(57)【要約】【課題】製造工程を従来よりも簡素化することが可能なアモルファスカーボン半導体及びその製造方法、並びに、このアモルファスカーボン半導体を用いた光電変換素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】気体に高周波を照射することにより生成したラジカル及び加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する工程と、真空成膜室へと供給されたラジカル及びフラーレンを反応させる過程を経てアモルファスカーボン半導体を成膜する工程と、を有するアモルファスカーボン半導体の製造方法及び光電変換素子の製造方法、フラーレンの構造を壊すことにより生成されたフラーレン由来の物質とフラーレンとが含まれるアモルファスカーボン半導体、並びに、該アモルファスカーボン半導体をｐ層に用いた光電変換素子とする。【選択図】図１
2012044079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体に高周波を照射することにより生成したラジカル、及び、加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する供給工程と、
前記真空成膜室へと供給された前記ラジカル及び前記フラーレンを反応させる過程を経て、アモルファスカーボン半導体を成膜する成膜工程と、
を有することを特徴とする、アモルファスカーボン半導体の製造方法。
【請求項２】
気体に高周波を照射することにより生成したラジカル、及び、加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する供給工程と、
前記真空成膜室へと供給された前記ラジカル及び前記フラーレンを反応させる過程を経て、ｐ型アモルファスカーボン半導体を成膜する成膜工程と、
を有することを特徴とする、光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
フラーレンの構造を壊すことにより生成されたフラーレン由来の物質、及び、フラーレンが含まれることを特徴とする、アモルファスカーボン半導体。
【請求項４】
請求項３に記載のアモルファスカーボン半導体をｐ層に用いていることを特徴とする、光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスカーボン半導体及びその製造方法、並びに、アモルファスカーボン半導体を用いた光電変換素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、様々な種類の太陽電池に関する研究が、盛んに進められている。現在、実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。
【０００３】
アモルファスカーボン半導体（以下において、「アモルファスカーボン膜」ということがある。）は、バンドギャップを広範囲に変化させることが可能であることから、新規太陽電池材料として注目されている。しかし、現状のアモルファスカーボン膜は、アモルファスシリコン等の従来太陽電池材料と比較して構造が複雑であるため、構造を制御することが難しく、半導体特性を制御することは困難である。
【０００４】
このようなアモルファスカーボン膜に関する技術として、例えば特許文献１には、アモルファスカーボン膜を成長させるための原料ガスに高周波（マイクロ波）を照射して該原料ガスのプラズマを生成し、基材上にアモルファスカーボン膜を形成する工程を含み、高周波（マイクロ波）の出力強度を周期的に変化させつつ高周波（マイクロ波）を原料ガスに照射することを特徴とする、アモルファスカーボン膜の製造方法が開示されている。そして、特許文献１には、原料ガスとして、炭化水素ガス、窒素ガス、及び、アルゴンガス等を用いる旨、記載されている。また、特許文献２には、π結合を持ち、５員環、６員環、７員環のうち少なくともいずれかを含む多環炭素の集合体と、多環炭素に結合した水素及び／又は窒素と、から成り、水素及び／又は窒素の含有量が５〜２０重量％である半導体カーボン膜が開示されている。そして、特許文献２には、５員環を含む多環炭素としてフラーレン等が例示されている。