体層の上に非晶質半導体層を積層することで、結晶質半導体層の成長に伴い形成される膜表面の凹凸や、結晶粒界が被覆され、膜表面が平滑になるため、ｐ型半導体層上に続いて形成されるｉ型半導体層の膜質が改善され、膜質分布低減をも図ることができる。非晶質半導体層としては、ｐ型の非晶質シリコンカーバイドや、ｐ型の非晶質シリコンが好んで用いられるｐ型の非晶質シリコンカーバイドは、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。例えば製膜室内の基板を加熱した状態で、原料ガスとしてシランガス及びメタンガス、希釈ガスとして水素ガス、ドープ用ガスとしてジボランガスなどを製膜室内に導入し、製膜室内を所定の圧力に調整した上で電極に高周波電力を供給する。これにより原料ガスが分解されて、基板上にｐ型の非晶質シリコンカーバイドが形成される。またｐ型の非晶質シリコンは、原料ガスとしてシランガスのみを用いる以外は、非晶質シリコンカーバイドと同様の方法により形成することができる。
【００２２】
本発明者らは水素プラズマ処理においてパワー密度を４６０［ｍＷ／ｃｍ２］以下、好ましくは、エネルギー密度を２８０［Ｊ／ｃｍ２］以下、より好ましくはエネルギー密度を１０［Ｊ／ｃｍ２］以上１８０［Ｊ／ｃｍ２］以下とすることで、上記発明の効果が得られることを見出した。すなわち、パワー密度が４６０［ｍＷ／ｃｍ２］以上であると、プラズマ密度が過剰となり、表面形状や膜質に損傷を受け、ｐ型結晶質半導体層の結晶性等が低下し良好なオーミックコンタクトが得られず変換効率が低下する。同様にエネルギー密度が２８０［Ｊ／ｃｍ２］以上においても、プラズマ照射エネルギー密度が過剰となり、表面形状や膜質に損傷を受け、ｐ型結晶質半導体層の結晶性等が低下し良好なオーミックコンタクトが得られず変換効率が低下する。
【００２３】
さらに本発明者らは、結晶質半導体層の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であれば、上記発明の効果が得られることを見出した。すなわち、膜厚が２ｎｍより小さいと、ｐ型半導体層として求められる結晶性が高く、抵抗が低い結晶質半導体層を得ることができないため、透明導電膜と光電変換ユニットの接合界面における接触抵抗が低減しない問題が発生する。また膜厚が１０ｎｍより大きい場合は、第１の非晶質半導体層と同様に結晶質半導体層による光吸収ロスが無視できなくなり、ｉ型半導体層への入射光量が減少するため、高い変換効率を得ることができない。
【００２４】
その上本発明者らは、非晶質半導体層の膜厚が０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であれば、上記発明の効果が得られることを見出した。すなわち、膜厚が０．５ｎｍより小さいと、結晶質半導体層の成長に伴い形成される表面の凹凸や、結晶粒界を被覆することができないため、ｐ型半導体層上に形成されるｉ型半導体層の膜質を向上させることができない。また膜厚が１０ｎｍより大きい場合は、第２の非晶質半導体層による光吸収ロスが無視できなくなり、ｉ型半導体層への入射光量が減少するため、高い変換効率を得ることができない。
【００２５】
また本発明は、２つ以上の光電変換ユニットを積層してタンデム型にした薄膜太陽電池にも適用することが可能である。例えば、光入射側に位置する透明導電膜上に、ｐ型半導体層、非晶質ｉ型半導体層、ｎ型半導体層が順次積層された非晶質光電変換ユニットと、ｐ型半導体層、結晶質ｉ型半導体層、ｎ型半導体層が順次積層された結晶質光電変換ユニットを有するタンデム型薄膜太陽電池において、バンドギャップの広いｉ型非晶質シリコンを非晶質ｉ型半導体層に使用し、バンドギャップの狭いｉ型結晶質シリコンを結晶質ｉ型半導体層に使用することで、入射光のより広い範囲を有効に光電変換することが可能になり、これによって薄膜太陽電池全体として変換効率向上が可能になる。
【００２６】
この場合、非晶質光電変換ユニット製膜前の水素プラズマ処理工程として、本発明の光電変換装置の作製方法における水素プラズマ処理工程を用いることができるのは言うまでも無い。
【００２７】
上述のような実施の形態の具体的な例として、以下において、いくつかの実施例を比較例と共に説明する。また、本発明はその趣旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。ただし、本発明の好ましい一例として、実施例を示す。
【実施例】
【００２８】
（比較例１）
比較例１として、図１に示すような光電変換装置を作製した。厚さ０．７ｍｍのガラス基板１１を製膜室内に搬入し、基板温度を１６０℃に調整した。その後、水素で１０００ｐｐｍに希釈したジボランを１０００ｓｃｃｍ、水を７００ｓｃｃｍ、ジエチル亜鉛を２００ｓｃｃｍ導入した。この時の圧力は２５Ｐａであった。この条件で酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を１６００ｎｍ堆積した。なお膜厚はエリプソメーターで測定した。作製した酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２について、抵抗率、ヘイズ率、透過率を、それぞれ抵抗測定器、ヘイズメーター、分光光度計を用いて測定した。その結果、抵抗率は１．９×１０−３Ω・ｃｍ、Ｃ光源で測定したヘイズ率は３８％、波長１０００ｎｍでの透過率は７６％であった。
【００２９】
この透明電極膜１２の上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型結晶質半導体層として膜厚５ｎｍのｐ型の微結晶シリコン層１３ｐ１、続けてｐ型非晶質半導体層として膜厚５ｎｍのｐ型の非晶質シリコンカーバイド層１３ｐ２を形成した。最後にｉ型半導体層として膜厚３００ｎｍのｉ型非晶質シリコン層１３ｉ、及びｎ型半導体層として膜厚３０ｎｍのｎ型微結晶シリコン層１３ｎからなる光電変換ユニット１３を形成した。その後、裏面電極層１４としてアルミがドープされた、膜厚９０ｎｍの酸化亜鉛層１４１と、膜厚３００ｎｍの銀１４２をスパッタ法にて順次形成した。
