(57)【要約】【課題】開放電圧を向上させるとともに、ｐ層とｉ層との接合界面の損失を抑制して光電変換効率を向上させた光電変換素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】光電変換素子１０が、透光性基板１上に形成された透明導電膜２上に、珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層３と、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む厚さ第２のｐ層４と、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有するｉ層５と、珪素を主成分とし、さらに燐を含むｎ層６とが順に接する第１の光電変換層７が形成され、この第１の光電変換層７上に、導電性薄膜８が形成されている【選択図】　図１
2004146423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に形成された透明導電膜上に、
珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層と、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層と、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有するｉ層と、珪素を主成分とし、さらに燐を含むｎ層とが順に接する第１の光電変換層が形成され、
この第１の光電変換層上に、導電性薄膜が形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
第１のｐ層の厚さが５０ｎｍ以下であり、第２のｐ層の厚さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記透明導電膜と前記第１の光電変換層との間に、
珪素を主成分とし、さらに硼素を含む第３のｐ層と、ｉ層と、ｎ層とが順に接する第２の光電変換層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１の光電変換層が、結晶性珪素を主成分として含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に、透明導電層を有することを特徴とする請求項３または４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
透光性基板上の透明導電膜上に、珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層を形成させる第１のｐ層形成工程と、
第１のｐ層上に、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層を形成させる第２のｐ層形成工程と、
第２のｐ層上に、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有するｉ層を形成させるｉ層形成工程と、
ｉ層上に、珪素を主成分とし、さらに燐を含むｎ層を形成させるｎ層形成工程と、
第１のｎ層上に、導電性薄膜を形成させる導電性薄膜形成工程とを有する光電変換素子の製造方法であって、
前記第１のｐ層形成工程では、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、炭素および水素を含む炭化水素と、水素とからなる混合ガス下でプラズマを発生させて製膜することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２のｐ層形成工程では、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、水素とからなる混合ガス下でプラズマを発生させて製膜することを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池などに使用される光電変換素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題の観点から、クリーンな発電システムである太陽電池が注目されている。太陽電池には、シリコン系薄膜を光電変換層として用いた光電変換素子が備えられており、その光電変換素子としては、特許文献１に記載されているような、ｐ層、ｉ層、ｎ層からなるｐｉｎ構造の光電変換層を１つ有するものが例示される。
ここで、ｐ層とは、ｐ型半導体特性を有する層のことである。ｐ型半導体特性は、シリコンよりもイオン価の小さいボロンをシリコン中に添加し、電子を不足させて正孔を形成させることにより発現している。
また、ｉ層とは、不純物を含まない実質的に真性な半導体からなる層のことである。
また、ｎ層とは、ｎ型半導体特性を有する層のことである。ｎ型半導体特性は、シリコンよりもイオン価の大きいリンをシリコン中に添加し、電子を過剰にすることにより発現している。
【０００３】
図６に、光電変換層を１つ有する光電変換素子の一例の断面模式図を示す。
この光電変換素子３０は、ガラスなどの透明材料からなる透光性基板２１と、この透光性基板２１上に製膜された透明導電膜２２と、この透明導電膜２２上に順に製膜されたｐ層２３、ｉ層２４、ｎ層２５からなる光電変換層と、この光電変換層上に形成された導電性薄膜２６とを有して概略構成されている。また、透明導電膜２２と導電性薄膜２６とが接続されて外部回路２７が形成されている。このような光電変換素子２０においては、ｉ層２４に太陽光が照射されると、光電効果により電子と正孔とが発生し、正孔はｐ層２３に、電子はｎ層２５に移動し、さらに導電性薄膜２６に達した電子が外部回路２７を介して透明導電膜２２に移動し、次いで、ｐ層２３の正孔に入る。このような電子の移動が連続的に生じることで、電流が流れて発電する。
【０００４】
また、光電変換素子としては、特許文献２に記載されているような、ｐｉｎ構造の光電変換層を２つ有するものが挙げられる。
図７に、光電変換層を２つ有する光電変換素子の一例の断面模式図を示す。