また、特許文献３には、バック電極と、ｎ型半導体層と、フラーレン又はカーボンナノチューブからなるナノカーボン分子層と、アモルファスカーボン層であるｐ型半導体層と、表面電極とを順次積層してなる炭素系光電素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９１３２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３１８１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２０９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術によれば、所望のバンドギャップを有するアモルファスカーボン膜を製造することが可能になると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、照射する高周波（マイクロ波）の出力強度を周期的に変化させる必要があるため、製造工程が複雑化しやすいという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術を用いると、成膜時の温度が高温化しやすいため、製造時に使用されるエネルギーが増大しやすいという問題があった。また、特許文献３に開示されている技術のように、フラーレンの最表面にレーザー光を照射してアモルファスカーボン層を形成すると、深さ方向の均一性を確保することが難しいという問題があった。また、特許文献３に開示されている技術で用いているレーザー光の照射系は小さいため、大面積基板への対応が難しく、スキャン機構を追加する必要があるという問題もあった。
【０００７】
そこで本発明は、製造工程を従来よりも簡素化することが可能なアモルファスカーボン半導体及びその製造方法、並びに、このアモルファスカーボン半導体を用いた光電変換素子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、気体に高周波（ラジオ波）を照射することにより生成したラジカル、及び、加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する供給工程と、真空成膜室へと供給されたラジカル及びフラーレンを反応させる過程を経て、アモルファスカーボン半導体を成膜する成膜工程と、を有することを特徴とする、アモルファスカーボン半導体の製造方法である。
【０００９】
本発明において、「ラジカル」は、例えば、窒素ガスに高周波（ラジオ波）を照射することにより生成した窒素ラジカルを用いることができ、このほか、アルゴンラジカルやヘリウムラジカル、酸素ラジカル、ネオンラジカル、水素ラジカル等を用いることも可能である。また、本発明において、「フラーレン」は、Ｃ６０のほか、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９６、Ｃ２４０、Ｃ５４０等の公知のフラーレンを適宜用いることができる。また、本発明において、「真空成膜室」は、アモルファスカーボン半導体を成膜し得る真空度の空間であれば良く、真空成膜室の真空度は、例えば、１×１０−５Ｐａ以上１×１０−４Ｐａ以下とすることができる。また、本発明において、「アモルファスカーボン半導体」とは、物質全体として見た時にアモルファスとしての特性を有するカーボン半導体をいい、その一部に結晶性の物質を含有していても良い。
【００１０】
本発明の第２の態様は、気体に高周波（ラジオ波）を照射することにより生成したラジカル、及び、加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する供給工程と、真空成膜室へと供給されたラジカル及びフラーレンを反応させる過程を経て、ｐ型アモルファスカーボン半導体を成膜する成膜工程と、を有することを特徴とする、光電変換素子の製造方法である。
【００１１】
本発明において、「ｐ型アモルファスカーボン半導体」とは、ｐ型の半導体として機能する、アモルファスカーボン半導体をいう。本発明の光電変換素子の製造方法は、上記供給工程及び成膜工程を有していれば良く、光電変換素子に含まれる他の構成要素（例えば、ｎ層、ｉ層、表面電極、裏面電極等）は、公知の方法によって製造することができる。なお、本発明における「光電変換素子」には、太陽電池のほか、光検出素子等も含まれる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、フラーレンの構造を壊すことにより生成されたフラーレン由来の物質、及び、フラーレンが含まれることを特徴とする、アモルファスカーボン半導体である。
【００１３】
本発明の第４の態様は、上記本発明の第３の態様にかかるアモルファスカーボン半導体をｐ層に用いていることを特徴とする、光電変換素子である。
【００１４】
