(57)【要約】【課題】  光電変換効率をさらに向上させることができる太陽電池を提供すること。【解決手段】  本発明の太陽電池は、それぞれ微結晶シリコンからなる第１導電型層７ａ、ｉ型層７ｂ、及び第２導電型層７ｃをこの順に重ねて有する光電変換層を備え、ｉ型層７ｂと第２導電型層７ｃとの間に、微結晶シリコンからなり、かつ、その結晶化率がｉ型層７ｃよりも低い緩衝層１３を備える。  本発明によれば、ｉ型層７ｂと第２導電型層７ｃとの間の界面準位が減少する。その結果、光電変換効率が向上する。  また、緩衝層１３が微結晶半導体からなるので、緩衝層１３が非晶質半導体などからなる場合よりも、緩衝層１３にかかる電界が小さい。そのため、ｉ型層７ｂに強い内部電界がかかり、その結果、ｉ型層７ｂでのキャリアの再結合が減少し、光電変換効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有する光電変換層を備え、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備える太陽電池。
【請求項２】
半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、微結晶半導体からなる緩衝層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有する光電変換層を備え、緩衝層は、その結晶化率がｉ型層よりも低くなる条件で形成される太陽電池。
【請求項３】
ｉ型層は、その結晶化率が４〜１０である請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
緩衝層は、その膜厚が０．０２〜０．２μｍである請求項１〜３の何れか１つに記載の太陽電池。
【請求項５】
緩衝層及びｉ型層は、水素で希釈されたシリコン含有ガスを用いて形成され、緩衝層は、ｉ型層よりも、シリコン含有ガスの水素希釈率が低い条件で形成される請求項１〜４の何れか１つに記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、主要なエネルギー源として使用されている石油等の化石燃料は、将来の需給が懸念され、かつ地球温暖化現象の原因となる二酸化炭素排出の問題を有している。そこで、この石油等の化石燃料の代替となるエネルギー源として太陽電池が注目されている。
【０００３】
太陽電池は、光エネルギーを電力に変換する半導体光電変換層としてｐｎ接合を用いており、このｐｎ接合を構成する半導体材料として、一般的にシリコンが用いられる。
【０００４】
このシリコンを用いた薄膜太陽電池では、光電変換効率の面では、単結晶シリコンを用いることが好ましいが、より大面積化、低コスト化を実現するために、非晶質シリコン材料を光電変換層とした薄膜太陽電池も一部実用化されている。一方、さらなる特性の安定化や高効率化のために、微結晶シリコン材料を光電変換層として適用した薄膜太陽電池が検討されてきている。この微結晶シリコンは、非晶質シリコン同様、プラズマＣＶＤ法による薄膜形成が可能である。
【０００５】
薄膜シリコンのプラズマＣＶＤ法による一般的な形成方法としては、シランガスを水素で１０倍以上に希釈した原料ガスを使用して形成する方法がある。この原料ガスを用いて堆積していくと、微結晶シリコン膜が得られ、水素希釈率を増加させることで結晶化率を増加させることができる。なお、水素希釈率を一定に保ってシリコン膜を体積していく場合には、一般的に膜厚の増加と共に結晶化率が大きくなることが知られている。
【０００６】
なお、微結晶シリコン膜とは、結晶シリコンと非晶質シリコンとが混在して構成された薄膜である。
【０００７】
現状の微結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は、単結晶シリコン太陽電池の光電変換効率２０％よりも低く、１０％程度であり、１μｍ程度の微結晶シリコン太陽電池では非晶質シリコン太陽電池の光電変換効率と同等レベルの７〜８％程度である。
【０００８】
近年、微結晶シリコン太陽電池の光電変換効率を向上させることが強く望まれている。
【０００９】
そのための方法の１つとして、ｉ型微結晶シリコン層と導電型層（例えばｎ型微結晶シリコン層）との間に非晶質シリコンからなる界面層を挿入する方法が知られている（例えば特許文献１を参照。）。この方法では、界面層が存在することにより、導電型層からｉ型微結晶シリコン層内への不純物拡散が低減され、光電変換効率が向上する。