この光電変換素子４０は、透光性基板２１と、この透光性基板２１上に製膜された透明導電膜２２と、この透明導電膜２２上に順に製膜されたｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３、ｐ層２３、ｉ層２４、ｎ層２５を有する２つのｐｉｎ構造からなる２つの光電変換層と、この光電変換層上に形成された導電性薄膜２６とを有して概略構成されている。このように、ｐｉｎ構造の光電変換層を２つ有していれば、上部の光電変換層で光電変換しなかった光を、下部の光電変換層で光電変換させることができるので、より光電変換効率を高くできる。
【０００５】
ところで、省エネルギーの観点から、いずれの発電システムにおいても、できるだけ高い発電効率のものが求められており、太陽電池も例外ではなく、発電効率を向上させるために様々な改良がなされてきた。
例えば、特許文献３には、ｐｉｎ構造を有する光電変換層のｐ層、ｎ層の少なくとも一方が、微結晶化シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と微結晶シリコンとの混晶である光電変換素子が開示されている。このような光電変換素子によれば、ｐ層、ｎ層の光吸収が低減されるともに、界面のバンドギャップが大きくなるため界面再結合が低減されて、光電変換効率を高くできるとされている。
本発明者らも、バンドギャップが大きく、かつ高い導電性を有するＳｉＣを、光電変換素子、太陽電池の窓層に用いれば、高い開放電圧を発生させることができることを確認した。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１２７３１６号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献２】
特開２００１−２７４４２９号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献３】
特開２００２−１６２７１号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、結晶性シリコンを主成分とする光電変換層のｐ層をＳｉＣ薄膜にすると、開放電圧は向上するものの、短絡電流および形状因子が低下した。したがって光電変換効率は、開放電圧と、短絡電流と、形状因子とに相関する値であるから、例えば、ｐ層がＳｉＣ薄膜からなる光電変換素子であっても、必ずしも光電変換効率が向上しないことがあった。その原因は、ｐ層がＳｉＣからなる場合には、ｐ層とｉ層との接合界面で損失が生じているためであると考えられる。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、開放電圧を向上させるとともに、ｐ層とｉ層との接合界面の損失を抑制して光電変換効率を向上させた光電変換素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電変換素子は、透光性基板上に形成された透明導電膜上に、
珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層と、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層と、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有するｉ層と、珪素を主成分とし、さらに燐を含むｎ層とが順に接する第１の光電変換層が形成され、
この第１の光電変換層上に、導電性薄膜が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の光電変換素子の製造方法は、透光性基板上の透明導電膜上に、珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層を形成させる第１のｐ層形成工程と、
第１のｐ層上に、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層を形成させる第２のｐ層形成工程と、
第２のｐ層上に、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有するｉ層を形成させるｉ層形成工程と、
ｉ層上に、珪素を主成分とし、さらに燐を含むｎ層を形成させるｎ層形成工程と、
第１のｎ層上に、導電性薄膜を形成させる導電性薄膜形成工程とを有する光電変換素子の製造方法であって、
前記第１のｐ層形成工程では、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、炭素および水素を含む炭化水素と、水素とからなる混合ガス下でプラズマを発生させて製膜することを特徴としている。
【００１０】
このように、透明導電膜上に、珪素、炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層が形成されていることにより、バンドギャップを大きくすることができ、光電変換素子の開放電圧を高くすることができる。また、第１のｐ層上に、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層が形成されていることにより、珪素および炭素を主成分とする第１のｐ層とｉ層との接合界面での損失が抑制されるので、光電変換素子の短絡電流と形状因子の低下が防止される。このように、開放電圧が高くなって界面再結合が低減されている上に、短絡電流と形状因子の低下が防止されているので、光電変換効率が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態例）
本発明の光電変換素子の第１の実施形態例について図面を参照しながら説明する。
図１に、本実施形態例の光電変換素子の断面構造を示す。この光電変換素子１０は、ｐｉｎ構造の光電変換層を１つ有するシングル型光電変換素子であって、ガラスなどの透明材料からなる透光性基板１と、この透光性基板１上に製膜された透明導電膜２と、この透明導電膜２上に順に製膜された第１のｐ層３、第２のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６からなり、結晶性珪素を主成分として含む第１の光電変換層７と、この第１の光電変換層７上に形成された導電性薄膜８とを有して概略構成されている。また、透明導電膜２と導電性薄膜８とが接続されて外部回路９が形成されている。
すなわち、この光電変換素子１０は、第１のｐ層３および第２のｐ層４を有することを特徴としている。