本発明の光電変換素子は、本発明の第３の態様にかかるアモルファスカーボン半導体をｐ層に用いていれば良く、その他の構成要素（例えば、ｎ層、ｉ層、表面電極、裏面電極等）は、公知の形態とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様では、ラジカルとフラーレンとを反応させ、フラーレンの構造を壊すことにより発生させた、フラーレン由来のアモルファス化したカーボンを堆積させることにより、アモルファスカーボン半導体を成膜する。例えばフラーレンとしてＣ６０を用いた場合、Ｃ６０自体はｎ型半導体としての機能を有するが、Ｃ６０の構造を壊して発生させた、Ｃ６０由来のカーボンを堆積させることにより作製したアモルファスカーボン半導体は、ｐ型半導体としての機能を有する。ラジカルを用いて製造する本発明の第１の態様では、ラジカルを発生させる高周波（ラジオ波）の出力を周期的に変化させる必要がないので、製造工程を簡略化することができる。したがって、本発明の第１の態様によれば、製造工程を簡略化することが可能な、アモルファスカーボン半導体の製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明の第２の態様では、上記本発明の第１の態様と同様の方法で、ｐ型アモルファスカーボン半導体を成膜する。上述のように、本発明の第１の態様によれば、アモルファスカーボン半導体の製造工程を簡略化することが可能であり、こうして製造されるアモルファスカーボン半導体はｐ型半導体としての機能を有する。本発明の第１の態様と同様の方法でｐ型アモルファスカーボン半導体を成膜することにより、ｐ型アモルファスカーボン半導体の製造工程を簡略化することが可能になるので、本発明の第２の態様によれば、製造工程を簡略化することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の第３の態様にかかるアモルファスカーボン半導体は、例えば、上記本発明の第１の態様で製造することができる。したがって、本発明の第３の態様によれば、簡略化した製造工程によって製造することが可能な、アモルファスカーボン半導体を提供することができる。さらに、本発明の第３の態様にかかるアモルファスカーボン半導体には、電子の良導体であるフラーレンが含まれているので、本発明の第３の態様によれば、電子伝導抵抗を低減し得る、アモルファスカーボン半導体を提供することも可能になる。
【００１８】
本発明の第４の態様にかかる光電変換素子は、例えば、上記本発明の第２の態様で製造することができる。したがって、本発明の第４の態様によれば、簡略化した製造工程によって製造することが可能な、光電変換素子を提供することができる。さらに、電子の良導体であるフラーレンを含むアモルファスカーボン半導体をｐ層に用いているので、本発明の第４の態様によれば、電子伝導抵抗を低減し得る、光電変換素子を提供することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】アモルファスカーボン半導体の製造方法を説明するフローチャートである。
【図２】アモルファスカーボン半導体を作製する際に用いられる装置を説明する図である。
【図３】光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】光電変換素子を説明する図である。
【図５】太陽電池のＩＶ特性を示す図である。
【図６】太陽電池の分光感度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明のアモルファスカーボン半導体の製造方法を説明するフローチャートである。図１に示すように、本発明のアモルファスカーボン半導体の製造方法は、供給工程（Ｓ１１）及び成膜工程（Ｓ１２）を有し、供給工程及び成膜工程を経て、アモルファスカーボン半導体を製造する。
【００２２】
図２は、本発明のアモルファスカーボン半導体の製造方法で用いられる装置を示す図である。図２に示した装置９は、アモルファスカーボン半導体を製造可能な超高真空成膜装置９であり、真空成膜室１を超高真空に保ちながら試料交換を可能とする真空システム（ロードロックチャンバー）７を有している。装置９を用いてアモルファスカーボン半導体を成膜する際には、試料を試料台７ａにセットし、ターボ分子ポンプ６を用いて試料台７ａが設置されているロードロックチャンバー７の真空度を調整する。そして、ロードロックチャンバー７の真空度が１×１０−５Ｐａ程度になったら、ゲートバルブ８を開けて、試料をステージ２にセットする。真空成膜室１には、アモルファスカーボン半導体が成膜される基板を配置可能なステージ２が備えられており、ラジカルを真空成膜室１へと供給可能な材料投入部３、及び、加熱したフラーレンを真空成膜室１へと供給可能な材料投入部４等が、真空成膜室１に接続されている。このように構成される装置９は、ターボ分子ポンプ等によって構成される真空ポンプ５、６を用いて、真空成膜室１内の真空度が調整される。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明のアモルファスカーボン半導体の製造方法について説明を続ける。
【００２３】