【特許文献１】特開２００２−３４３９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記方法でも光電変換効率を十分に向上させることができず、光電変換効率のさらなる向上が望まれている。
【００１１】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、光電変換効率をさらに向上させることができる太陽電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の太陽電池は、半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有する光電変換層を備え、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備える。
【００１３】
本発明は、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備えることを特徴とし、これにより、光電変換効率が向上する。
【００１４】
緩衝層を設けることにより、光電変換効率が向上する作用は、次のように説明される。
【００１５】
緩衝層がない場合、ｉ型層と第２導電型層とは直接接触する。ｉ型層は、結晶半導体と非晶質半導体とが混在した微結晶半導体からなる。ｉ型層のうち、結晶半導体部分は、第２導電型層と接触して、界面準位を生じさせる。一方、ｉ型層のうち、非晶質半導体部分は、第２導電型層と接触しても、その界面で欠陥があまり発生せず、界面準位を生じさせにくい。
【００１６】
本発明では、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなる緩衝層が形成される。この緩衝層は、結晶化率がｉ型層よりも小さい。すなわち、この緩衝層では、結晶半導体部分の割合が、ｉ型層よりも小さい。すなわち、界面準位をよく生じさせる部分の割合が小さい。従って、本発明によれば、界面準位が少なくなる。界面準位が少なくなるので、キャリアの再結合が減少し、光電変換効率が向上する。
【００１７】
緩衝層を形成する「微結晶半導体」には、全体が非晶質半導体からなるものを含まない。緩衝層の全体が非晶質半導体からなる場合、緩衝層にかかる電界が大きくなり、ｉ型層にかかる内部電界が小さくなるという問題が生じ得るが、本発明では、そのような問題は生じない。本発明では、緩衝層の少なくとも一部は、結晶半導体からなり、そのため、緩衝層にかかる電界が小さくなり、ｉ型層にかかる内部電界が大きくなる。その結果、ｉ型層でのキャリアの再結合が減少し、光電変換効率が向上する。
【００１８】
以上の内容をエネルギーバンド図（図４〜図６）を用いて説明する。図４〜図６は、発明の理解のためにのみ用いられる参考図であって、本発明の範囲を限定するものではない。各図において、（ａ）は、断面図であり、（ｂ）は、エネルギーバンド図である。
【００１９】
図４は、緩衝層を有さない、従来例１に係る太陽電池である。この太陽電池は、第１導電型層５１、ｉ型層５３、及び第２導電型層５７をこの順に積層して構成された光電変換層を備える。第１導電型層５１とｉ型層５３との間の界面、及びｉ型層５３と第２導電型層５７との間の界面には、それぞれ界面準位５９、６１が形成されている。ここで、ｉ型層５３は、左側から右側に向かって形成されるものとする。ｉ型層の結晶化率は、最初は小さく、膜厚が厚くなるにつれて大きくなる。上述の通り、結晶化率が高い場合ほど、欠陥準位の数が増加するので、左側の界面の界面準位５９の数は、右側の界面の界面準位６１の数よりも少ない。ｉ型層５３では、キャリアとなる電子６３及び正孔６５が発生し、それぞれ、第１導電型層５１及び第２導電型層５７に向かう。
【００２０】
図５は、本発明の太陽電池である。図４との違いは、ｉ型層５３と第２導電型層５７との間に緩衝層５５が形成されていることである。注目すべき点は、緩衝層５５が形成されたことにより、界面準位６１の数が減少している点である。その理由は、上述の通りである。
【００２１】
