CN100483746C - 光电变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能获得一种可提高开路电压的光电变换装置。该光电变换装置在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层与第三非单晶半导体层的界面部分上，第三非单晶半导体层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径，在上述界面部分，所述一方的半导体层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上平行的方向上具有长径。

Description

光电变换装置
技术领域
本发明涉及光电变换装置，特别是涉及将含微晶及多晶等大量晶粒的非单晶半导体作为光电变换层使用的光电变换装置。
背景技术
近年来，在日本特开2001—284619号公报、特开2002—76396号公报提出利用微晶硅(μc—Si)半导体作为光电变换层的光电变换装置。在这里，所谓微晶硅(μc—Si)半导体为包括大量最大粒径约在100nm及以下的晶粒，并作为构成元素含Si的内部具有非晶态相的半导体。将这种微晶硅(μc—Si)作为光电变换层使用的光电变换装置其特征为，与非晶态硅(a—Si)构成的光电变换装置相比光劣化特别小。
图6为说明将已有的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层使用的光电变换装置的构造用的剖面图。下面参照图6说明将已有的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层使用的光电变换装置的结构。
如图6所示，已有的光电变换装置中，玻璃基板101的上表面上形成有膜厚约300nm的Ag组成的金属电极层102。又在金属电极层102的上表面上形成具有膜厚约100nm的铝添加氧化锌(AZO)组成的透明电极103。再在透明电极103的上表面上，依次将掺杂了磷的微晶硅(μc—Si)组成的n层104(膜厚约50nm)、没有掺杂实质上决定导电类型用的杂质的微晶硅(μc—Si)组成的i层105(膜厚约2μm)及掺杂了硼的微晶硅(μc—Si)组成的P层106(膜厚约10nm)层迭，形成发电单元。另外，在发电单元的上表面上，再形成膜厚约80nm的透明电极107。又在透明电极107上表面上的规定部位形成银糊构成的集电极108。由此构成将已有的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层(发电单元)使用的光电变换装置。
图7为说明图6示出的已有的光电变换装置中各层的晶粒状态用的剖面示意图。参照图7，作为已有的光电变换装置中各层晶粒的状态，i层105所含的晶粒105a大部分在与基板101的主表面101a实际上垂直的方向上有长径。另外，n层104所含的晶粒104a及P层106所含的晶粒106大多为略呈各向同性的形状或在与基板101的主表面101a大致垂直的方向上有长径。这样，在构成发电单元的n层104、i层105及P层106中，其中所含的晶粒104a、105a.106a大多趋向同一方向，该方向实际上是与基板101的主表面101a垂直的方向。此外，n层104的下面上的透明电极103所含的晶粒103a大多在与基板101的主表面101a实质上垂直的方向上具有长径。
但是，将上述已有的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层(发电单元)使用的光电变换装置存在着作为光电变换装置的重要输出参数的开路电压低的问题。
发明内容
本发明的一个目的为提供能使开路电压提高的光电变换装置。
为达到上述目的，本专利发明者刻意研究结果发现，通过在规定方向配置构成光电变换层的非单晶半导体晶粒的长径方向，能使开路电压提高。
即，本发明第一种形态的光电变换装置包括：有主表面的基板、在基板的主表面上形成的第一导电型的第一非单晶型半导体层、在基板的主表面上形成第二导电型的第二非单晶半导体层、以及在第一非单晶半导体层和第二非单晶半导体层之间形成实质上本征的第三非单晶半导体层。而且，在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层和第三非单晶半导体层间的界面部分上，第三非单晶半导体层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。此外，在所述界面部分一方的半导体层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上平行的方向上具有长径。