供給工程（以下において、「Ｓ１１」ということがある。）は、気体に高周波（ラジオ波、ＲＦ波）を照射することにより生成したラジカル、及び、加熱したフラーレンを、真空成膜室へと供給する工程である。Ｓ１１は、例えば、流量２．５３×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓの窒素ガスへ、出力２００ＷのＲＦ波発生器を用いて発生させたＲＦ波を照射することにより生成した窒素ラジカルを、材料投入部３から真空成膜室１へと供給し、これと同時に、Ｋセルを用いて４５０℃にまで加熱したＣ６０を、材料投入部４から真空成膜室１へと供給する工程、とすることができる。
【００２４】
成膜工程（以下において、「Ｓ１２」ということがある。）は、上記Ｓ１１で真空成膜室１へと供給されたラジカル及びフラーレンを反応させる過程を経て、アモルファスカーボン半導体を成膜する工程である。Ｓ１２は、例えば、真空成膜室１において、４５０℃にまで加熱して昇華させたＣ６０と窒素ラジカルとを反応させることにより、Ｃ６０の構造を壊してＣ６０由来のアモルファス化したカーボンを生成し、壊されずに一部残存したＣ６０とアモルファス化したカーボンとを、ステージ２の上に配置された基板上に堆積させることにより、基板上にアモルファスカーボン半導体を成膜する工程、とすることができる。
【００２５】
Ｓ１１及びＳ１２を経てアモルファスカーボン半導体を製造する本発明では、窒素ラジカルを発生させる際に必要とされるＲＦ波発生器の出力を周期的に変化させる必要がないので、製造工程を簡略化することができる。したがって、本発明によれば、製造工程を簡略化することが可能な、アモルファスカーボン半導体の製造方法を提供することができる。
【００２６】
本発明において、真空成膜室１へと供給されるフラーレンの供給量を増やしたい場合には、Ｋセルの温度を高くすれば良く、フラーレンの供給量を減らしたい場合には、Ｋセルの温度を低くすれば良い。また、真空成膜室１へと供給される窒素ラジカルの供給量は、ＲＦ波を照射される窒素ガスの流量やＲＦ波発生器の出力を変更することによって制御することができる。
【００２７】
本発明において、Ｓ１２の時間（アモルファスカーボン半導体を成膜する時間）は、特に限定されるものではなく、所望の厚さのアモルファスカーボン半導体膜を作製可能な任意の時間とすることができる。当該時間は、例えば、３０秒〜１２０分程度、とすることができる。
【００２８】
Ｃ６０を用いて、Ｓ１１及びＳ１２を経て製造したアモルファスカーボン半導体は、Ｃ６０由来のアモルファス化したカーボン及びＣ６０を有している。かかる形態のアモルファスカーボン半導体は、ｐ型半導体として機能させることができるので、本発明によれば、製造工程を簡略化することが可能な、ｐ型アモルファスカーボン半導体の製造方法を提供することができる。
【００２９】
また、Ｓ１１及びＳ１２を経て製造したアモルファスカーボン半導体は、フラーレンを壊してアモルファス化したカーボンと、フラーレンを含有している。フラーレンは、電子の良導体であるため、フラーレンを含有するアモルファスカーボン半導体の電子伝導抵抗は、フラーレンを含有していない従来のアモルファスカーボン半導体の電子伝導抵抗よりも低い。したがって、本発明によれば、電子伝導抵抗を低減することが可能な、アモルファスカーボン半導体を提供することができる。
【００３０】
本発明のアモルファスカーボン半導体に含まれている、フラーレン由来の物質やフラーレンは、例えば、ラマン分光法、透過型電子顕微鏡、電気的測定、ホール効果測定によって特定することができる。すなわち、アモルファスカーボン半導体が本発明のアモルファスカーボン半導体であるか否かは、例えば、ラマン分光法、透過型電子顕微鏡、電気的測定、ホール効果測定によって、フラーレン由来の物質やフラーレンが含まれているか否かを調べることにより、調査することができる。
【００３１】
図３は、本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。図３に示すように、本発明の光電変換素子の製造方法は、表面電極作製工程（Ｓ２１）と、正孔輸送層作製工程（Ｓ２２）と、ｐ層作製工程（Ｓ２３）と、ｎ層作製工程（Ｓ２４）と、裏面電極作製工程（Ｓ２５）と、を有し、これらの工程を経て、光電変換素子が製造される。
【００３２】
図４は、本発明の光電変換素子１０を説明する断面図である。図４に示すように、本発明の光電変換素子１０（以下において、「太陽電池１０」ということがある。）は、紙面下側から順に、基板１１と、表面電極１２と、正孔輸送層１３と、ｐ層１４と、ｎ層１５と、裏面電極１６と、を有し、これらが順に積層される過程を経て、太陽電池１０が製造されている。以下、図１〜図４を参照しつつ、本発明について説明を続ける。
【００３３】
