CN100474635C - 光电装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种可以提高输出特性的光电装置。该光电装置包含至少一个发电单元，该发电单元具有：包含至少一层的第一导电型的第一非单晶半导体层；包含至少一层的实质上为真正的第二非单晶半导体层；和包含至少一层的第二导电型的第三非单晶半导体层；构成上述第一非单晶半导体层的层，构成上述第二非单晶半导体层的层和构成上述第三非单晶半导体层的层中的至少一层，具有与其他层不同的优先结晶取向面。

Description

光电装置
技术领域
本发明涉及光电装置，特别是，涉及至少包括一个由多个非单晶半导体层组成的发电单元的光电装置。
背景技术
历来，用微晶硅类半导体层作为光电变换层的光电装置是公知的。例如，在特开2002—33500号公报中公开了这种光电装置。这里，所谓微晶硅类半导体是含有多个最大粒径小于等于几百nm的晶粒，而且，是作为构成元素含有Si的半导体，在内部含有具有非晶质相者。上述特开2002—33500号公报中所公开的使用微晶硅类半导体层作为光电变换层的光电装置具有与用非晶硅半导体层作为光电变换层的光电装置相比，光劣化引起的变换效率的降低少，而且，可以吸收宽范围的光这样的特征。
此外，在上述特开2002—33500号公报中所公开的用微晶硅类半导体层作为光电变换层的光电装置中，用具有凹凸形状的表面的基板，并且在该基板上依次形成背面电极、n型层、光电变换层、p型层和表面电极。因此，由于背面电极和n型层的表面成为反映基板表面的凹凸形状的凹凸形状，所以可以靠背面电极和n型层的凹凸形状的表面使入射的光散射。由此，提高光陷获效应(light trapping effect)成为可能。
但是，在上述特开2002—33500号公报中所公开的光电装置中，尚存在着光陷获效应不充分这样的问题。具体地说，因为微晶硅类半导体的吸收系数比非晶硅类半导体低一个数量级，故在用微晶硅类半导体层作为光电变换层的情况下，为了得到与用非晶硅半导体层作为光电变换层的情况同样的光吸收，有必要加大由微晶硅类半导体层组成的光电变换层的厚度。如果像这样加大光电变换层的厚度，则即使用具有凹凸形状的表面的基板，由微晶硅类半导体层组成的光电变换层的表面的凹凸形状也变得平缓，实质上接近于平坦的形状。因而，由于在光电变换层上依次形成的p型层和表面电极也实质上接近于平坦的形状，所以靠p型层和表面电极的表面使入射的光散射变得困难。因此，在根据上述特开2002—33500号公报的光电装置中，靠在表面侧的散射提高光陷获效应变得困难。结果，在上述特开2002—33500号公报中所公开的历来的含有由微晶硅类半导体层组成的光电变换层的光电装置中，由于更有效地把入射的光吸收到光电变换层变得困难，所以存在着提高输出特性变得困难这样的问题。
发明内容
本发明为了解决上述这种课题而作成，本发明的一个目的在于提供一种能够提高输出特性的光电装置。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面的光电装置，至少含有一个发电单元，该发电单元包括含有至少一层的第一导电型的第一非单晶半导体层；在第一非单晶半导体层上形成，含有至少一层的，作为光电变换层发挥功能的，实质上为真正的第二非单晶半导体层；在第二非单晶半导体层上形成，含有至少一层的第二导电型的第三非单晶半导体层，构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层当中的至少一层具有与其他层不同的优先结晶取向面。
在根据该方面的光电装置中，如上所述，通过把构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层当中的至少一层构成为具有与其他层不同的优先结晶取向面，例如，如果把构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层当中的至少一层，形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，并且把其他层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的优先结晶取向面，则即使其他层的表面成为实质上平坦的形状，也可以在构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层当中的至少一层的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以通过构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层当中的至少一层的凹凸形状的表面，使入射的光散射，所以可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以有效地把入射的光吸收到构成作为光电变换层发挥功能的第二非单晶半导体层的层，所以可以提高输出特性。
在上述方面的光电装置中，优选是构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层，与构成第二非单晶半导体层的层具有不同的优先结晶取向面。如果像这样构成，例如，如果把构成第二非单晶半导体层的层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向面，并且把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，则即使构成第二非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，也可以在构成第二非单晶半导体层的层的表面上所形成的构成第三非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状，而且，可以在构成第二非单晶半导体层的层下所形成的构成第一非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的凹凸形状的表面，使入射的光散射，所以可以得到更良好的光陷获效应。此外，由于如果把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向面，并且把构成第二非单晶半导体层的层形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，则即使构成第一非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，也可以在构成第一非单晶半导体层的层上所形成的构成第二非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状，所以可以靠构成第二非单晶半导体层的层的凹凸形状的表面使入射的光散射。在此一情况下也是，可以得到良好的光陷获效应。
在上述方面的光电装置中，优选是，第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层，与构成第二非单晶半导体层的层的任一方具有(111)面的优先结晶取向，并且，另一方具有(220)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状的表面，所以，例如，如果把构成第二非单晶半导体层的层形成为具有(220)面的优先结晶取向，并且把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层形成为具有(111)面的优先结晶取向，则即使构成第二非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，也可以容易地，在构成第二非单晶半导体层的层上所形成的构成第三非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状，而且，在构成第二非单晶半导体层的层下所形成的构成第一非单晶半导体层的层的表面上也容易地设置凹凸形状。此外，如果把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层形成为具有(220)面的优先结晶取向，并且把构成第二非单晶半导体层的层形成为具有(111)面的优先结晶取向，则即使构成第一非单晶半导体层的层成为实质上平坦的形状，也可以容易地，在构成第一非单晶半导体层的层上所形成的构成第二非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状。
在此一情况下，构成第二非单晶半导体层的层也可以具有(220)面的优先结晶取向，并且构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的表面成为凹凸形状，所以可以靠构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。此外，由于由形成为具有(220)面的优先结晶取向的构成第二非单晶半导体层的层组成的光电变换层具有特别良好的特性，所以可以更加提高输出特性。
在上述构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层，与构成第二非单晶半导体层的层的任一方具有(111)面的优先结晶取向，并且另一方具有(220)面的优先结晶取向的构成中，也可以为构成第二非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向，并且构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于构成第二非单晶半导体层的层的表面成为凹凸形状，所以可以靠构成第二非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。
在上述方面的光电装置中，优选是，构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的任一方具有与构成第二非单晶半导体层的层相同的优先结晶取向面，并且另一方具有与构成第二非单晶半导体层的层不同的优先结晶取向面。如果像这样构成，则例如，即使把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的一方，与构成第二非单晶半导体层的层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向，也可以通过把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的另一方形成为具有容易成为凹凸形状的优先结晶取向，在构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的另一方的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的另一方的表面使入射的光散射，所以可以得到良好的光陷获效应。此外，即使把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的另一方形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向面，也可以通过把构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的一方，与构成第二非单晶半导体层的层形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，在构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的一方，与构成第二非单晶半导体层的层的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的一方，与构成第二非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射，所以在此一情况下也可以的得到良好的光陷获效应。