図６は、非晶質半導体からなる緩衝層６７を有する、従来例２に係る太陽電池である。緩衝層６７が非晶質半導体からなるため、緩衝層６７に大きい電界がかかる。そのため、図６（ｂ）から分かるように、ｉ型層５３での内部電界が小さくなる。その結果、ｉ型層５３でのキャリアの再結合確率が大きくなり、光電変換効率が小さくなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ｉ型層と第２導電型層との間の界面準位が減少する。その結果、光電変換効率が向上する。
【００２３】
また、緩衝層が微結晶半導体からなるので、緩衝層が非晶質半導体などからなる場合よりも、緩衝層にかかる電界が小さい。そのため、ｉ型層に強い内部電界がかかり、その結果、ｉ型層でのキャリアの再結合が減少し、光電変換効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の太陽電池は、半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有する光電変換層を備え、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備える。
【００２５】
本発明の太陽電池は、具体的には、例えば、以下の態様で実施される。
【００２６】
１．スーパーストレート型構造
本発明の第１の実施形態に係る太陽電池は、透光性基板上に、透明導電層、上記の光電変換層、及び裏面電極をこの順で重ねて備える。光電変換層と裏面電極との間に、裏面反射層を備えてもよい。
【００２７】
１−１．透光性基板
透光性基板には、ガラス板、透光性樹脂（ポリイミド、ポリビニル、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、又はテフロン（登録商標）など）、若しくはセラミックス、又はこれらが積層されたものなどが好適に用いられるが、光透過性が高く太陽電池全体を支持、補強するものであれば特に限定されない。透光性基板は、２００℃程度の耐熱性を有するものであることが好ましい。透光性基板は、好ましくは、厚さが０．１〜１０ｍｍである。また、透光性基板は、その表面に凹凸を備えてもよい。また、透光性基板には、絶縁膜、導電膜、バッファ層等が積層されていてもよいし、あるいはこれらを組み合わせた複合層が積層されていてもよい。
【００２８】
１−２．透明導電層
透明導電層は透明導電性の材料からなり、例えば、ＩＴＯ、酸化錫、および酸化亜鉛、ＩｎＯ3等の透明導電性膜を単層または積層させたものを用いることができる。透明導電層は、耐プラズマ性を向上させるために酸化亜鉛で形成することが好ましい。
【００２９】
透明導電層は電極としての役割を担っているので、電気伝導性が高い方が好ましく、微量の不純物を添加することで電気伝導性を向上させたものを用いることもできる。この不純物としては、ガリウムやアルミニウム等のＩＩＩ族元素等があり、その濃度は、５×１０20〜５×１０21個／ｃｍ3であることが好ましい。
【００３０】
透明導電層の製造方法としては、真空蒸着法、ＥＢ蒸着法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、ゾルゲル法、電析法等を用いて形成することができる。透明導電層は、透過率や抵抗率を制御し易くするためにスパッタリング法で形成することが好ましい。
【００３１】
また、上記透明導電層の表面に凹凸形状が形成されていることが望ましい。該凹凸によって、透光性基板側から入射した入射光を散乱・屈折させて光路長を伸ばすことができるので、光電変換層内での光閉じ込め効果が高まり短絡電流の向上が期待できる。
【００３２】
１−３．光電変換層
光電変換層は、半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有する。また、光電変換層は、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備える。
言い換えると、光電変換層は、半導体からなる第１導電型層、微結晶半導体からなるｉ型層、微結晶半導体からなる緩衝層、及び半導体からなる第２導電型層をこの順に重ねて有し、緩衝層は、その結晶化率がｉ型層よりも低くなる条件で形成される。
【００３３】
１−３−１．第１導電型層、及び第２導電型層