表面電極作製工程（以下において、「Ｓ２１」ということがある。）は、任意の基板上に表面電極を作製する工程である。Ｓ２１は公知の形態とすることができ、例えば、基板１１がガラス基板であり表面電極１２がＩＴＯである場合には、基板１１の表面にＩＴＯ膜を形成する代わりに、ガラス基板１１と該ガラス基板１１の表面に形成されたＩＴＯ１２（表面電極１２）とを有する基板を用意する工程、とすることも可能である。
【００３４】
正孔輸送層作製工程（以下において、「Ｓ２２」ということがある。）は、Ｓ２１で作製された（又は、Ｓ２１で用意された）表面電極１２の表面に、公知の方法で正孔輸送層１３を作製する工程である。正孔輸送層１３は、公知の形態とすることができる。正孔輸送層１３がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸）によって構成される場合、Ｓ２２は、表面電極１２の表面に、スピンキャスト法で正孔輸送層１３を作製する工程、とすることができる。
【００３５】
ｐ層作製工程（以下において、「Ｓ２３」ということがある。）は、Ｓ２２で作製された正孔輸送層１３の表面に、ｐ層１４を作製する工程であり、上記Ｓ１１及びＳ１２を経てｐ層１４を作製する工程である。Ｓ２３は、より具体的には、装置９を用いて、上記Ｓ１１及びＳ１２により、ｐ型アモルファスカーボン半導体（ｐ層１４）を、正孔輸送層１３の表面に作製する工程である。
【００３６】
ｎ層作製工程（以下において、「Ｓ２４」ということがある。）は、Ｓ２３で作製されたｐ層１４の表面に、ｎ層１５を作製する工程である。Ｓ２４は公知の形態とすることができる。Ｓ２４は、例えば、装置９の真空成膜室１で作製されステージ２の上に配置されているｐ層１４の表面に、ｎ層１５を作製する工程、とすることができる。より具体的には、例えば、Ｋセルを用いて４５０℃にまで加熱し昇華させたＣ６０を材料投入部４から真空成膜室１へと供給し、ｐ層１４の表面にＣ６０を堆積させることにより、膜状のフラーレン層（ｎ層１５）を作製する工程、とすることができる。このような形態のＳ２４とする場合、ｎ層１５の作製時にラジカルは不要であるので、ラジカルは、ｎ層１５の作製時に真空成膜室１へ供給されない。
【００３７】
裏面電極作製工程（以下において、「Ｓ２５」ということがある。）は、Ｓ２４で作製されたｎ層１５の表面に、裏面電極１６を作製する工程である。Ｓ２５は公知の形態とすることができ、例えば、裏面電極１６の構成材料がＡｌである場合には、電子ビーム蒸着法に代表される蒸着法等によって、ｎ層１５の表面に裏面電極１６を作製する工程、とすることができる。
【００３８】
Ｓ２１〜Ｓ２５を経て太陽電池１０を製造する本発明では、Ｓ１１及びＳ１２を用いてｐ層１４を作製している。そのため、アモルファスカーボン半導体をｐ層として用いる太陽電池を製造する従来方法と比較して、製造工程を簡略化することができる。したがって、本発明によれば、製造工程を簡略化することが可能な、太陽電池（光電変換素子）の製造方法を提供することができる。
【００３９】
Ｓ２１〜Ｓ２５を経て製造される太陽電池１０（光電変換素子）は、Ｓ１１及びＳ１２を用いて作製されたｐ層１４（ｐ型のアモルファスカーボン半導体１４）を有している。ｐ層１４は、フラーレンを壊してアモルファス化したカーボンと、フラーレンを含有している。フラーレンは、電子の良導体であるため、フラーレンを含有するｐ層１４の電子伝導抵抗は、従来のアモルファスカーボン半導体の電子伝導抵抗よりも低い。したがって、本発明によれば、電子伝導抵抗を低減することが可能な、太陽電池１０（光電変換素子）を提供することができる。
【００４０】
本発明の光電変換素子の製造方法が、装置９を用いて膜状のフラーレンによって構成されるｎ層１５を作製する形態のｎ層作製工程を有する場合、当該ｎ層作製工程の時間（ｎ層１５を成膜する時間）は特に限定されるものではなく、所望の厚さのｎ層１５を作製可能な任意の時間とすることができる。当該時間は、例えば、３０秒〜１２０分程度、とすることができる。
【００４１】
本発明に関する上記説明では、ラジカルとして、窒素ガスにＲＦ波を照射することにより発生させた窒素ラジカルが用いられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明で使用可能なラジカルとしては、窒素ラジカルのほか、アルゴンガスにＲＦ波を照射することにより発生させたアルゴンラジカルやヘリウムラジカル、酸素ラジカル、ネオンラジカル、水素ラジカル等を例示することができる。
【００４２】
また、本発明に関する上記説明では、フラーレンとして、Ｃ６０が用いられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明で使用可能なフラーレンとしては、Ｃ６０のほか、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９６、Ｃ２４０、Ｃ５４０等の公知のフラーレンを例示することができる。