在此一情况下，也可以为第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向，并且构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状的表面，所以构成第一非单晶半导体层的层成为凹凸形状，并且构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状。由此，可以靠构成第一非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。此外，由于由形成为具有(220)面的优先结晶取向的构成第二非单晶半导体层的层组成的光电变换层具有特别良好的特性，所以可以提高输出特性。
在上述构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的任一方具有与构成第二非单晶半导体层的层相同的优先结晶取向面，并且另一方具有与构成第二非单晶半导体层的层不同的优先结晶取向面的构成中，也可以为第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向，并且构成第三非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状，所以构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层的表面成为成为凹凸形状的形状，并且构成第三非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦。由此，可以靠构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。
在上述构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的任一方具有与构成第二非单晶半导体层的层相同的优先结晶取向面，并且另一方具有与构成第二非单晶半导体层的层不同的优先结晶取向面的构成中，也可以第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向，并且构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状的表面，所以构成第一非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，并且构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的表面成为凹凸形状。由此，可以靠构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。
在上述构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的任一方具有与构成第二非单晶半导体层的层相同的优先结晶取向面，并且另一方具有与构成第二非单晶半导体层的层不同的优先结晶取向面的构成中，也可以第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向，并且构成第三非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状的表面，所以构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，并且构成第三非单晶半导体层的层的表面成为凹凸形状。由此，可以靠构成第三非单晶半导体层的层的表面使入射的光散射。另外，由于由形成为具有(220)面的优先结晶取向的构成第二非单晶半导体层的层组成的光电变换层具有特别良好的特性，所以可以提高输出特性。
在上述方面的光电装置中，优选是，第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层的至少一个含有多个层，多个层当中的至少一层具有与其他层不同的优先结晶取向。如果像这样构成，则例如，即使把多个层当中的至少一层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向，也可以通过把多个层当中的至少一层以外的其他层形成为具有容易成为凹凸形状的优先结晶取向，在其他层的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠多个层当中的至少一层以外的其他层的表面使入射的光散射，所以可以得到良好的光陷获效应。此外，即使把多个层当中的至少一层以外的其他层形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向面，也可以通过把多个层当中的至少一层形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，在多个层当中的至少一层的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠多个层当中的至少一层的表面使入射的光散射，所以在此一情况下也可以得到良好的光陷获效应。
在此一情况下，优选是，第二非单晶半导体层含有第一层和第二层，第一层和第二层具有互不相同的优先结晶取向面。如果像这样构成，则例如即使把第一层和第二层的一方形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的优先结晶取向面，也可以通过把另一方形成为具有容易成为凹凸形状的表面的优先结晶取向面，在该第一层和第二层的另一方的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠第一层和第二层的另一方的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以可以得到良好的光陷获效应。
在上述第二非单晶半导体层含有具有互不相同的优先结晶取向面的第一层和第二层的结构中，优选是，第二非单晶半导体层含有非单晶硅层，第一层具有(111)面的优先结晶取向，第二层在第一层上形成，并且具有(220)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，并且具有(220)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为实质上平坦的形状的表面，所以第一层的表面成为凹凸形状，并且第二层的表面成为实质上平坦的形状。由此，可以靠第一层的表面使入射的光散射。此外，由于通过在具有(111)面的优先结晶取向的第一层上形成具有(220)面的优先结晶取向的第二层，在使第二层结晶成长之际，可以以第一层的微细的微晶粒作为起点(核)进行结晶成长，所以可以改善第二层的膜质。在此一情况下，通过优先结晶取向面为(220)面，通过改善具有良好光电变换特性的第二层的膜质，可以进一步提高第二层的光电变换特性。结果，可以提高由含有作为光电变换层发挥功能的第二层的第二非单晶半导体层所生成的载体的取出效率。
在此一情况下，优选是，第一非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有非单晶硅层，构成第一非单晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向，并且构成第三非单晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。如果像这样构成，则构成第一非单晶半导体层的层的表面成为实质上平坦的形状，并且构成第三非单晶半导体层的层的表面成为凹凸形状。由此，在构成第三非单晶半导体层的层的表面上也可以使入射的光散射。
在上述方面的光电装置中，优选是，构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的至少一个具有凹凸形状的表面。如果像这样构成，则由于可以靠至少一层的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以可以容易地得到良好的光陷获效应。
在此一情况下，也可以构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。如果像这样构成，则可以在构成第一非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层双方的表面上使入射的光散射。
在上述构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的至少一个具有凹凸形状的表面的构成中，也可以为构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。如果像这样构成，则可以在构成第一非单晶半导体层的层和构成第二非单晶半导体层的层双方的表面上使入射的光散射。
在上述构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的至少一个具有凹凸形状的表面的构成中，也可以为构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。如果像这样构成，则可以在构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层双方的表面上使入射的光散射。
在上述构成第一非单晶半导体层的层、构成第二非单晶半导体层的层和构成第三非单晶半导体层的层的至少一个具有凹凸形状的表面的构成中，优选是，具有凹凸形状的表面的层含有具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层。如果像这样构成，则由于具有(111)面的优先结晶取向的非单晶硅层容易成为凹凸形状的表面，所以可以容易地形成具有凹凸形状的表面的非单晶硅层。
在上述方面的光电装置中，优选是，还备有具有凹凸形状的表面的基底层，第一非单晶半导体层具有凹凸形状的表面，具有凹凸形状的表面的第一非单晶半导体层在具有凹凸形状的表面的基底层上形成。如果像这样构成，则由于可以靠基底层的凹凸形状的表面与第一非单晶半导体层的凹凸形状的表面双方使入射的光散射，所以即使在仅靠第一非单晶半导体层的凹凸形状的表面使入射的光散射的情况下，也可以得到更良好的光陷获效应。
在上述方面的光电装置中，优选是，第一非单晶半导体层、第二非单晶半导体层和第三非单晶半导体层含有微结晶半导体层。如果像这样构成，则在含有微结晶半导体层的光电装置中，可以得到良好的光陷获效应。
附图说明
图1是表示根据按本发明制作的实施例1的光电装置的结构的截面图。
图2是表示根据图1中所示的实施例1的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图3是表示根据按本发明制作的实施例2的光电装置的结构的截面图。
图4是表示根据图3中所示的实施例2的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图5是表示根据按本发明制作的实施例3的光电装置的结构的截面图。
图6是表示根据图5中所示的实施例3的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图7是表示根据按本发明制作的实施例4的光电装置的结构的截面图。
图8是表示根据图7中所示的实施例4的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图9是表示根据按本发明制作的实施例5的光电装置的结构的截面图。
图10是表示根据图9中所示的实施例5的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图11是表示根据按本发明制作的实施例6的光电装置的结构的截面图。
图12是表示根据图11中所示的实施例6的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图13是表示根据比较例1的光电装置的结构的截面图。
图14是根据图13中所示的比较例1光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图15是表示根据比较例2的光电装置的结构的截面图。
图16是根据图15中所示的比较例2光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图17是表示根据按本发明制作的实施例7的光电装置的结构的截面图。