第１導電型層、及び第２導電型層は、それぞれｎ型、及びｐ型、又はこの逆の導電型の半導体からなる層である。各層は、好ましくは、非単結晶（単結晶以外、例えば、多結晶、微結晶、又は非晶質）半導体からなり、さらに好ましくは、微結晶半導体からなり、さらに好ましくは、微結晶シリコンからなる。各層は、それぞれの膜厚が、好ましくは、１〜１００ｎｍ程度である。各層は、炭素が添加されたＳｉxＣ1-x、ゲルマニウムが添加されたＳｉxＧｅ1-xからなってもよい。
【００３４】
各層は、ＲＦからＶＨＦの周波数帯の高周波によるＣＶＤ法や、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、あるいはこれらを組み合わせたＣＶＤ法などを用いて形成することができる。例えば、プラズマＣＶＤ法を用いる場合には、その条件は、周波数１０〜２００ＭＨｚ程度、パワー密度１０ｍＷ／ｃｍ2〜１Ｗ／ｃｍ2程度、チャンバー内圧力０．１〜２０Ｔｏｒｒ程度、基板温度は室温〜６００℃程度等である。
【００３５】
なお、この際に使用されるシリコン含有ガスは、例えば、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、ＳｉＦ4、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4等が挙げられ、希釈ガスであるＨ2ガスとともに用いられる。シリコン含有ガスと希釈ガスとの混合比は、一定であってもよいし、あるいは変化させながら形成してもよく、例えば、容量比で１：１〜１：１００程度とする。
【００３６】
なお、ｐ型の半導体層はドーピングガスとして、任意にＩＩＩ族元素を含有するガスである、例えば、Ｂ2Ｈ6等を混合し、ｎ型の半導体層は、ドーパントガスとして、例えば、ＰＨ3等のＶ族元素を含むガスを混合することで形成することができる。ドーパントとなる不純物濃度は、１０18〜１０20個／ｃｍ3程度であることが好ましい。
【００３７】
各層の結晶化率は、シリコン含有ガスと、希釈ガスである水素ガスとの混合比、投入電力、成膜圧力などの成膜パラメータに依存する。例えば、水素ガスの混合割合を上下させると、結晶化率もそれに従って上下する。
【００３８】
ここで、結晶化率Ｉｃ／Ｉａは、（１）測定対象となる層を露出させ、（２）その層の表面にアルゴンイオンレーザー（５１４．５ｎｍ）を約１０ｍＷで照射し、（３）そのラマン散乱スペクトルを測定して得られた、５２０ｃｍ-1付近にある結晶半導体のピーク高さをＩｃ、４８０ｃｍ-1付近にある非晶質半導体のピーク高さをＩａとし、（４）ＩｃとＩａのそれぞれのピーク強度比Ｉｃ／Ｉａを求める工程を備える方法によって、求めることができる。なお、結晶化率は、微結晶半導体層に含まれる結晶半導体部分の体積分率と正の相関がある。
測定対象となる層は、その上層を斜め研磨法などで除去することにより、露出させることができる。
【００３９】
１−３−２．ｉ型層
ｉ型層は、実質的に真性な微結晶半導体からなり、好ましくは、微結晶シリコンからなる。ｉ型層は、その膜厚が、好ましくは、１〜５μｍ程度である。ｉ型層は、炭素が添加されたＳｉxＣ1-x、ゲルマニウムが添加されたＳｉxＧｅ1-xからなってもよい。
【００４０】
ｉ型層は、上記１−３−１と同様の方法で形成することができ、また、結晶化率を制御することができる。ｉ型層は、その結晶化率が２〜１２であることが好ましく、４〜１０であることがさらに好ましい。結晶化率が２〜１２の範囲内では、緩衝層の効果が得られ、かつ、i型層に存在する欠陥準位の数を小さくできることから、高い光電変換効率を得られるためである。また、ｉ型層の結晶化率とは、ｉ型層のうち、緩衝層の近傍部分の結晶化率を意味する。
【００４１】
１−３−３．緩衝層
光電変換層は、ｉ型層と第２導電型層との間に、微結晶半導体からなり、かつ、その結晶化率がｉ型層よりも低い緩衝層を備える。
【００４２】
緩衝層は、微結晶半導体からなる。ここでいう「微結晶半導体」には、緩衝層と第２導電型層との間の界面において、緩衝層の全面が非晶質からなる場合は、好ましくは、含まれない。この場合、緩衝層にかかる電界が大きくなるからである。緩衝層と第２導電型層との間の界面近傍に緩衝層の全面が非晶質からなる層が形成される場合、その層の厚さは、好ましくは、０．１μｍ以下であり、さらに好ましくは、０．０５μｍ以下であり、さらに好ましくは、０．０２μｍ以下である。緩衝層は、好ましくは、微結晶シリコンからなる。緩衝層は、炭素が添加されたＳｉxＣ1-x、ゲルマニウムが添加されたＳｉxＧｅ1-xからなってもよい。緩衝層は、その膜厚が０．０２〜０．２μｍであることが好ましい。なぜなら、０．０２μｍより小さい場合、結晶化率の制御が困難となるからであり、０．２μｍより大きい場合、結晶化率が悪くなりすぎ、緩衝層にかかる電界が大きくなりすぎる場合があるからである。