该第一种形态的光电变换装置中，如上所述，在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层、与第三非单晶半导体层的界面上，将第三非单晶半导体层所含的晶粒大多配置为在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径，同时另一方半导体层所含的晶粒大多配置成与基板主表面实际上平行的方向上具有长径，从而在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层与第三非单晶半导体层的界面上，能使晶粒产生不连续性，同时，从一方的半导体层侧看时能减小晶界的比例。这样，由于在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层和第三非单晶半导体层的界面上，逆向漏电流变得难以流动，故能使开路电压提高。
在所述第一种形态的光电变换装置上，最好是所述一方半导体所含的晶粒在与基板的主表面平行的方向上的平均晶粒直径比第三非单晶半导体层所含的晶粒在与基板的主表面平行的方向上的平均晶粒直径大。采用这样的构成，由于能够在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方与第三非单晶半导体层的界面上提高与基板的主表面垂直方向上的晶粒的不连续性，故还能抑制逆向漏电流。由此能提高开路电压。
所述第一种形态的光电变换装置中，最好第一、第二、及第三非单晶半导体层由微晶半导体层组成。采用这样的构成，通过控制第一～第三非单晶半导体层的制造条件，能在第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层和第三非单晶半导体层的界面上容易地将第三非单晶半导体层所含的大部分晶粒配置成在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径，同时将一方的半导体层所含的晶粒的大部分配置成在与基板的主表面实质上平行的方向上具有长径。这时，最好所述第一、第二、及第三非单晶半导体层都是由微晶硅层构成。
所述第一形态的光电变换装置中，最好还具备在基板与第一非单晶半导体层和第二非单晶半导体层中的任意一方之间形成的电极层，该电极层与第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中任意一方接触，电极层的晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。采用这样的构成，即使在电极层与第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中的任意一方之间的界面上，与基板的主表面垂直方向的晶界减少，同时晶粒变得不连续。其结果是，由于能更进一步抑制逆向漏电流，故能使开路电压提高。这时，电极层可以是透明电极层，还有，该透明电极层可由AZO(铝、锌氧化物)组成。
另外，在上述第一种形态的光电变换装置中，最好至少包括一个具有第一、第二、第三非单晶半导体层的发电单元。采用这样的构成，在具有将多个发电单元层迭成的层迭结构的光电变换装置中，至少一个发电单元中，与基板的主表面垂直的方向的晶界减少，因此能抑制逆向漏电流。结果能使开路电压提高。
本发明第二种形态的光电变换装置包括有主表面的基板、在基板的主表面上形成的第一导电型的第一非单晶半导体层、在基板的主表面上形成的第二导电型的第二非单晶半导体层、及在基板主表面上的第一非单晶半导体层和第二非单晶半导体层之间形成，实质上本征的第三非单晶半导体层。而且，第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方包括将大部分晶粒的长径方向实质上不同的第一层与第二层互相层迭成的结构。而且，第一层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上平行的方向上具有长径，第二层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。
该第二种形态的光电变换装置中，如上所述，通过将第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中至少任意一方构成为包括将第一层和第二层迭成的层叠结构，所述第一层含众多长径方向为与基板的主表面实质上平行的方向的晶粒，所述第二层含众多长径方为与基板的主表面实质上垂直的方向的晶粒，从而在第一层和第二层的界面上，与基板的主表面垂直的方向的晶界减少，同时晶粒变得不连续。结果，因能抑制逆向的漏电流，故能使开路电压提高。