图18是表示根据图17中所示的实施例7的光电装置的n型层、光电变换层和p型层各自的X线衍射峰值的强度的曲线图。
图19是表示根据实施例1的变形例的光电装置的n型层周边的结构的截面图。
具体实施方式
下面，具体地说明本发明的实施例。
(实施例1)
参照图1，首先，就根据按本发明的实施例1的光电装置的结构进行说明。
在根据实施例1的光电装置中，如图1中所示，在具有0.15mm的厚度的平坦的不锈钢板(SUS430)1a上，形成具有20μm的厚度的聚酰亚胺树脂1b。靠此一不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b来构成基板1。在基板1(聚酰亚胺树脂1b)上，形成由具有200nm的厚度的Ag(银)组成的平坦的背面电极2。
在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层3。在n型层3上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层4。在光电变换层4上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层5。而且，由n型层3、光电变换层4和p型层5来构成发电单元。再者，n型层3、光电变换层4和p型层5分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例1中，n型层3和p型层5，与光电变换层4具有互不相同的优先结晶取向面。具体地说，n型层3和p型层5具有(111)面的优先结晶取向，并且光电变换层4具有(220)面的优先结晶取向。此外，n型层3和p型层5具有棱锥状(四方棱锥状)的凹凸形状的表面，另一方面光电变换层4具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面。
此外，在p型层5上，形成由具有80nm的厚度的ITO(氧化铟锡)组成的表面透明电极6。在表面透明电极6上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极7。
接下来，就实际制作根据上述实施例1的光电装置之际的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图1中所示，在具有0.15mm的厚度的平坦的不锈钢板1a上通过蒸镀重合具有20μm的厚度的聚酰亚胺树脂1b，制作由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1。此后，用RF磁控管溅射法，在基板1(聚酰亚胺树脂1b)上形成由具有200nm的厚度的Ag组成的平坦的背面电极2。
接着，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层3，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层4和由p型微结晶硅层组成的p型层5。再者，n型层3、光电变换层4和p型层5分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例1中，在以下表1的条件下制作，以便n型层3和p型层5具有(111)面的优先结晶取向，而且，光电变换层4具有(220)面的优先结晶取向。
表1
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
 
n型层 160 133 300 SiH<sub>4</sub>：15H<sub>2</sub>：2000PH<sub>3</sub>：3  
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：20H<sub>2</sub>：400 
p型层 160 133 240 SiH<sub>4</sub>：15H<sub>2</sub>：2000B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表1，在实施例1中，在形成n型层3之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和300W。此外，把形成n型层3之际的气体流量，设定成SiH4气体：15sccm，H2气体：2000sccm和PH3气体：3sccm。
此外，在形成光电变换层4之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成光电变换层4之际的气体流量，设定成SiH4气体：20sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成p型层5之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和240W。此外，把形成p型层5之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm，H2气体：2000sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表1中所示的条件下制作的n型层3、光电变换层4和p型层5各自的X线衍射峰值的强度。
参照图2，在实施例1中，n型层3和p型层5具有几乎同样的X线衍射光谱。判明n型层3和p型层5的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层4的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例1中，可以确认n型层3和p型层5具有(111)面的优先结晶取向，并且光电变换层4具有(220)面的优先结晶取向。
这里，在形成微结晶硅层以便具有(111)面的优先结晶取向的情况下，微结晶硅层的表面容易成为棱锥状的凹凸形状是公知的。另一方面，在形成微结晶硅层以便具有(220)面的优先结晶取向的情况下，微结晶硅层的表面容易成为平坦的形状是公知的。
由此，在实施例1中，如图1中所示，可以认为n型层3和p型层5的表面，成为棱锥状的凹凸形状，另一方面可以认为光电变换层4的表面接近于实质上平坦的形状。
接着，用RF磁控管溅射法，在p型层5上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极6。此后，通过用真空蒸镀法，在表面透明电极6的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极7，制作图1中所示的根据实施例1的光电装置。
(实施例2)
参照图3，首先，就根据按本发明制作的实施例2的光电装置的结构进行说明。
在根据本实施例2的光电装置中，如图3中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层13。在n型层13上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层14。在光电变换层14上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层15。而且，由n型层13、光电变换层14和p型层15来构成发电单元。再者，n型层13、光电变换层14和p型层15分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例2中，与上述实施例1同样，n型层13和p型层15，与光电变换层14具有互不相同的优先结晶取向面。但是，在本实施例2中，n型层13和p型层15具有(220)面的优先结晶取向，并且光电变换层14具有(111)面的优先结晶取向。此外，n型层13和p型层15具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面，另一方面光电变换层14具有棱锥状的凹凸形状的表面。
此外，在p型层15上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极16。在表面透明电极16上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极17。
接下来，就实际制作根据上述实施例2的光电装置之际的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图3中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层13，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层14和由p型微结晶硅层组成的p型层15。再者，n型层13、光电变换层14和p型层15分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例2中，在以下表2的条件下制作，以便n型层13和p型层15具有(220)面的优先结晶取向，而且，光电变换层14具有(111)面的优先结晶取向。
表2
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.2
光电变换层 200 80 400 SiH<sub>4</sub>：50H<sub>2</sub>：2000
p型层 160 133 60 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：300B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表2，在实施例2中，在形成n型层13之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层13之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.2sccm。
此外，在形成光电变换层14之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、80Pa和400W。此外，把形成光电变换层14之际的气体流量，设定成SiH4气体：50sccm和H2气体：2000sccm。
此外，在形成p型层15之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和60W。此外，把形成p型层15之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：300sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表2中所示的条件下制作的n型层13、光电变换层14和p型层15各自的X线衍射峰值的强度。
参照图4，在实施例2中，判明n型层13和p型层15的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层14的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例2中，可以确认n型层13和p型层15具有(220)面的优先结晶取向，并且光电变换层14具有(111)面的优先结晶取向。由此，在实施例2中，如图3中所示，可以认为n型层13和p型层15的表面成为平缓的凹凸形状，实质上接近平坦的形状。另一方面可以认为光电变换层14的表面成为棱锥状的凹凸形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层15上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极16。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极16的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极17。这样一来，制作图3中所示的基于实施例2的光电装置。
(实施例3)
参照图5，在本实施例3中，与上述实施例1和2不同，就把n型层形成为具有(111)面的优先结晶取向，并且把光电变换层和p型层形成为具有(220)面的优先结晶取向的例子进行说明。