【００４３】
緩衝層は、上記１−３−１と同様の方法で形成することができ、また、結晶化率を制御することができる。また、緩衝層及びｉ型層は、水素で希釈されたシリコン含有ガスを用いて形成され、緩衝層は、ｉ型層よりも、シリコン含有ガスの水素希釈率が低い条件で形成されることが好ましい。これにより、緩衝層の結晶化率を容易に低下させることができるからである。
【００４４】
１−４．裏面反射層
光電変換層上に、好ましくは、裏面反射層を形成する。裏面反射層は、マグネトロンスパッタリング法などにより、ＳｎＯ2、ＩｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＴＯなどの透明導電材料を用いて形成する。裏面反射層は、その膜厚が、好ましくは、５０ｎｍ程度である。
【００４５】
１−５．裏面電極
光電変換層上に、又は裏面反射層上に、裏面電極を形成する。裏面電極は、スパッタ法や真空蒸着法などにより、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｍｏなどの材料を用いて、金属膜の単層、あるいは複数の金属膜を積層してなる。裏面電極は、その膜厚が、好ましくは、０．１〜１μｍ程度である。
【００４６】
２．サブストレート型構造
本発明の第２の実施形態に係る太陽電池は、金属からなる基板上に、又は表面を金属で被覆した基板上に、上記の光電変換層、透明導電層をこの順で重ねて備える。また、透明導電層上にグリッド電極が形成されていてもよい。
【００４７】
２−１．基板
基板には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウムなどの金属などの基板を用いることができる。また、基板には、ガラス、耐熱性の高分子フィルム（ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、又はテフロン（登録商標）など）、セラミックスなどを、金属で被覆したものを用いてもよい。また、基板には、これらを積層したものを用いてもよい。
【００４８】
基板は、２００℃程度の耐熱性を有するものであることが好ましい。基板は、好ましくは、厚さが０．１〜１０ｍｍである。また、基板は、その表面に凹凸を備えてもよい。また、基板には、絶縁膜、導電膜、バッファ層等が積層されていてもよいし、あるいはこれらを組み合わせた複合層が積層されていてもよい。
【００４９】
２−２．光電変換層
基板上に光電変換層を形成する。光電変換層の構成、製造方法などは、１−３で述べたものものと同様である。
【００５０】
２−３．透明導電層
光電変換層上に、透明導電層を形成する。透明導電層の構成、製造方法などは、１−２で述べたものと同様である。
【００５１】
２−４．グリッド電極
透明導電層上に、好ましくは、グリッド電極を形成する。グリッド電極の構成、製造方法などは、公知のものを用いることができる。
【００５２】
３．その他
本明細書において、「基板上に」という語句には、「保護膜、又は絶縁膜などを介して基板上に」という場合なども含まれる。その他の「膜上に」、「層上に」などという語句についても同様である。
【実施例１】
【００５３】
１．構造
図１は、本発明の実施例１に係る太陽電池１の構造を示す断面図である。本実施例に係る太陽電池１は、ガラスからなる透光性基板３上に、酸化亜鉛からなる透明導電層５、光電変換層７、酸化亜鉛からなる裏面反射層９、及び銀からなる裏面電極１１をこの順で重ねて備える。
【００５４】
また、光電変換層７は、それぞれ微結晶シリコンからなるｐ型層７ａ、ｉ型層７ｂ、及びｎ型層７ｃをこの順に重ねて備え、ｉ型層７ｂとｎ型層７ｃとの間に、微結晶シリコンからなり、かつ、その結晶化率がｉ型層７ｂよりも低い緩衝層１３を備える。
【００５５】
２．製造方法
太陽電池１は、以下の工程で製造される。
【００５６】
まず、ガラスからなる透光性基板３上に、酸化亜鉛からなる透明導電層５を厚さ８００ｎｍで形成する。次に、透明導電層５の表面を酢酸水溶液でエッチングして凹凸を形成する。