【００１２】
ここで、第１の光電変換層７において、「結晶性珪素を主成分として含む」とは、ラマン分光法で分析した際に、ラマンシフト５２０ｃｍ−１付近の結晶性珪素のピーク高さが、ラマンシフト４８０ｃｍ−１付近の非晶質珪素のピーク高さ以上であることをいう。
【００１３】
透明導電膜２は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２　（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３　（酸化インジューム）、ＳｎＯ２　が添加されたＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）などからなるものである。
第１のｐ層３は、珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む層である。ここで、第１のｐ層３中の炭化珪素は５０原子％以上の濃度で含まれており、硼素は５原子％以下の濃度で含まれている。
また、第１のｐ層３は厚さ５０ｎｍ以下であることが好ましい。第１のｐ層３の厚さが５０ｎｍ以下であれば、短絡電流、形状因子の低下をより防止でき、バンドギャップ拡大による開放電圧向上の効果がより発揮される。なお、第１のｐ層３は必須の構成要素であるから、「厚さ５０ｎｍ以下」とは０ｎｍ、すなわち第１のｐ層３を有さない場合を含まない。
【００１４】
第２のｐ層４は、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む層である。ここで、第１のｐ層４中の珪素は、５０原子％以上の濃度で含まれており、硼素は　５原子％以下の濃度で含まれている。
また、第２のｐ層４は厚さ１０ｎｍ以下であることが好ましい。第２のｐ層４の厚さが１０ｎｍ以下であれば、第１のｐ層３の効果をより発揮させることができるので、光電変換効率をさらに高くできる。一方、第２のｐ層４の厚さが１０ｎｍを超えると、第１のｐ層３の効果が薄れて開放電圧の増大効果が発揮されなくなるとともに、短絡電流が低下することがあるので、光電変換効率が低下するおそれがある。なお、第２のｐ層４は必須の構成要素であるから、「厚さ１０ｎｍ以下」とは０ｎｍ、すなわち第２のｐ層４を有さない場合を含まない。
このように、第２のｐ層４は、第１のｐ層３とｉ層５との接合界面での損失を抑制することができる。
【００１５】
ｉ層５は、珪素を主成分として含み、実質的に真性な半導体特性を有する層である。ここで、ｉ層５中の珪素は、５０原子％以上の濃度で含まれている。
ｎ層６は、珪素を主成分とし、さらに燐を含む層である。ここで、ｎ層６中の珪素は、５０原子％以上の濃度で含まれており、燐は５原子％以下の濃度で含まれている。
導電性薄膜８は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕあるいはそれらの合金からなる薄膜のことである。
【００１６】
次に、上述した光電変換素子１０の製造方法について説明する。
図２は、光電変換素子を製造する際に用いるプラズマＣＶＤ装置を示す図である。このプラズマＣＶＤ装置１００は、真空チャンバ１０１と、真空チャンバ１０１内に収容され、透光性基板１を保持する基板ホルダ１０２と、基板ホルダ１０２を固定する基板支持台１０３と、透光性基板１を加熱する加熱ヒータ１０４と、プラズマを発生する電極部１０５と、電極部１０５の高周波電源１０８及び整合器１０７と、原料ガスを供給するための配管１１０と、配管１１０に接続し多数の微小孔が形成されている整流板１０９と、電極部１０５及び整流板１０９を固定保持する製膜ユニット１１１とを備えている。そして、真空チャンバ１０１には図示しない真空ポンプが接続されており、内部を真空状態にすることができる。
【００１７】
プラズマＣＶＤ装置１００においては、電極部１０５により供給される高周波電力により整流板１０９より放出される原料ガスがプラズマ化、分解して透光性基板１上に堆積する。形成される膜の成分は原料ガスの成分により、膜厚は製膜条件を変えることにより調整することができる。
【００１８】
このようなプラズマＣＶＤ装置１００を用いた光電変換素子１０の製造では、まず、透明導電膜２が形成された透光性基板１を基板ホルダ１０２に設置したのち、真空チャンバ１０１を真空ポンプにより吸引して内部を真空状態にする。
次いで、第１のｐ層形成工程において、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、炭素および水素を含む炭化水素と、水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、透光性基板１の透明導電膜２上に第１のｐ層３を形成させる。
【００１９】
次いで、第２のｐ層形成工程において、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第１のｐ層３上に第２のｐ層４を形成させる。
【００２０】
次いで、ｉ層形成工程において、珪素および水素を含む珪素化合物と水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第２のｐ層４上にｉ層５を形成させる。
【００２１】
次いで、ｎ層形成工程において、珪素および水素を含む珪素化合物と、燐および水素を含む燐化合物と、水素とからなる混合ガスを製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、ｉ層５上にｎ層６を形成させる。
【００２２】
次いで、導電性薄膜形成工程において、ｎ層６上に、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕあるいはそれらの合金をイオンプレーティング法、スパッタ法あるいは真空蒸着法等により製膜して導電性薄膜８を形成させる。以上のようにして、光電変換素子１０を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明においては、上述した第１の実施形態例に限定されない。例えば、上述した実施形態例では、ｐｉｎ構造の光電変換層を１つ有するシングル型光電変換素子であったが、ｐｉｎ構造の光電変換層を積層したタンデム型光電変換素子であってもよい。以下に、タンデム型である第２の実施形態例について説明する。