在根据本实施例3的光电装置中，如图5中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层43。在n型层43上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层44。在光电变换层44上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层45。而且，由n型层43、光电变换层44和p型层45来构成发电单元。再者，n型层43、光电变换层44和p型层45分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例3中，n型层43具有与光电变换层44不同的优先结晶取向面，并且p型层45具有与光电变换层44相同的优先结晶取向面。具体地说，n型层43具有(111)面的优先结晶取向，并且光电变换层44和p型层45具有(220)面的优先结晶取向。此外，n型层43具有棱锥状的凹凸形状的表面，另一方面光电变换层44和p型层45具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面。
此外，在p型层45上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极46。在表面透明电极46上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极47。
接下来，就实际制作根据上述实施例3的光电装置之际的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图5中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层43，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层44和由p型微结晶硅层组成的p型层45。再者，n型层43、光电变换层44和p型层45分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例3中，在以下表3的条件下制作，以便n型层43具有(111)面的优先结晶取向，而且，光电变换层44和p型层45具有(220)面的优先结晶取向。
表3
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：3
 
H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.6
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：20H<sub>2</sub>：400 
p型层 160 133 60 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：150B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表3，在实施例3中，在形成n型层43之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层43之际的气体流量，设定成SiH4气体：3sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.6sccm。
此外，在形成光电变换层44之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成光电变换层44之际的气体流量，设定成SiH4气体：20sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成p型层45之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和60W。此外，把形成p型层45之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：150sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表3中所示的条件下制作的n型层43、光电变换层44和p型层45各自的X线衍射峰值的强度。
参照图6，在实施例3中，判明n型层43的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层44和p型层45的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例3中，可以确认n型层43具有(111)面的优先结晶取向，并且光电变换层44和p型层45具有(220)面的优先结晶取向。由此，在实施例3中，如图5中所示，可以认为n型层43的表面成为棱锥状的凹凸形状，另一方面可以认为光电变换层44和p型层45的表面成为平缓的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层45上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极46。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极46上的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极47。这样一来，制作图5中所示的根据实施例3的光电装置。
(实施例4)
参照图7，在本实施4中，与上述实施例3不同，就把n型层和光电变换层形成为具有(111)面的优先结晶取向，并且把p型层形成为具有(220)面的优先结晶取向的例子进行说明。
在根据本实施例4的光电装置中，如图7中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层53。在n型层53上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层54。在光电变换层54上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层55。而且，由n型层53、光电变换层54和p型层55来构成发电单元。再者，n型层53、光电变换层54和p型层55分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例4中，n型层53具有与光电变换层54相同的优先结晶取向面，并且p型层55具有与光电变换层54不同的优先结晶取向面。具体地说，n型层53和光电变换层54具有(111)面的优先结晶取向，并且p型层55具有(220)面的优先结晶取向。此外，n型层53和光电变换层54具有棱锥状的凹凸形状的表面，另一方面p型层55具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面。
此外，在p型层55上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极56。在表面透明电极56上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极57。
〔光电装置的制作〕
首先，如图7中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层53，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层54和由p型微结晶硅层组成的p型层55。再者，n型层53、光电变换层54和p型层55分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例4中，在以下表4的条件下制作，以便n型层53和光电变换层54具有(111)面的优先结晶取向，而且，p型层55具有(220)面的优先结晶取向。
表4
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：3H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.6
光电变换层 200 80 400 SiH<sub>4</sub>：50H<sub>2</sub>：2000
p型层 160 133 60 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：150B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表4，在实施例4中，在形成n型层53之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层53之际的气体流量，设定成SiH4气体：3sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.6sccm。
此外，在形成光电变换层54之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、80Pa和400W。此外，把形成光电变换层54之际的气体流量，设定成SiH4气体：50sccm和H2气体：2000sccm。
此外，在形成p型层55之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和60W。此外，把形成p型层55之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：150sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表4中所示的条件下制作的n型层53、光电变换层54和p型层55各自的X线衍射峰值的强度。
参照图8，在实施例4中，判明n型层53和光电变换层54的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。此外，判明p型层55的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例4中，可以确认n型层53和光电变换层54具有(111)面的优先结晶取向，并且p型层55具有(220)面的优先结晶取向。由此，在实施例4中，如图7中所示，可以认为n型层53和光电变换层54的表面成为棱锥状的凹凸形状，另一方面可以认为p型层55的表面成为缓和的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层55上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极56。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极56的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极57。这样一来，制作图7中所示的根据实施例4的光电装置。
(实施例5)
参照图9，在本实施5中，与上述实施例3和4不同，把n型层形成为具有(220)面的优先结晶取向，并且把光电变换层和p型层形成为具有(111)面的优先结晶取向的例子进行说明。
在根据本实施例5的光电装置中，如图9中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层63。在n型层63上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层64。在光电变换层64上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层65。而且，由n型层63、光电变换层64和p型层65来构成发电单元。再者，n型层63、光电变换层64和p型层65分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例5中，n型层63具有与光电变换层64不同的优先结晶取向面，并且p型层65具有与光电变换层64相同的优先结晶取向面。具体地说，n型层63具有(220)面的优先结晶取向，并且光电变换层64和p型层65具有(111)面的优先结晶取向。此外，n型层63具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面，另一方面光电变换层64和p型层65具有棱锥状的凹凸形状的表面。