在所述第二种形态的光电变换装置上，最好第一层连接第三非单晶半导体层，第三非单晶半导体层所含的晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上有长径。采用这样的构成，即使在第一层和第三层非单晶半导体之间的界面上，与基板的主表面垂直方向的晶粒减少，同时，晶粒变得不连续，结果因能抑制漏电流，能使开路电压提高。
所述第二种形态的光电变换装置中，第二层也可连接第三非单晶半导体。
所述第二种形态的光电变换装置中，最好第一层所含晶粒在与基板的主表面平行方向上的平均晶粒直径比第二层所含晶粒在与基板的主表面平行方向上的平均晶粒直径大。采用这样的构成，在第一层和第二层的界面，能提高与基板的主表面垂直方向上的晶粒的不连续性。这样，能更进一步抑制逆向漏电流，故能使开路电压提高。
所述第二种形态的光电变换装置中，最好第一、第二、第三非单晶半导体层由微晶半导体层组成。采用这样的构成，通过控制第一及第二非单晶半导体层的制造条件，从而能容易地将第一非单晶半导体层或第二非单晶半导体层中至少任意一方形成为包括将第一层和第二层层迭的构造，所述第一层含众多长径方向为与基板的主表面实质上平行的方向的晶粒，所述第二层含众多长径方向为与基板的主表面实质上垂直的方向的晶粒，这时所述第一、第二、第三非单晶半导体层最好由微晶硅层组成。
所述第二种形态的光电变换装置中，最好还包括在基板和第一非单晶半导体层及第二非单晶半导体层中任意一方之间形成的电极层，使得和第一非单晶半导体层和第二非单晶半导体层中任意一方连接。电极层晶粒大多在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。采用这样的构成，即使在电极层，和第一非单晶半导体层和第二非单晶半导体层中任意一方之间的界面上，与基板的主表面垂直的方向上的晶界减少，同时，晶粒变得不连续。结果，因能更进一步抑制逆向漏电流，故能使开路电压提高。这时，电极层可为透明电极层，还有，该透明电极层还可由AZO(铝、锌氧化物)组成。
还有，所述第二种形态的光电变换装置中，最好至少包括一个具有第一、第二、及第三非单晶半导体层的发电单元。采用这样的构成，在具有将多个发电单元层迭成的层迭结构的光电变换装置中，至少一个发电单元中，因与基板主表面垂直的方向的晶界减少，故能抑制逆向漏电流。结果，能使开路电压提高。
还有，本发明中所谓的“非单晶半导体层”系指包含例如多晶半导体层、微晶半导体层、非晶态半导体层在内的广义的概念。
附图说明
图1为表示本发明第一实施形态的光电变换装置的剖面图。
图2为说明图1所示的本发明第一实施形态的光电变换装置中各层晶粒状态用的剖面示意图。
图3为表示本发明第二实施形态的光电变换装置的剖面图。
图4为说明图3所述的本发明第二实施形态的光电变换装置中各层晶粒的状态用的剖面示意图。
图5为说明图3所述的本发明第三实施形态的变形例的光电变换装置中各层晶粒的状态用的剖面示意图。
图6为说明已有的光电变换装置构造用的剖面图。
图7为说明图6所示的已有的光电变换装置中各层晶粒的状态用的剖面示意图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施形态
第一实施形态
下面参照图1说明第一实施形态的光电变换装置的总体结构。
首先，如图1所示，第一实施形态的光电变换装置中，在玻璃基板1的上表面上形成有膜厚约300nm的Ag组成的金属电极层2。在金属电极层2的上表面上，又形成有膜厚约100nm的AZO(铝、锌氧化物)组成的透明电极3。这里，透明电极3为本发明的“电极层”的一个例子。此外，在透明电极3的上表面上，依次将由掺杂了磷的微晶硅(μc—Si)组成的n层4(膜厚约50nm)、没有掺杂实质上决定导电类型用的杂质的微晶硅(μc—Si)组成的i层5(膜厚约2μm)、以及掺杂了硼的微晶硅(μc—Si)组成的P层6(膜厚约10nm)层迭，形成发电单元。还有，n层4及P层6为本发明的“第一非单晶半导体层”及“第二非单晶半导体层”的一个例子。另外，i层5为本发明的“第三非单晶半导体层”的一个例子。另外，发电单元的上表面上，形成有膜厚约80nm的透明电极7。此外，在透明电极7的上表面上的规定部位形成银糊组成的集电极8。借助于此，构成将本发明第一实施形态的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层(发电单元)使用的光电变换装置。
参照图2，作为上述实施形态的光电变换装置的各层晶粒的状态，n层4所含的晶粒4a大多在与基板1的主表面1a大致平行的方向上具有长径。另外，i层5所含的晶粒5a大多在与基板1主表面1a大致垂直的方向上具有长径。另外，P层6所含的晶粒6a大多为大致各向同性的形状或在与基板1的主表面1a大致垂直的方向上具有长径，这样，在n层4和i层5的界面，产生晶粒的不连续性，从i层5侧看时晶界的比例变小。因此，可以认为在n层4和i层5的界面上，因逆向漏电流难以流动，所以能使开路电压提高。另外，透明电极3所含的晶粒3a大多在与基板1的主表面1a大致垂直的方向上具有长径。这样，可以认为在n层4和透明电极3的界面上也产生晶粒的不连续性，所以能抑制逆向电流，结果能使开路电压进一步提高。