【００２４】
（第２の実施形態例）
図３に、第２の実施形態例の光電変換素子の断面構造を示す。この光電変換素子２０は、ｐｉｎ構造を２つ有するタンデム型光電変換素子であって、ガラスなどの透明材料からなる透光性基板１と、この透光性基板１上に製膜された透明導電膜２と、この透明導電膜２上に順に製膜された第３のｐ層１１、ｉ層１２、ｎ層１３からなる第２の光電変換層１４と、透明導電層１５と、この透明導電層１５上に順に製膜された第１のｐ層３、第２のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６からなる第１の光電変換層７と、この第１の光電変換層７上に形成された導電性薄膜８とを有して概略構成されている。また、透明導電膜２と導電性薄膜８とが接続されて外部回路９が形成されている。
なお、図３において、第１の実施形態例と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
この光電変換素子２０においては、第１の光電変換層７には結晶性珪素が主成分として含まれており、第２の光電変換層１４には非晶質珪素が主成分として含まれている。結晶性珪素と非晶質珪素とは、分光感度スペクトルのピークが異なるため、このようなタンデム型であれば、光電変換素子に入射した光の幅広い波長を光電変換できる。すなわち、入射した光を無駄なく使用できるので、光電変換効率を高めることができる。
【００２６】
第２の光電変換層１４において、第３のｐ層１１は、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む層である。また、ｉ層１２は、珪素を主成分として含む層である。また、ｎ層１３は、珪素を主成分として含み、さらに燐を含む層である。透明導電層１５は、透明材料からなる層である。透明材料としては、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２　（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３　（酸化インジューム）、ＳｎＯ２　が添加されたＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）などからなるものである。このような透明導電層１５は省略してもタンデム型光電変換素子として機能するが、第１の光電変換層７と第２の光電変換層１４との間に設けられていれば、第１の光電変換層７と第２の光電変換層１４との接合界面損失の抑制、および光反射による第２の光電変換層の短絡電流の増大、すなわち第１の光電変換層７および第２の光電変換層１４の短絡電流整合に寄与できる。
【００２７】
次に、光電変換素子２０の製造方法について説明する。光電変換素子２０の製造方法においては、図２に示すプラズマＣＶＤ装置が使用される。そして、光電変換素子２０の製造では、まず、透明導電膜２が形成された透光性基板１を基板ホルダ１０２に設置したのち、真空チャンバ１０１を真空ポンプにより吸引して内部を真空状態にする。
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、透光性基板１の透明導電膜２上に第３のｐ層１１を形成させる。
【００２８】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第３のｐ層１１上にｉ層１２を形成させる。
【００２９】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と、燐および水素を含む燐化合物と、水素とからなる混合ガスを製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、ｉ層１２上にｎ層１３を形成させる。
次いで、ｎ層１３上に、真空蒸着法やスパッタ法などにより透明導電層１５を形成させる。
【００３０】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、炭素および水素を含む炭化水素と、水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、透明導電層１５上に第１のｐ層３を形成させる。
【００３１】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と、硼素および水素を含む硼素化合物と、水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第１のｐ層３上に第２のｐ層４を形成させる。
【００３２】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第２のｐ層４上にｉ層５を形成させる。
【００３３】
次いで、珪素および水素を含む珪素化合物と、燐および水素を含む燐化合物と、水素とからなる混合ガスを製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入する。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、ｉ層５上にｎ層６を形成させる。
【００３４】
次いで、ｎ層６上に、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕあるいはそれらの合金をイオンプレーティング法、スパッタ法あるいは真空蒸着法等により製膜して導電性薄膜８を形成させる。以上のようにして、光電変換素子２０を得ることができる。
【００３５】
上述した第２の実施形態例では、第１の光電変換層７と第２の光電変換層１４との間に透明導電層１５を設けたが、第１の光電変換層７と第２の光電変換層１４とが直接接してもよい。第１の光電変換層７と第２の光電変換層１４とが直接接していれば、プラズマＣＶＤ装置内で連続して第１の光電変換層と第２の光電変換層とを形成できるので、製造効率の低下を防止できる。
【００３６】
上述した第１の実施形態例および第２の実施形態例では、ｐ層として炭化珪素を主成分とする第１のｐ層３が形成されており、バンドギャップを大きくすることができるので、光電変換素子の開放電圧を高くすることができる。また、第１のｐ層３とｉ層５との間には、珪素を主成分とする第２のｐ層４が形成されており、第１のｐ層３とｉ層５との接合界面での損失を抑制しているので、光電変換素子の短絡電流と形状因子の低下が防止されている。このように、開放電圧が高くなっている上に、短絡電流と形状因子の低下が防止されているので、光電変換効率が向上する。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