此外，在p型层65上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极66。在表面透明电极66上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极67。
〔光电装置的制作〕
首先，如图9中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层63，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层64和由p型微结晶硅层组成的p型层65。再者，n型层63、光电变换层64和p型层65分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例5中，在以下表5的条件下制作，以便n型层63具有(220)面的优先结晶取向，而且，光电变换层64和p型层65具有(111)面的优先结晶取向。
表5
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.2
光电变换层 200 80 400 SiH<sub>4</sub>：50H<sub>2</sub>：2000
p型层 160 133 240 SiH<sub>4</sub>：10H<sub>2</sub>：2000B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表5，在实施例5中，在形成n型层63之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层63之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.2sccm。
此外，在形成光电变换层64之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、80Pa和400W。此外，把形成光电变换层64之际的气体流量，设定成SiH4气体：50sccm和H2气体：2000sccm。
此外，在形成p型层65之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和240W。此外，把形成p型层65之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm，H2气体：2000sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表5中所示的条件下制作的n型层63、光电变换层64和p型层65各自的X线衍射峰值的强度。
参照图10，在实施例5中，判明n型层63的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层64和p型层65的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例5中，可以确认n型层63具有(220)面的优先结晶取向，并且光电变换层64和p型层65具有(111)面的优先结晶取向。由此，在实施例5中，如图9中所示，可以认为n型层63的表面成为平缓的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状，另一方面可以认为光电变换层64和p型层65的表面成为棱锥状的凹凸形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层65上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极66。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极66的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极67。这样一来，制作图9中所示的根据实施例5的光电装置。
(实施例6)
参照图11，在本实施例6中，与上述实施例3～5不同，把n型层和光电变换层形成为具有(220)面的优先结晶取向，并且把p型层形成为具有(111)面的优先结晶取向的例子进行说明。
在根据本实施例6的光电装置中，如图11中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层73。在n型层73上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层74。在光电变换层74上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层75。而且，由n型层73、光电变换层74和p型层75来构成发电单元。再者，n型层73、光电变换层74和p型层75分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例6中，n型层73具有与光电变换层74相同的优先结晶取向面，并且p型层75具有与光电变换层74不同的优先结晶取向面。具体地说，n型层73和光电变换层74具有(220)面的优先结晶取向，并且p型层75具有(111)面的优先结晶取向。此外，n型层73和电变换层74具有接近于实质上平坦的形状的平缓的凹凸形状的表面，另一方面，p型层75具有棱锥状的凹凸形状的表面。
此外，在p型层75上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极76。在表面透明电极76上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极77。
〔光电装置的制作〕
首先，如图11中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层73，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层74和由p型微结晶硅层组成的p型层75。再者，n型层73、光电变换层74和p型层75分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在实施例6中，在以下表6的条件下制作，以便n型层73和光电变换层74具有(220)面的优先结晶取向，而且，p型层75具有(111)面的优先结晶取向。
表6
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.2
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：20H<sub>2</sub>：400 
 
p型层 160 133 240 SiH<sub>4</sub>：10H<sub>2</sub>：2000B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表6，在实施例6中，在形成n型层73之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层73之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.2sccm。
此外，在形成光电变换层74之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成光电变换层74之际的气体流量，设定成SiH4气体：20sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成p型层75之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和240W。此外，把形成p型层75之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm，H2气体：2000sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表6中所示的条件下制作的n型层73、光电变换层74和p型层75各自的X线衍射峰值的强度。
参照图12，在实施例6中，判明n型层73和光电变换层74的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。此外，判明p型层75的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例6中，可以确认n型层73和光电变换层74具有(220)面的优先结晶取向，并且p型层75具有(111)面的优先结晶取向。由此，在实施例6中，如图11中所示，可以认为n型层73和光电变换层74的表面成为平缓的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状，另一方面可以认为p型层75的表面成为棱锥状的凹凸形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层75上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极76。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极76的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极77。这样一来，制作图11中所示的根据实施例6的光电装置。
(比较例1)
参照图13和图14，就根据比较例1的光电装置的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图13中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层23，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层24和由p型微结晶硅层组成的p型层25。再者，n型层23、光电变换层24和p型层25分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在比较例1中，在以下表7的条件下制作，以便n型层23、光电变换层24和p型层25全部具有(220)面的优先结晶取向。
表7
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.2
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：20H<sub>2</sub>：400 
p型层 160 133 60 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：300B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表7，在比较例1中，在形成n型层23之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层23之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.2sccm。
此外，在形成光电变换层24之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成光电变换层24之际的气体流量，设定成SiH4气体：20sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成p型层25之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和60W。此外，把形成p型层25之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：300sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表7中所示的条件下制作的n型层23、光电变换层24和p型层25各自的X线衍射峰值的强度。