为确认上述第一实施形态的效果进行以下的对比实验。先用等离子CVD法，按以下表1所示的条件，通过在透明电极3的上表面上依次将n层4、i层5及P层6层迭，制成第一实施形态的光电变换装置及对比例的光电变换装置。这时，对比例中，i层及P层用和实施形态1相同的条件形成，仅n层用不同的条件形成。
表1
 
形成条件 基板温度℃ 反应压力Pa 高频功率W 气体流量sccm
n层(第一实施形态) 160 35 100 SiH<sub>4</sub>    3H<sub>2</sub>     100PH<sub>3</sub>    0.2
n层(对比例) 160 35 50 SiH<sub>4</sub>   1H<sub>2</sub>     200PH<sub>3</sub>    0.2
i层 200 150 50 SiH<sub>4</sub>    20H<sub>2</sub>      400
p层 160 35 10 SiH<sub>4</sub>    3H<sub>2</sub>      300B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>    0.05
而对于按表1的条件制作的具有约50nm膜厚的n层，利用TEM(Transmission Electron Microscope透射电子显微镜)观察剖面，对晶粒的形状进行测量，结果示于以下的表2。还有，在表2，数值表示测量值的平均值，方向表示相对于基板1的主表面1a的方向。
表2
 
晶粒直径(平行方向) 晶粒直径(垂直方向)
n层(第一实施形态) 15nm 7nm
n层(对比例) 7nm 7nm
参照所述表2可知，第一实施形态的n层4所含的晶粒大多为在与基板1的主表面大致平行的方向上具有长径。又可知，对比例的n层所含的晶粒大多具有略呈各向同性的形状。
另外，对按表1的条件形成的i层5也对剖面进行TEM观察，可知在与基板1的主表面1a垂直方向上生长着具有平均约20nm以上的形状的晶粒，在与基板1的主表面1a平行的方向上生长着具有平均约7nm的形状的晶粒，也就是说判明第一实施形态及对比例的i层在与基板1的主表面1a大致垂直的方向上具有长径。又在与第一实施形态的n层4所含的晶粒4a的基板1的主表面1a大致平行的方向上的平均晶粒直径约为15nm，相反，与i层5所含的晶粒5a的基板1的主表面1a大致平行的方向上的平均晶粒直径约为7nm。故在n层4和i层5的界面上，与基板1的主表面1a垂直方向的晶粒的不连续性更高。因此，可以认为由于逆向漏电流能进一步的抑制，所以开路电压更加提高。
接着为了确认所述第一实施形态的效果，按照AM1.5、100mW/cm2、25℃的模拟太阳光照射条件下测量所述第一实施形态及对比例的光电变换装置的输出特性。这里所谓AM(Air Mass)为射入地球大气的直达太阳光通过的路程的，与垂直射入标准状态的大气(标准大气在1013hPa)时的路程之比。结果示于表3。
表3
 
开放电压V 短路电流(mA/cm<sup>2</sup>) 曲线因子 变换效率％
第一实施形态 0.53 22.5 0.72 8.6
对比例 0.49 23.0 0.70 7.9
参照上述表3，第一实施形态的光电变换装置与对比例相比，虽然短路电流相同，但判明开路电压和曲线因子得到改善。这样，可知第一实施形态中变换效率提高了。
第二实施形态
该第二实施形态中，对不同于上述第一实施形态，在P层中的晶粒分布有不连续性的光电变换装置进行说明。下面参照图3对第二实施形态的光电变换装置的构造进行说明。
如图3所示，在玻璃基板11的上表面上，形成有膜厚约300nm的Ag组成的金属电极层12。金属电极层12的上表面上，形成有膜厚约100nm的AZO组成的透明电极13。这里，透明电极13是本发明的“电极层”的一个例子。又，在透明电极13的上表面上，形成发电单元，该单元由掺杂磷的微晶硅(μc—Si)组成的n层14(膜厚约50nm)、由未掺杂实质上决定导电类型用的杂质的的微晶硅(μc—Si)组成的i层15(膜厚约2微米)、以及由掺杂硼的微晶硅(μc—Si)组成的p层16(膜厚约10nm)依次层叠形成。还有n层14及p层16是本发明的“第1非单晶半导体层”及“第2非单晶半导体层”的一个例子。又，i层15是本发明的“第3非单晶半导体层”的一个例子。
这里，该第二实施形态中，P层16由连接I层15的上表面的P2层19，和P2层19的上表面上形成的P1层20构成。还有，P2层19及P1层20分别为本发明的“第一层”及“第二层”的一个例子。