【００５７】
次に、得られた基板上に、高周波プラズマＣＶＤ法により、それぞれ微結晶シリコンからなる、厚さ３０ｎｍのｐ型層７ａ、厚さ１．９μｍのｉ型層７ｂ、厚さ０．１μｍの緩衝層１３、厚さ３０ｎｍのｎ型層７ｃをこの順に積層し、光電変換層７を形成する。
【００５８】
ｐ型層７ａを形成するときは、ＳｉＨ4ガスを流量比で１００倍のＨ2ガスにより希釈したものを原料ガス（水素希釈率１００倍）として用いる。また、原料ガスに、０．１％のＢ2Ｈ6ガスを添加する。
【００５９】
ｉ型層７ｂを形成するときは、ＳｉＨ4ガスを流量比で７０倍のＨ2ガスにより希釈したものを原料ガスとして用いる。
【００６０】
緩衝層１３を形成するときは、ＳｉＨ4ガスを流量比で５０倍のＨ2ガスにより希釈したものを原料ガスとして用いる。すなわち、緩衝層１３は、ｉ型層７ｂよりも、原料ガスの水素希釈率が低い条件で形成される。
【００６１】
ｎ型層７ｃを形成するときは、ＳｉＨ4ガスを流量比で５０倍のＨ2ガスにより希釈したものを原料ガスとして用いる。また、原料ガスに、０．０１％のＰＨ3ガスを添加する。
【００６２】
次に、マグネトロンスパッタリング法により、厚さ５０ｎｍで、酸化亜鉛からなる裏面反射層９を形成する。次に、電子ビーム蒸着法により、厚さ５００ｎｍで銀からなる裏面電極１１を形成し、スーパーストレート型構造で単接合型の太陽電池１の製造を完了する。
【００６３】
３．試験結果
上記製造方法を用いて、本実施例に係る太陽電池の製造を行った。得られた各太陽電池について、ｉ型層７ｂ及び緩衝層１３を合わせた膜厚と、その結晶化率との関係を調べた。結晶化率の測定方法は、１−３−１で述べた通りである。その結果を図２に示す。
【００６４】
図２によると、ｉ型層７ｂの膜厚が厚くなるにつれて、ｉ型層７ｂの結晶化率が大きくなっていることが分かる。図中点線部から緩衝層１３が始まり、緩衝層１３では、結晶化率が急速に小さくなっていることが分かる。
【００６５】
従来の太陽電池には、緩衝層１３がないので、結晶化率が小さくなることもない。そのため、ｉ型層７ｂとその上に形成されるｎ型層７ｃとの間には、多くの界面準位が発生し、光電変換効率を低下させる原因となっている。
【００６６】
本実施例は、緩衝層１３を備えているので、結晶化率が低下した状態で、ｎ型層７ｃと接する。そのため、界面準位が減少し、光電変換効率が向上する。
【実施例２】
【００６７】
実施例２は、実施例１と類似しているが、実施例２では、水素希釈率を３５、４０、４５、５０、５５、６０倍とした点が異なっている。
【００６８】
また、比較例として、水素希釈率を７０倍としたもの、すなわち、ｉ型層７ｂを形成するときと水素希釈率を同じにしたものも製造した。
【００６９】
得られた各太陽電池について、光電変換効率などの測定を行った。測定は、スペクトルＡＭ１．５、光強度１００ｍＷ／ｃｍ2の光を照射できるソーラーシミュレーターを用い、試料の温度を２５℃に保持して行った。この太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。測定された太陽電池特性を表１に示す。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
表１によると、水素希釈率が４５〜５５倍の場合に、比較例に比べて、変換効率が向上したことが分かる。水素希釈率が４５倍より小さい場合（３５倍、４０倍）には、変換効率が実質的に向上しなかった。その理由は、この場合、緩衝層１３とｎ型層７ｃとの間の界面において、緩衝層１３の全面が非晶質になり、その結果、緩衝層１３にかかる電界が大きくなり、ｉ型層７ｂにかかる電界が小さくなったためであると考えられる。なお、結晶化率には、測定対象の層の表面の結晶状態のみならず、層内部の結晶状態もいくらかは反映されるので、緩衝層１３の表面（緩衝層１３とｎ型層７ｃとの間の界面における緩衝層１３の表面）が完全に非晶質となっている場合であっても、結晶化率は、０とはならない場合がある。従って、水素希釈率が３５倍、４０倍の場合の結晶化率がそれぞれ２．５、２．６となっていることは、緩衝層１３の表面が非晶質となっていないことを意味するものではない。また、水素希釈率が６０倍の場合には、結晶化率が低下せず、変換効率が実質的に向上しなかったことが分かる。
【実施例３】
【００７２】