【００３０】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８７７Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．４０ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．６９５、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１０．００％であった。
【００３１】
（実施例１）
実施例１として、図１に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット１３形成前に酸化亜鉛膜から成る透明導電膜１２に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例１と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００３２】
光電変換ユニット１３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板１１上の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度９３ｍＷ／ｃｍ２で１５分水素プラズマ処理を施した。
【００３３】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８９４Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．３５ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．７１８、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１０．４９％であった。比較例１と実施例１の比較により、開放電圧、曲線因子、及び変換効率に関して特性の改善が見られた。
【００３４】
（実施例２）
実施例２として、図１に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット１３形成前に酸化亜鉛膜から成る透明導電膜１２に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例１と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００３５】
光電変換ユニット１３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板上の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度２３１ｍＷ／ｃｍ２で１５分水素プラズマ処理を施した。
【００３６】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８８７Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．３３ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．７０８、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１０．２６％であった。比較例１と実施例２の比較により、開放電圧、曲線因子、及び変換効率に関して特性の改善が見られた。
【００３７】
（実施例３）
実施例３として、図１に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット１３形成前に酸化亜鉛膜から成る透明導電膜１２に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例１と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００３８】
光電変換ユニット１３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板上の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度４６３ｍＷ／ｃｍ２で１５分水素プラズマ処理を施した。
【００３９】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８９７Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．０３ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．６５４、そして変換効率（Ｅｆｆ）が９．４０％であった。比較例１と実施例３の比較により、開放電圧に関しては特性の改善が見られるものの、短絡電流、曲線因子、及び変換効率に関して特性が低下した。これは水素プラズマ密度が過剰となり、表面形状や膜質に損傷を受け、ｐ型結晶質半導体層の結晶性等が低下し良好なオーミックコンタクトが得られなくなったためである。
【００４０】
（実施例４）
実施例４として、図１に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット１３形成前に酸化亜鉛膜から成る透明導電膜１２に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例１と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００４１】
光電変換ユニット１３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板上の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度４６０［ｍＷ／ｃｍ２］以下以下でエネルギー密度６９Ｊ／ｃｍ２の水素プラズマ処理を施した。
【００４２】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８９９Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．３５ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．７１５、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１０．５１％であった。比較例１と実施例４の比較により、開放電圧、曲線因子、及び変換効率に関して特性の改善が見られた。