又，在发电单元的上表面上形成有膜厚约80nm的透明电极17。另外，在透明电极17的上表面上规定的部位形成银糊组成的集电极18。借助于此，构成将本发明的第二实施形态的微晶硅(μc—Si)作为光电变换层(发电单元)用的光电变换装置。
参照图4，作为上述实施形态的光电变换装置中各层晶粒的状态，n层14所含的晶粒14a大多具有略为各向同性的形状。另外，i层15所含的晶粒15a大多在与基板11的主表面11a大致垂直的方向上具有长径。另外，p1层20所含的晶粒20a大多为略呈各向同性的形状或在与基板11的主表面11a大致垂直的方向上具有长径，同时，p2层19所含的晶粒19a大多在与基板11的主表面11a大致平行的方向上具有长径。
这样，不仅在i层15和p层16的界面上，而且在p2层19和p1层20的界面上，都在晶粒的分布上产生不连续性，所以可以认为光电变换装置中被认为是逆向漏电流的总线的基板11的主表面11a的垂直方向的晶界在各界面上减少。其结果，由于能进一步抑制逆向漏电流，可以设想开路电压能进一步提高。
为了确认所述第二实施形态的效果，进行以下的实验。先用等离子CVD法，按以下的表4所示的条件，通过依次在透明电极层13的上表面上将n层14、i层15、p2层19及p1层20依次层迭，制成光电变换装置。
表4
Figure C03143450D00131
接着，以AM1.5、100mW/cm2、25℃的模拟太阳光照射条件测量所述第二实施形态的光电变换装置的输出特性。结果示于表5。
表5
 
开放电压(V) 短路电流(mA/cm<sup>2</sup>) 曲线因子 变换效率(％)
第二实施形态 0.51 22.9 0.73 8.5
参照上述表5，第二实施形态的光电变换装置与表3所示的第一实施形态的对比例相比，可知开路电压和曲线因子得到改善，变换效率亦得到提高。另外，可以确认在第二实施形态可以获得与第一实施形态的光电变换装置同等的特性。
图5为说明图3所示的本发明第二实施形态的变形例的光电变换装置中各层晶粒的状态用的剖面示意图。参照图5，该第二实施形态的变形例中，与所述第二实施形态不同，构成p层26的p1层20和i层15连接。另外，和第二实施形态一样，p1层20所含晶粒20a大多为略呈各向同性的形状或在与基板11的主表面11a大致垂直的方向上具有长径，同时，p2层19所含的晶粒19a大多在与基板11的主表面11a大致平行的方向上具有长径。这样，和第二实施形态一样，在p1层20和p2层19的界面上，晶粒的分布产生不连续性，所以可以认为光电变换装置中的被认为是逆向漏电流的总线的基板11的主表面11a的正交方向的晶界减少。其结果是，可以认为因逆向漏电流被抑制，所以能使开路电压得到提高。
还有，本次揭示的实施形态虽然在各方面均是示例，但应认为并不限于此。本发明的范围并非是上述实施形态的说明，而是按照权利要求范围所示的范围，还包括在和权利要求范围均等意义上的及范围内的所有的变更。
例如上述各实施形态的基板的主表面虽是略呈平面状，但也可以为凹凸形状。这时，各层晶粒的长径方向也可与该凹凸面大致垂直，或大致平行。即由于在光电变换装置内部，电流大致在膜厚的方向(垂直方向)上流动，所以在与膜厚方向大致平行的方向的晶界上可以有不连续性。
另外，上述各实施形态中，做成各层晶粒在长径方向上相互偏离大约90度，但本发明并不限于此，最好各层晶粒在长径方向上相互间移动30度以上。
另外，上述各实施形态中，发电单元为一个，但本发明并不限于此，也可以是在多个发电单元层迭在一起的，所谓层迭型的光电动势装置上，至少一个发电单元是上述各实施形态的发电单元。这样，在至少一个的发电单元中，由于与基板的主表面垂直方向晶界减少，故能抑制逆向漏电流，结果，能使开路电压提高。
另外，上述各实施形态中，对微晶硅(μc—Si)组成的光电变换装置进行了说明，但本发明并不限于此，也可以是由SiGe、SiC等其他的半导体材料贯穿的光电变换装置。

Claims (18)

1.一种光电变换装置，其特征在于，
包括
有主表面的基板、
在所述基板的主表面上形成的第一导电型的第一非单晶半导体层、
在所述基板的主表面上形成的第二导电型的第二非单晶半导体层、以及，
在所述第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层之间形成的，实质上本征的第三非单晶半导体层，
在所述第一非单晶半导体层及所述第二非单晶半导体层中至少任意一方的半导体层与所述第三非单晶半导体层间的界面部分上，所述第三非单晶半导体层所含的晶粒多数在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径，
在所述界面部分，所述第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层中的至少任意一方的半导体层所含的晶粒多数在与所述基板的主表面实质上平行的方向上具有长径，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层和所述第三非单晶半导体层在与所述基板的主表面实质上垂直的方向上层叠。