在比较例1中，如图14中所示，判明n型层23和p型层25的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层24的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。也就是说，在比较例1中，可以确认n型层23、光电变换层24和p型层25具有(220)面的优先结晶取向。由此，在比较例1中，如图13中所示，可以认为n型层23、光电变换层24和p型层25所有的表面成为平缓的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层25上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极26。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极26的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极27。这样一来，制作图13中所示的根据比较例1的光电装置。
(比较例2)
参照图15和图16，就根据比较例2的光电装置的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图15中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层33，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层34和由p型微结晶硅层组成的p型层35。再者，n型层33、光电变换层34和p型层35分别形成为具有50nm、2μm和20nm的厚度。
这里，在比较例2中，在以下表8的条件下制作，以便n型层33、光电变换层34和p型层35具有(111)面的优先结晶取向。
表8
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 300 SiH<sub>4</sub>：15H<sub>2</sub>：2000PH<sub>3</sub>：3  
光电变换层 200 80 400 SiH<sub>4</sub>：50H<sub>2</sub>：2000
p型层 160 133 240 SiH<sub>4</sub>：10H<sub>2</sub>：2000B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>：0.2
参照上述表8，在比较例2中，在形成n型层33之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和300W。此外，把形成n型层33之际的气体流量，设定成SiH4气体：15sccm，H2气体：2000sccm和PH3气体：3sccm。
此外，在形成光电变换层34之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、80Pa和400W。此外，把形成光电变换层34之际的气体流量，设定成SiH4气体：50sccm和H2气体：2000sccm。
此外，在形成p型层35之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和240W。此外，把形成p型层35之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm，H2气体：2000sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表8中所示的条件下制作的n型层33、光电变换层34和p型层35各自的X线衍射峰值的强度。
在比较例2中，如图16中所示，判明n型层33和p型层35的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层34的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。也就是说，在比较例2中，可以确认n型层33、光电变换层34和p型层35全部具有(111)面的优先结晶取向。
由此，在比较例2中，如图15中所示，可以认为n型层33、光电变换层34和p型层35所有的表面成为棱锥状的凹凸形状。再者，在比较例2中，由于在具有(111)面的优先结晶取向的n型层33上，形成具有(111)面的优先结晶取向的光电变换层34，所以可以认为光电变换层34的表面的凹凸形状，成为比在相同条件下所形成的实施例2的光电变换层14的表面的凹凸形状更加陡峭。此外，由于在具有陡峭的凹凸形状的表面的光电变换层34上，形成具有(111)面的优先结晶取向的p型层35，所以可以认为p型层35的表面的凹凸形状也是，比在相同条件下所形成的实施例1的p型层5的表面的凹凸形状更加陡峭。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层35上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极36。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极36的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极37。这样一来，制作图15中所示的根据比较例2的光电装置。
(实施例1～实施例6，比较例1和比较例2共同)
〔输出特性实验〕
接下来，针对如上所述制作的根据实施例1～实施例6，比较例1和比较例2的光电装置，在光谱：AM1.5，光强度：100mW/cm2，和测定温度：25℃的模拟太阳光照射条件下测定输出特性。这里，所谓AM(Air Mass)是对入射于地球大气的直达太阳光所通过的路程相对于在标准状态的大气(标准气压1013hPa)下、在垂直地入射的情况下的路程之比。此一测定结果示于以下的表9。再者，表9中的标准化变换效率和标准化短路电流分别是与比较例1的变换效率和短路电流的比率。
表9
 
标准化变换效率 标准化短路电流
实施例1 1.03 1.04
实施例2 1.02 1.02
实施例3 1.04 1.02
 
实施例4 1.02 1.03
实施例5 1.01 1.04
实施例6 1.03 1.01
比较例1 1.00 1.00
比较例2 0.89 0.92
参照上述表9，判明n型层3和p型层5具有(111)面的优先结晶取向，而且，光电变换层4具有(220)面的优先结晶取向的实施例1，和，n型层13和p型层15具有(220)面的优先结晶取向，而且，光电变换层14具有(111)面的优先结晶取向的实施例2，与n型层23、光电变换层24和p型层25全都具有(220)面的优先结晶取向的比较例1相比，变换效率和短路电流要高。具体地说，在令比较例1的变换效率和短路电流的值为1.00的情况下，实施例1的变换效率和短路电流分别为1.03和1.04。此外，实施例2的变换效率和短路电流分别为1.02和1.02。
根据此一结果，在实施例1中，由于在表面侧(p型层5的表面)和背面侧(n型层3的表面)的两方，通过入射的光发生散射可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层4。此外，在实施例2中，由于在表面侧(光电变换层14的表面)，通过入射的光发生散射，可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层14。另一方面，在比较例1中，可以认为在表面侧和背面侧两方得到良好的光陷获效应是困难的。
此外，在比较实施例1与实施例2的情况下，判明实施例1的变换效率(1.03)和短路电流(1.04)的一方，高于实施例2的变换效率(1.02)和短路电流(1.02)。根据此一结果，可以认为，构成为靠n型层和p型层的凹凸形状在表面侧和背面侧的两方可以得到良好的光陷获效应的一方，与构成为仅靠光电变换层的凹凸形状仅在表面侧可以得到良好的光陷获效应的情况相比，变换效率和短路电流高。此外，可以认为由于形成为具有(220)面的优先结晶取向的光电变换层4(实施例1)具有比形成为具有(111)面的优先结晶取向的光电变换层14(实施例2)更良好的特性，所以也由此，实施例1的变换效率和短路电流变得高于实施例2的变换效率和短路电流。
此外，参照上述表9，判明含有具有相互不同的优先结晶取向面的n型层(43～73)和p型层(45～75)，和具有与n型层(43～73)和p型层(45～75)的任一方相同的优先结晶取向面的光电变换层(44～74)的实施例3～6，变换效率和短路电流高于n型层23、光电变换层24和p型层25全都具有(220)面的优先结晶取向的比较例1。具体地说，n型层43、光电变换层44和p型层45的优先结晶取向面分别为(111)面、(220)面和(220)面的实施例3的变换效率和短路电流，分别为1.04和1.02。此外，n型层53、光电变换层54和p型层55的优先结晶取向面分别为(111)面、(111)面和(220)面的实施例4的变换效率和短路电流分别为1.02和1.03。此外，n型层63、光电变换层64和p型层65的优先结晶取向面分别为(220)面、(111)面和(111)面的实施例5的变换效率和短路电流分别为1.01和1.04。此外，n型层73、光电变换层74和p型层75的优先结晶取向面分别为(220)面、(220)面和(111)面的实施例6的变换效率和短路电流分别为1.03和1.01。
根据此一结果，在实施例3中，由于在背面侧(n型层43的表面)通过入射的光发生散射可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层44。此外，在实施例4中，由于在表面侧(光电变换层54的表面)和背面侧(n型层53的表面)的两方通过入射的光发生散射可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层54。此外，在实施例5中，由于在表面侧(光电变换层64和p型层65的表面)通过入射的光发生散射可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层64。此外，在实施例6中，由于在表面侧(p型层75的表面)通过入射的光发生散射可以得到良好的光陷获效应，所以可以认为可以高效率地把入射的光吸收到光电变换层74。另一方面，在比较例1中，如上所述，可以认为在表面侧和背面侧得到良好的光陷获效应是困难的。
此外，在比较实施例3～6的情况下，被认为光陷获效应引起的影响大的短路电流，实施例5(短路电流：1.04)高于其他的实施例3(短路电流：1.02)、实施例4(短路电流：1.03)和实施例6(短路电流：1.01)。由此，可以认为在光电变换层64和p型层65的表面使入射的光散射的实施例5中，可以比其他的实施例3、实施例4和实施例6更有效地进行光陷获。
此外，在比较实施例3～6的情况下，判明实施例3(变换效率：1.04)的变换效率变得高于其他的实施例4(变换效率；1.02)、实施例5(变换效率：1.01)和实施例6(变换效率：1.03)。
此外，判明n型层33、光电变换层34和p型层35全都具有(111)面的优先结晶取向的比较例2，其变换效率和短路电流低于实施例1～实施例6。具体地说，在以比较例1的变换效率和短路电流的值为1.00的情况下，比较例2的变换效率和短路电流分别为0.89和0.92。根据此一结果，可以认为在比较例2中，因为光电变换层34的表面的凹凸形状变得过于陡峭，故光电变换层34中的缺陷增多。
在实施例1中，如上所述，把光电变换层4形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把n型层3和p型层5形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使光电变换层4的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在光电变换层4上所形成的p型层5的表面上设置凹凸形状，而且，还可在形成于光电变换层4的n型层3的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠n型层3和p型层5的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以通过表面侧(p型层5的表面)和背面侧(n型层3的表面)两方处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以更有效地把入射的光吸收到光电变换层4，所以可以提高输出特性。