【００４３】
また、本発明に関する上記説明では、正孔輸送層１３が備えられる形態の太陽電池１０を例示したが、本発明の光電変換素子は当該形態に限定されるものではない。本発明の光電変換素子は、正孔輸送層を備えない形態とすることも可能である。また、本発明に関する上記説明では、ｐ層１４とｎ層１５とが直接接合されている形態の太陽電池１０を例示したが、本発明の光電変換素子は当該形態に限定されるものではない。本発明の光電変換素子は、ｐ層とｎ層との間にｉ層が備えられる形態とすることも可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を参照しつつ、本発明について説明を続ける。
【００４５】
＜実施例１＞
図２に示した装置９を用いて、厚さ２４ｎｍのアモルファスカーボン半導体を作製した。作製条件は、以下の通りとした。
真空成膜室１の真空度：１×１０−５Ｐａ
ステージ２に配置した基板：シート抵抗１０Ω・ｃｍの基板（日本板硝子株式会社製）
Ｋ−ｃｅｌｌ温度：４５０℃
フラーレン：Ｃ６０（フロンティアカーボン株式会社製ｎａｎｏｍ  ｐｕｒｐｌｅ（Ｌｏｔ Ｎｏ．１０Ａ００１４−Ａ））
ＲＦ波発生器の出力：２００Ｗ
窒素ガス流量：２．５３×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓ
成膜時間：３０ｍｉｎ
【００４６】
上記条件で作製したアモルファスカーボン半導体は、ホール測定により、ｐ型の半導体であることが確認できた。
【００４７】
＜実施例２＞
ガラス基板１１の表面にＩＴＯ１２が形成されている基板（シート抵抗１０Ω・ｃｍ、透過率９０％以上、日本板硝子株式会社製）の表面（ＩＴＯ１２の表面）に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸）によって構成される正孔輸送層１３をスピンキャスト法で作製した構造体を、装置９のステージ２の上に配置した。そして、実施例１と同様の条件によって、正孔輸送層１３の表面にｐ層１４を作製した。その後、ＲＦ波発生器の出力をゼロにするとともに窒素ガス流量をゼロにすることによって窒素ラジカルの供給を停止する一方、Ｋ−ｃｅｌｌの温度を４５０℃に維持しＣ６０の供給を３０分間に亘って継続することにより、装置９を用いて、ｐ層１４の表面に、厚さ５０ｎｍのｎ層１５を作製した。こうしてｎ層１５を作製したら、装置９から取り出し、電子ビーム蒸着法によって、ｎ層１５の表面にＡｌ電極１６（裏面電極１６）を作製することにより、太陽電池１０を作製した。
【００４８】
上記のようにして作製した太陽電池１０の性能を評価した。その結果、太陽電池１０の変換効率は０．０５７％、曲線因子ＦＦ＝０．３３、開放電圧Ｖｏｃ＝０．３９Ｖ、短絡電流Ｉｓｃ＝０．４４ｍＡ／ｃｍ２であった。性能評価の結果を図５及び図６に示す。図５は、太陽電池１０のＩＶ特性を示す図である。図５の縦軸は電流密度［ｍＡ／ｃｍ２］であり、横軸は電圧［Ｖ］である。また、図６は、太陽電池１０の分光感度を示す図である。図６の縦軸は分光応答度［ｍＡ／Ｗ］であり、横軸は波長［ｎｍ］である。
【００４９】
以上より、本発明によれば、太陽電池として作動し得る光電変換素子及びその製造方法、並びに、光電変換素子に使用可能なアモルファスカーボン半導体及びその製造方法を提供することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のアモルファスカーボン半導体は、太陽電池や光検出素子等に代表される光電変換素子に用いることができ、本発明のアモルファスカーボン半導体の製造方法は、このような用途を有するアモルファスカーボン半導体を製造する際に利用することができる。また、本発明の光電変換素子は、電気自動車の動力源や太陽光発電システム等に利用することができ、本発明の光電変換素子の製造方法は、このような用途を有する光電変換素子を製造する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…真空成膜室
２…ステージ
３…材料投入部
４…材料投入部
５…真空ポンプ
６…ターボ分子ポンプ
７…真空システム（ロードロックチャンバー）
７ａ…試料台
８…ゲートバルブ
９…装置（超高真空成膜装置）
１０…太陽電池（光電変換素子）
１１…基板
１２…表面電極
１３…正孔輸送層
１４…ｐ層
１５…ｎ層
１６…裏面電極
【図１】
2012044079.tif 000003
【図２】
2012044079.tif 000004
【図３】
2012044079.tif 000005
【図４】
2012044079.tif 000006
【図５】
2012044079.tif 000007
【図６】
2012044079.tif 000008