【００４３】
（実施例５）
実施例５として、図１に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット１３形成前に酸化亜鉛膜から成る透明導電膜１２に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例１と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００４４】
光電変換ユニット１３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板上の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜１２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度４６０［ｍＷ／ｃｍ２］以下以下でエネルギー密度３３３Ｊ／ｃｍ２の水素プラズマ処理を施した。
【００４５】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８９７Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１６．２４ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．６７０、そして変換効率（Ｅｆｆ）が９．７６％であった。比較例１と実施例５の比較により、開放電圧に関しては特性の改善が見られるものの、短絡電流、曲線因子、及び変換効率に関して特性が低下した。これは水素エネルギー密度が過剰となり、表面形状や膜質に損傷を受け、ｐ型結晶質半導体層の結晶性等が低下し良好なオーミックコンタクトが得られなくなったためである。
【００４６】
（比較例２）
比較例２として、図２に示すような光電変換装置を作製した。基板２１および透明導電膜２２は比較例１と同様の条件にて作製した。
【００４７】
この透明電極膜２２の上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型結晶質半導体層として膜厚５ｎｍのｐ型の微結晶シリコン層２３ｐ１、続けてｐ型非晶質半導体層として膜厚５ｎｍのｐ型の非晶質シリコンカーバイド層２３ｐ２を形成した。最後にｉ型半導体層として膜厚３００ｎｍのｉ型非晶質シリコン層２３ｉ、及びｎ型半導体層として膜厚３０ｎｍのｎ型微結晶シリコン層２３ｎからなる光電変換ユニット２３を形成した。さらに、膜厚１５ｎｍのｐ型微結晶シリコン層２４ｐ、厚さ２５００ｎｍのｉ型結晶質シリコン層２４ｉ、及び厚さ１５ｎｍのｎ型微結晶シリコン層２４ｎからなる第２の光電変換ユニット２４を順次形成した。その後、裏面電極層２５としてアルミがドープされた、膜厚９０ｎｍの酸化亜鉛層２５１と、膜厚３００ｎｍの銀２５２をスパッタ法にて順次形成した。
【００４８】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が１．３６４Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１２．５３ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．７１１、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１２．１５％であった。
【００４９】
（実施例６）
実施例６として、図２に示すような光電変換装置を作製した。光電変換ユニット２３形成前に酸化亜鉛膜からなる透明導電膜２２上に水素プラズマ処理を行ったこと以外は比較例２と同様の条件にて光電変換装置を作製した。
【００５０】
光電変換ユニット２３形成前の酸化亜鉛膜からなる透明導電膜２２への水素プラズマ処理は、まずガラス基板２１上の酸化亜鉛からなる透明導電膜２２を処理室に搬送し、基板温度を１７０℃に調整し、水素を５ｓｌｍ導入した。このときの圧力は２００Ｐａであった。その後、パワー密度４６０［ｍＷ／ｃｍ２］以下以下でエネルギー密度６９Ｊ／ｃｍ２の水素プラズマ処理を施した。
【００５１】
以上のようにして得られた光電変換装置（受光面積１ｃｍ２）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して２５℃で出力特性を測定したところ、開放電圧（Ｖｏｃ）が１．３８１Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１２．４８ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子（ＦＦ）が０．７３５、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１２．６７％であった。比較例２と実施例６の比較により、開放電圧、曲線因子、及び変換効率に関して特性の改善が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】光電変換装置
【図２】光電変換装置
【符号の説明】
【００５３】
１１，２１ ガラス基板
１２，２２ 透明導電膜
１３，２３  非晶質シリコン光電変換ユニット
１３ｐ，２３ｐ  非晶質シリコン光電変換ユニットのｐ型半導体層
１３ｉ，２３ｉ  非晶質シリコン光電変換ユニットのｉ型半導体層
１３ｎ，２３ｎ  非晶質シリコン光電変換ユニットのｎ型半導体層
１４，２５  裏面電極層
１４１，２５１  酸化亜鉛層
１４２，２５２  銀
１３ｐ１，２３ｐ１  結晶質半導体層
１３ｐ２，２３ｐ２  非晶質半導体層
３４，４４  結晶質シリコン光電変換ユニット
３４ｐ，４４ｐ  結晶質シリコン光電変換ユニットのｐ型半導体層
３４ｉ，４４ｉ  結晶質シリコン光電変換ユニットのｉ型半導体層
３４ｎ，４４ｎ  結晶質シリコン光電変換ユニットのｎ型半導体層
【図１】
2008283075.tif 000002
【図２】
2008283075.tif 000003