此外，在实施例1中，由于把光电变换层4形成为具有(220)面的优先结晶取向，由此形成为具有(220)面的优先结晶取向的光电变换层4具有特别良好的特性，所以可以进一步提高输出特性。
此外，在实施例2中，如上所述，把n型层13和p型层15形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把光电变换层14形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使n型层13的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在n型层13上所形成的光电变换层14的表面上设置凹凸形状。由此，可以靠光电变换层14的凹凸形状的表面使入射的光散射。在此一情况下，通过表面侧(光电变换层14的表面)处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。但是，实施例2的输出特性通过表面侧和背面侧的两方处的光散射，比能够得到良好的光陷获效应的上述实施例1要差。
此外，在实施例3中，如上所述，把光电变换层44和p型层45形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把n型层43形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使光电变换层44和p型层45的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在n型层43的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠n型层43的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以通过背面侧(n型层43的表面)处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以把入射的光高效率地吸收到光电变换层44，所以可以提高输出特性。
此外，在实施例4中，如上所述，把p型层55形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把n型层53和光电变换层54形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使p型层55的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在n型层53和光电变换层54的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠n型层53和光电变换层54的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以通过表面侧(光电变换层54的表面)和背面侧(n型层53的表面)两方处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以把入射的光高效率地吸收到光电变换层54，所以可以提高输出特性。
此外，在实施例5中，如上所述，把n型层63形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把光电变换层64和p型层65形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使n型层63的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在光电变换层64和p型层65的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠光电变换层64和p型层65的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以通过表面侧(光电变换层64和p型层65的表面)处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以把入射的光高效率地吸收到光电变换层64，所以可以提高输出特性。
此外，在实施例6中，如上所述，把n型层73和光电变换层74形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把p型层75形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此即使n型层73和光电变换层74的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在p型层75的表面上设置凹凸形状。由此，由于可以靠p型层75的凹凸形状的表面使入射的光散射，所以通过表面侧(p型层75的表面)处的光散射，可以得到良好的光陷获效应。结果，由于可以把入射的光高效率地吸收到光电变换层74，所以可以提高输出特性。
此外，在实施例3和6中，由于通过把光电变换层44和74形成为具有(220)面的优先结晶取向，形成为具有(220)面的优先结晶取向的光电变换层44和74，具有良好的特性，所以也由此可以提高输出特性。
(实施例7)
参照图17，在本实施7中，与上述实施例1～6不同，对使光电变换层成为两层结构的例子进行说明。
在根据本实施例7的光电装置中，如图17中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成基板1上，形成背面电极2。在背面电极2上，形成由具有50nm的厚度的n型微结晶硅层组成的n型层83。在n型层83上，形成由具有2μm的厚度的无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层84。在光电变换层84上形成由具有20nm的厚度的p型微结晶硅层组成的p型层85。而且，由n型层83、光电变换层84和p型层85来构成发电单元。再者，n型层83、光电变换层84和p型层85分别是本发明的“第一非单晶半导体层”、“第二非单晶半导体层”和“第三非单晶半导体层”之一例。
这里，在实施例7中，光电变换层84由在n型层83上所形成的具有100nm(0.1μm)的厚度的第一光电变换层84a，与在第一光电变换层84a上所形成的具有1.9μm的厚度的第二光电变换层84b来构成。此外，第一光电变换层84a与第二光电变换层84b具有互不相同的优先结晶取向面。此外，n型层83具有与第二光电变换层84b相同的优先结晶取向面，并且p型层85具有与第一光电变换层84a相同的优先结晶取向面。再者，第一光电变换层84a和第二光电变换层84b分别是本发明的“第一层”和“第二层”之一例。
此外，在p型层85上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极86。在表面透明电极86上的规定区域上形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极87。
接下来，就实际制作根据上述实施例7的光电装置之际的制作过程进行说明。
〔光电装置的制作〕
首先，如图17中所示，与上述实施例1同样，在由不锈钢板1a与聚酰亚胺树脂1b所构成的基板1上形成背面电极2。
接着，与上述实施例1同样，用CVD法，在背面电极2上，依次形成构成发电单元的微结晶半导体各层。具体地说，依次形成由n型微结晶硅层组成的n型层83，由无掺杂微结晶硅层组成的光电变换层84和由p型微结晶硅层组成的p型层85。再者，在形成光电变换层84之际，依次形成第一光电变换层84a和第二光电变换层84b。此外，n型层83、第一光电变换层84a、第二光电变换层84b和p型层85分别形成为具有50nm、100nm、1.9μm和20nm的厚度。
这里，在实施例7中，在以下表10的条件下制作，以便n型层83和第二光电变换层84b具有(220)面的优先结晶取向，而且，第一光电变换层84a和p型层85具有(111)面的优先结晶取向。
表10
 
基板温度(℃)     反应压力(Pa)     高频电力(W)      气体流量(sccm)  
n型层 160 133 100 SiH<sub>4</sub>：2H<sub>2</sub>：200PH<sub>3</sub>：0.2
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：10H<sub>2</sub>：400 
 
光电变换层 200 133 30 SiH<sub>4</sub>：20H<sub>2</sub>：400 
p型层 160 133 240 SiH<sub>4</sub>：10H<sub>2</sub>：2000B<sub>2</sub>H<sub>8</sub>：0.2
参照上述表10，在实施例7中，在形成n型层83之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和100W。此外，把形成n型层83之际的气体流量，设定成SiH4气体：2sccm，H2气体：200sccm和PH3气体：0.2sccm。
此外，在形成第一光电变换层84a之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成第一光电变换层84a之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成第二光电变换层84b之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成200℃、133Pa和30W。此外，把形成第二光电变换层84b之际的气体流量，设定成SiH4气体：20sccm和H2气体：400sccm。
此外，在形成p型层85之际，把基板温度、反应压力和高频电力分别设定成160℃、133Pa和240W。此外，把形成p型层85之际的气体流量，设定成SiH4气体：10sccm，H2气体：2000sccm和B2H6气体：0.2sccm。
接着，测定在上述表10中所示的条件下制作的n型层83、第一光电变换层84a、第二光电变换层84b、和p型层85各自的X线衍射峰值的强度。
参照图18，在实施例7中，判明n型层83和第二光电变换层84b的(220)衍射峰值的强度高于(111)衍射峰值的强度。此外，判明光电变换层84a和p型层85的(111)衍射峰值的强度高于(220)衍射峰值的强度。也就是说，在实施例7中，可以确认n型层83和第二光电变换层84b具有(220)面的优先结晶取向，并且第一光电变换层84a和p型层85具有(111)面的优先结晶取向。由此，在实施例7中，如图17中所示，可以认为n型层83和第二光电变换层84b的表面成为平缓的凹凸形状，接近于实质上平坦的形状，另一方面可以认为第一光电变换层84a和p型层85的表面成为棱锥状的凹凸形状。
接着，与上述实施例1同样，用RF磁控管溅射法，在p型层85上，形成由具有80nm的厚度的ITO组成的表面透明电极86。此外，用真空蒸镀法，在表面透明电极86的规定区域上，形成由具有2μm的厚度的Ag组成的集电极87。这样一来，制作图17中所示的根据实施例7的光电装置。
(输出特性实验)
其次，在如上所述制作的实施例7的光电装置中，对上述实施例1～实施例6进行与比较例1和比较例2同样的输出特性实验。即：在光谱为AM1.5、光强度为100mW/cm2和测定温度为25℃的模拟太阳光照射条件下，测定输出特性。测定结果表示在以下的表11中。表11中的标准化变换效率和标准化短路电流分别为与比较例1的变换效率和短路电流的比率。
表11
 
标准化变换效率 标准化短路电流
实施例7 1.04 1.03
参照表5和表11可看出，包含由分别具有(111)面和(220)面的优先结晶取向的第一光电变换层84a和第二光电变换层84b构成的二层结构的光电变换层84；具有(220)面优选结晶取向的n型层83；和具有(111)面优先结晶取向的P型层85的实施例7，比包含单层结构的光电变换层24，同时n型层23，光电变换层24和P型层25全部都具有(220)面的优先结晶取向的比较例1的变换效率和短路电流高。具体地是，在比较例1的变换效率和短路电流值为1.00的情况下，实施例7的变换效率和短路电流分别为1.04和1.03。