実施例３は、実施例１と類似しているが、実施例３では、緩衝層１３の膜厚を０．０２〜０．３μｍの間で変化させた点が異なっている。
【００７３】
実施例１と同様の製造方法を用いて、緩衝層１３の膜厚を０．０２、０．０５、０．１５、０．２、０．３としたものをそれぞれ製造した。得られた各太陽電池について、光電変換効率などの測定を行った。測定方法などは、上記したものと同様である。その結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】
2005244071.tif 000004
【００７５】
表２によると、緩衝層１３の膜厚が、０．０２〜０．２μｍである場合に、変換効率が特に大きくなっていることが分かる。緩衝層１３の膜厚が、０．２μｍよりも大きい場合（膜厚０．３μｍ）、変換効率は小さな値となった。その理由は、この場合、緩衝層１３とｎ型層７ｃとの間の界面において、緩衝層１３の全面が非晶質になり、その結果、緩衝層１３にかかる電界が大きくなり、ｉ型層７ｂにかかる電界が小さくなったためであると考えられる。
【実施例４】
【００７６】
次に、高い光電変換効率を得るための、緩衝層１３の膜厚と、原料ガスの水素希釈率との関係を調べた。その結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
2005244071.tif 000005
【００７８】
表３によると、緩衝層１３の膜厚が薄いとき（０．０２μｍ）には、原料ガスの水素希釈率を小さくし、緩衝層１３の結晶化率を急速に低下させると高い光電変換効率が得られることが分かる。また、緩衝層１３の膜厚が厚いとき（０．３μｍ）には、原料ガスの水素希釈率を大きくし、緩衝層１３の非晶質部分の割合が増加するのを抑えると、高い光電変換効率が得られることが分かる。
【実施例５】
【００７９】
実施例５は、実施例１と類似しているが、実施例５では、ｉ型層７ｂを形成する際の水素希釈率を変えることにより、ｉ型層７ｂの結晶化率を変えた点が異なっている。
【００８０】
得られた各太陽電池について、光電変換効率などの測定を行った。測定方法などは、上記したものと同様である。その結果を図３に示す。符号２１は、本発明に係る太陽電池についての結果を示し、符号２３は、従来の太陽電池についての結果を示す。
【００８１】
図３によると、ほぼ全て領域において、本発明の太陽電池の方が光電変換効率が高くなっていることが分かる。また、結晶化率が２〜１２程度のときに、特に高い光電変換効率が得られ、結晶化率が４〜１０程度のときに、さらに高い光電変換効率が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例１に係る太陽電池の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る、ｉ型層＋緩衝層の膜厚と、結晶化率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例５に係る、ｉ型層の結晶化率と光電変換効率との関係を示すグラフである。
【図４】従来例１に係る太陽電池について、（ａ）その断面図、（ｂ）そのエネルギーバンド図である。
【図５】本発明に係る太陽電池について、（ａ）その断面図、（ｂ）そのエネルギーバンド図である。
【図６】従来例２に係る太陽電池について、（ａ）その断面図、（ｂ）そのエネルギーバンド図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  太陽電池
３  透光性基板
５  透明導電層
７  光電変換層
７ａ  ｐ型層
７ｂ  ｉ型層
７ｃ  ｎ型層
９  裏面反射層
１１  裏面電極
１３  緩衝層
２１  本発明に係る太陽電池についての結果
２３  従来の太陽電池についての結果
５１  第１導電型層
５３  ｉ型層
５５  緩衝層
５７  第２導電型層
５９，６１  界面準位
６３  電子
６５  正孔
６７  緩衝層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005244071.tif 000009
【図５】
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【図６】
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