図２のプラズマＣＶＤ装置１００を用いて、図１に示す光電変換素子１０を以下のようにして製造した。まず、酸化錫からなる透明導電膜２が形成されたガラス製の透光性基板１を基板ホルダ１０２に設置したのち、真空チャンバ１０１を真空ポンプにより吸引して内部を真空状態にした。
次いで、シランとアセチレンとジボランと水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入した。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、透光性基板１の透明導電膜２上に、厚さ３０ｎｍの第１のｐ層３を形成させた。
【００３８】
次いで、シランとジボランと水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入した。
次いで、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第１のｐ層３上に、厚さ５ｎｍの第２のｐ層４を形成させた。
次いで、シランと水素とからなる混合ガスを、製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入した。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、第２のｐ層４上にｉ層５を形成させた。
次いで、シランとフォスフィンと水素とからなる混合ガスを製膜ユニット１１１の整流板１０９から導入した。そして、電極部１０５に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これにより混合ガスを分解して、ｉ層５上にｎ層６を形成させた。
次いで、ｎ層６上に、スパッタ法によってアルミニウムからなる導電性薄膜８を形成させて、光電変換素子１０を得た。
【００３９】
（比較例１）
透明導電膜上に第１のｐ層を形成させず、透明導電膜上に厚さ３０ｎｍの第２のｐ層を直接形成させたこと以外は実施例１と同様にして光電変換素子を得た。この光電変換素子は図６に示す構造を有している。
【００４０】
実施例１および比較例１の光電変換素子の開放電圧、短絡電流、形状因子を測定した。また、光電変換素子に模擬太陽光（スペクトル：ＡＭ１．５、照射強度：１００ｍＷ／ｃｍ２　、照射温度：室温）を照射して光電変換効率を測定した。
比較例１の光電変換素子の開放電圧、短絡電流、形状因子、光電変換効率をそれぞれ１．００とした場合、実施例１の光電変換素子の開放電圧、短絡電流、形状因子、光電変換効率はそれぞれ、１．１２、１．００、１．００、１．１２であった。すなわち、短絡電流および形状因子が低下せずに、開放電圧が向上したので、光電変換効率が向上した。
【００４１】
（実施例２〜７、比較例２）
第１のｐ層３あるいは第２のｐ層４の膜厚を表１および表２に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして光電変換素子１０を得た。これらの光電変換素子１０について光電変換効率を測定した。なお、これらの光電変換効率についても比較例１を１．００として表す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
【表２】
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【００４４】
実施例１〜４をプロットして第１のｐ層の膜厚の影響について調べた。そのグラフを図４に示す。図４から、この製造条件では、厚さ５０ｎｍ以下で、第１のｐ層を有さない比較例１より光電変換効率が高くなることが判明した。
また、実施例１，５〜７および比較例２をプロットして第２のｐ層の膜厚の影響について調べた。そのグラフを図５に示す。図５から、この製造条件では、厚さ１０ｎｍ以下（除く０ｎｍ）で、第１のｐ層を有さない比較例１より光電変換効率が高くなり、厚さ０ｎｍの場合（第２のｐ層を有さない場合）には、比較例１より光電変換効率が大幅に低くなることが判明した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、珪素および炭素を主成分とし、さらに硼素を含む第１のｐ層によって、バンドギャップを大きくすることができ、光電変換素子の開放電圧を高くすることができる。また、珪素を主成分として含み、さらに硼素を含む第２のｐ層によって、第１のｐ層とｉ層との接合界面での損失が抑制されるので、光電変換素子の短絡電流と形状因子の低下が防止される。このように、開放電圧が高くなっている上に、短絡電流と形状因子の低下が防止されているので、光電変換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態例の光電変換素子の構造を示す断面模式図である。
【図２】本発明のシリコン太陽電池の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の構成図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態例の光電変換素子の構造を示す断面模式図である。
【図４】第１のｐ層の膜厚と光電変換効率との関係を示すグラフである。
【図５】第２のｐ層の膜厚と光電変換効率との関係を示すグラフである。
【図６】従来のシングル型光電変換素子の構造を示す断面模式図である。
【図７】従来のタンデム型光電変換素子の構造を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１　透光性基板
２　透明導電膜
３　第１のｐ層
４　第２のｐ層
５　ｉ層
６　ｎ層
７　第１の光電変換層
８　導電性薄膜
１０　光電変換素子
１４　第２の光電変換層
１５　透明導電層
２０　光電変換素子
【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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