2.如权利要求1所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层中的至少任意一方的半导体层所含的晶粒在与所述基板的主表面平行方向上的平均晶粒直径比所述第三非单晶半导体层所含的晶粒在与所述基板的主表面平行方向上的平均晶粒直径大。
3.如权利要求1所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层由微晶半导体层组成。
4.如权利要求3所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层由微晶硅层组成。
5.如权利要求1所述的光电变换装置，其特征在于，
还具有电极层，该电极层形成于所述基板与所述第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层的任意一方之间，和所述第一非单晶半导体层及所述第二非单晶半导体层中的任意一方接触，
所述电极层晶粒多数在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。
6.如权利要求5所述的光电变换装置，其特征在于，所述电极层为透明电极层。
7.如权利要求6所述的光电变换装置，其特征在于，所述透明电极层由AZO构成。
8.如权利要求1所述的光电变换装置，其特征在于，
至少包括一个发电单元，该单元具有所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层。
9.一种光电变换装置，其特征在于，
包括
具有主表面的基板、
在所述基板的主表面上形成的第一导电型的第一非单晶半导体层、
在所述基板的主表面上形成的第二导电型的第二非单晶半导体层、以及
在所述基板的主表面上的第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层之间形成的实质上本征的第三非单晶半导体层，
所述第一非单晶半导体层和所述第二非单晶半导体层中至少任意一方包括将多数晶粒的长径方向实质上不同的第一层和第二层互相层叠的结构，
所述第一层所含的晶粒多数在与所述基板的主表面实质上平行的方向上具有长径，
所述第二层所含的晶粒多数在与所述基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层和所述第三非单晶半导体层在与所述基板的主表面实质上垂直的方向上层叠。
10.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一层连接所述第三非单晶半导体层，
所述第三非单晶半导体层所含的晶粒多数在与所述基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。
11.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第二层连接所述第三非单晶半导体层。
12.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一层所含的晶粒在与所述基板的主表面平行方向上的平均晶粒直径比所述第二层所含晶粒在与所述基板的主表面平行的方向上的平均晶粒直径大。
13.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层由微晶半导体层组成。
14.如权利要求13所述的光电变换装置，其特征在于，
所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层均由微晶硅层组成。
15.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
还具有电极层，该电极层形成于所述基板和所述第一非单晶半导体层及所述第二非单晶半导体层的任意一方之间，和所述第一非单晶半导体层及所述第二非单晶半导体层中任意一方接触，
所述电极层晶粒多数在与基板的主表面实质上垂直的方向上具有长径。
16.如权利要求15所述的光电变换装置，其特征在于，所述电极层为透明电极层。
17.如权利要求16所述的光电变换装置，其特征在于，所述透明电极层由AZO构成。
18.如权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，
至少包括一个发电单元，该单元具有所述第一非单晶半导体层、所述第二非单晶半导体层、及所述第三非单晶半导体层。
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