从该结果可看出，在实施例7中，在表面侧(p型层85的表面)和光电变换层84的内部(第一光电变换层84a的表面)上，由于入射光散射可以得到良好的光陷获效应，入射的光可以有效地被光电变换层84吸收。另一方面，在比较例1中，在表面侧，背面侧和光电变换层24的内部，要得到良好的光陷获效应因难。
另外，还看出，n型层33，光电变换层34和P型层35全部都具有(111)面的优先结晶取向的比较例2(变换效率为0.89，短路电流为0.92)，比实施例7的变换效率和短路电流低。从这个结果可看出，在实施例7中，与比较例2不同，可以抑制在光电变换层84中许多缺陷的发生。
如上所述，在实施例7中，可以把n型层83形成为具有容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，并且把p型层85形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，由此，即使n型层83的表面接近于实质上平坦的形状，也可以在p型层85的表面上设置凹凸形状。进而，在实施例7中，使光电变换层84成为由第一光电变换层84a和第二光电变换层84b构成的二层结构，同时，通过将第一光电变换层84a和第二光电变换层84b形成为具有容易成为凹凸形状的表面的(111)面的以及容易成为实质上平坦的形状的表面的(220)面的优先结晶取向，即使第二光电变换层84b的表面接近实质上的平坦形状，也可以使第一光电变换层84a的表面成为凹凸形状。这样，除了P型层85的凹凸形状的表面外，由于在第一光电变换层84a的凹凸形状的表面上也可使入射光散射，因此，通过表面(P型层85的表面)和光电变换层84的内部(第一光电变换层84a的表面)的光散射，可得到良好的光陷获效应。结果，入射光可以有效地被光电变换层84吸收，因此可提高输出特性。
另外，在实施例7中，通过在由具有(111)面的优先结晶取向的无搀杂微结晶硅层构成的第一光电变换层84a上形成由具有(220)面的优先结晶取向的无搀杂微结晶硅层构成的第二光电变换层84b，当使第二光电变换层84b结晶成长时，可以从第一光电变换层84a内的以适当的密度形成的非常微细的微结晶为起点(核)结晶成长。因此，在非单晶半导体层成长时，必需知道结晶成长开始的成长起点是什么。在实施例7中，由于第二光电变换层84b以在第一光电变换层84a内，以适当密度形成的非常微细的微结晶粒作为起点进行结晶成长，因此可改善第二光电变换层84b的膜质。在这种情况下，利用优先结晶取向面为(220)面，而具有良好的光电变换特性，同时通过改善占具有2.0μm厚度的光电变换层84的大部分(1.9μm)的第二光电变换层84的膜质，可以进一步提高第二光电变换层84b的光电变换特性。结果，可以提高由含有第二光电变换层84b的光电变换层84生成的载波取出效率。
另外，这里所示的实施例的所有内容只是示例，不是限制。本发明的范围由上述实施例中没有说明的权利要求范围决定，它包含与权利要求的范围等价的范围内的所有变更。
例如，在上述实施例1～7中，说明了发电单元为1个的情况，但本发明不是仅限于此，在多个发电单元层叠的所谓层叠式光电装置中，使至少一个发电单元为上述各个实施例发电单元也可以。这样，在至少一个发电单元中，由于可得到良好的光陷获效应，可以提高输出特性。
在上述实施例1～7中，使用在不锈钢板1a上形成的聚酰亚胺树脂1b的基板1，但本发明不是仅限于此。不使用不锈钢板1a，使用铁、钼和铝等金属、及其合金材料也可以。另外，不使用聚酰亚胺树脂1b，而使用聚酰砜(PES)树脂或SiO2等绝缘性材料也可以。另外，将上属金属和绝缘性材料组合的所谓组合也可以。
另外，在上述实施例1中，在平坦的背面电极2上形成n型层3，以便具有容易形成凹凸形状的表面的(111)面的优先结晶取向，但本发明不是仅限于此。在图19所示，在具有大的凹凸形状的表面的背面电极92上形成n型层93，使它具有容易形成凹凸形状的表面上的(111)面的优先结晶取向也可以。在这种情况下，由于在背面上由背面电极92的大的凹凸形状的表面和n型层93的小的凹凸形状的表面两者使入射光散射，比只由n型层3的凹凸形状的表面使入射光散射的实施例1(参照图1)，可以得到良好的光陷获效应。另外，在n型层93上形成光电变换层94，使它具有(220)面的优先结晶取向。背面电极92，n型层93和光电变换层94分别为本发明的“基底层”、“第一非单晶半导体层”和“第二非单晶半导体层”的一个例子。
另外，在将背面电极作成凹凸形状的情况下，是通过将构成基板的聚酰亚胺树脂的表面作成凹凸形状，而将在基板上形成的背面电极的表面作成凹凸形状的方法。例如，通过在聚酰亚胺树脂中混入直径为数100μm的SiO2或TiO2等粒子，使构成基板的聚酰亚胺树脂的表面成为凹凸形状也可以。
在上述实施例3～6中，将n型层，光电变换层和P型层作成由一层构成的单层结构，但本发明不仅限于此；将n型层、光电变换层和P型层中的至少一个作成二层以上的多层结构也可以。在这种情况下，使分别构成n型层，光电变换层和P型层的层中的至少一层具有与其他层不同的优先结晶取向面也可以。

Claims (20)

1.一种光电装置，其特征为，包含至少一个发电单元，该发电单元具有：包含至少一层的第一导电型的第一微结晶半导体层；在所述第一微结晶半导体层上形成，包含至少一层的、起光电变换层作用的、实质上为真正的第二微结晶半导体层；和在所述第二微结晶半导体层上形成，包含至少一层的第二导电型的第三微结晶半导体层，
构成所述第一微结晶半导体层的层，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层，具有(111)面或(220)面的优先结晶取向，构成所述第一微结晶半导体层的层，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层中的至少一层，具有与构成所述第一微结晶半导体层的层，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层中的所述至少一层以外的层不同的优先结晶取向面。
2.如权利要求1所述的光电装置，其特征为，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层，与构成所述第二微结晶半导体层的层，具有互相不同的优先结晶取向面。
3.如权利要求2所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层包含微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层的层与构成所述第三微结晶半导体层的层，和构成所述第二微结晶半导体层的层中的任一方，具有(111)面的优先结晶取向，同时，另一方具有(220)面的优先结晶取向。
4.如权利要求3所述的光电装置，其特征为，构成所述第二微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向；同时，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第三非晶体半导体层的层，具有(111)面的优先结晶取向。
5.如权利要求3所述的光电装置，其特征为，构成所述第二微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向，同时，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向。
6.如权利要求1所述的光电装置，其特征为，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层中的任一方，具有与构成所述第二微结晶半导体层的层相同的优先结晶取向面；同时，另一方具有与构成所述第二微结晶半导体层的层不同的优先结晶取向面。
7.如权利要求6所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层包含微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向；同时，构成所述第二微结晶半导体层和构成所述第三微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结果取向。
8.如权利要求6所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层包含微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第二微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向；同时，构成所述第三微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结果取向。
9.如权利要求6所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层包含微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向；同时，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。
10.如权利要求6所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层包含微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第二微结晶半导体层的层具有(220)面的优先结晶取向；同时，构成所述第三微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结果取向。
11.如权利要求1所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层，所述第二微结晶半导体层的层和所述第三微结晶半导体层中至少一方包含多个层；
所述多个层中至少一层具有与所述多个层中所述至少一层以外的层不同的优先结晶取向面。
12.如权利要求11所述的光电装置，其特征为，所述第二微结晶半导体层包含第一层和第二层；所述第一层和所述第二层具有互相不同的优先结晶取向面。
13.如权利要求12所述的光电装置，其特征为，所述第二微结晶体半导体层包含微结晶硅层；
所述第一层具有(111)面的优先结晶取向；所述第二层在所述第一层上形成，同时具有(220)面的优先结晶取向。
14.如权利要求13所述的光电装置，其特征为，所述第一微结晶半导体层和所述第三微结晶半导体层的层具有微结晶硅层；
构成所述第一微结晶半导体层具有(220)面的优先结晶取向；同时构成所述第三微结晶半导体层的层具有(111)面的优先结晶取向。
15.如权利要求1所述的光电装置，其特征为，构成所述第一微结晶半导体层的层，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层的至少一方具有凹凸形状的表面。
16.如权利要求15所述的光电装置，其特征为，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。
17.如权利要求15所述的光电装置，其特征为，构成所述第一微结晶半导体层的层和构成所述第二微结晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。
18.如权利要求15所述的光电装置，其特征为，构成所述第二微结晶半导体层的层和构成所述第三微结晶半导体层的层具有凹凸形状的表面。
19.如权利要求15所述的光电装置，其特征为，具有所述凹凸形状的表面的层包含具有(111)面的优先结晶取向的微结晶硅层。
20.如权利要求1所述的光电装置，其特征为，
还包括具有凹凸形状的基底层；
所述第一微结晶半导体层具有凹凸形状的表面；
具有所述凹凸形状的表面的第一微结晶半导体层，在具有所述凹凸形状的表面的基底层上形成。
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