JP2011014617A

JP2011014617A - 太陽電池及びその製造方法

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Publication number: JP2011014617A
Application number: JP2009155498A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Matsumoto; 光弘松本; Makoto Nakagawa; 誠中川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】太陽電池の発電効率を向上させる。
【解決手段】ｐ型層３０と、ｉ型層３２と、ｎ型層３４を積層したアモルファスシリコンユニットを有する太陽電池の製造工程において、ｐ型層３０を成膜する工程は、ｉ型層３２から離れるにしたがってｐ型層３０に含まれるｐ型ドーパントのドーピング濃度を高くするものであり、特に、高吸収アモルファス炭化シリコン層と低吸収アモルファス炭化シリコン層とをプラズマを発生させた状態を維持したまま連続的に形成するものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。

多結晶、微結晶またはアモルファスシリコンを用いた太陽電池が知られている。特に、微結晶またはアモルファスシリコンの薄膜を積層した構造を有する太陽電池は、資源消費の観点、コストの低下の観点および効率化の観点から注目されている。

一般的に、薄膜太陽電池は、表面が絶縁性の基板上に第１電極、１以上の半導体薄膜光電変換セル及び第２電極を順に積層して形成される。それぞれの太陽電池ユニットは、光入射側からｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を積層して構成される。

また、薄膜太陽電池の変換効率を向上させる方法として、２種以上の光電変換セルを光入射方向に積層することが知られている。薄膜太陽電池の光入射側にはバンドギャップが広い光電変換層を含む第１の太陽電池ユニットを配置し、その後に第１の太陽電池ユニットよりもバンドギャップの狭い光電変換層を含む第２の太陽電池ユニットを配置する。これにより、入射光の広い波長範囲に亘って光電変換を可能にし、装置全体として変換効率の向上を図ることができる。

例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池ユニットをトップセルとし、微結晶（μｃ−Ｓｉ）太陽電池ユニットをボトムセルとした構造が知られている（特許文献１〜４等）。

特開２００３−１９７９３０号公報特開２００５−２７７１１３号公報特開昭６３−２４４８８８号公報特開平１１−２９８０１５号公報

ところで、薄膜太陽電池の変換効率を向上させるためには、太陽電池を構成する各薄膜の特性を最適化して、開放電圧Ｖｏｃ、短絡電流密度Ｊｓｃ及びフィルファクタＦＦを向上させることが必要である。

本発明は、発電効率を向上させた太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの態様は、ｐ型層を形成する第１の工程と、前記ｐ型層上にｉ型アモルファスシリコン層を積層して形成する第２の工程と、前記ｉ型アモルファスシリコン層上に、ｎ型ドーパントが添加されたｎ型層を積層して形成する第３の工程と、を備え、前記第１の工程は、前記ｉ型アモルファスシリコン層から離れるにしたがって前記ｐ型層に含まれるｐ型ドーパントのドーピング濃度を高くする、太陽電池の製造方法である。

ここで、前記第１の工程は、ｐ型ドーパントが第１ドーパント濃度で添加された高吸収アモルファス炭化シリコン層と、前記高吸収アモルファス炭化シリコン層より前記ｉ型アモルファスシリコン層側にｐ型ドーパントが前記第１ドーパント濃度よりも低い第２ドーパント濃度で添加された低吸収アモルファス炭化シリコン層と、を形成する工程を含むことが好適である。

また、前記第１の工程は、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、ｐ型ドーパント含有ガス及び水素を含む混合ガスをプラズマ化して前記高吸収アモルファス炭化シリコン層及び前記低吸収アモルファス炭化シリコン層を形成するものであり、前記高吸収アモルファス炭化シリコン層と前記低吸収アモルファス炭化シリコン層とをプラズマを発生させた状態を維持したまま連続的に形成し、前記高吸収アモルファス炭化シリコン層と前記低吸収アモルファス炭化シリコン層との間に界面層を形成することが好適である。

例えば、前記第１の工程は、ｐ型ドーパント含有ガスの供給量を変更することが好適である。

本発明は、前記ｎ型層上に、ｉ型微結晶シリコン層を含む微結晶シリコン太陽電池ユニットを形成するタンデム型太陽電池の製造方法として用いる場合に効果が特に顕著である。

また、本発明は、前記ｎ型微結晶シリコン層上に透明導電膜からなる中間層と、前記中間層上にｉ型微結晶シリコン層を含む微結晶シリコン太陽電池ユニットと、を形成するタンデム型太陽電池の製造方法として用いる場合に効果が特に顕著である。

本発明によれば、発電効率を向上させた太陽電池及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池の構成を示す図である。本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池のａ−Ｓｉユニットの構成を示す図である。

＜基本構成＞
図１は、本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池１００の構造を示す断面図である。本実施の形態におけるタンデム型太陽電池１００は、透明絶縁基板１０を光入射側として、光入射側から、透明導電膜１２、トップセルとして広いバンドギャップを有するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）（光電変換）ユニット１０２、中間層１４、ボトムセルとしてａ−Ｓｉユニット１０２よりバンドギャップの狭い微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）（光電変換）ユニット１０４、第１裏面電極層１６、第２裏面電極層１８、充填材２０及び保護膜２２を積層した構造を有している。

以下、本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池１００の構成及び製造方法について説明する。本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池１００は、ａ−Ｓｉユニット１０２に含まれるｐ型層に特徴を有しているので、ａ−Ｓｉユニット１０２に含まれるｐ型層について特に詳細に説明する。

透明絶縁基板１０は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の少なくとも可視光波長領域において透過性を有する材料を適用することができる。透明絶縁基板１０上に透明導電膜１２が形成される。透明導電膜１２は、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、透光性が高く、抵抗率が低く、耐プラズマ特性にも優れているので好適である。透明導電膜１２は、例えば、スパッタリング等により形成することができる。透明導電膜１２の膜厚は０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲とすることが好適である。また、透明導電膜１２の表面には光閉じ込め効果を有する凹凸を設けることが好適である。

透明導電膜１２上に、ｐ型層３０、ｉ型層３２、ｎ型層３４のシリコン系薄膜を順に積層してａ−Ｓｉユニット１０２を形成する。図２に、ａ−Ｓｉユニット１０２部分の拡大断面図を示す。

ａ−Ｓｉユニット１０２は、シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ジクロルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ₄）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ₃）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ₂）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマＣＶＤにより形成することができる。

プラズマＣＶＤは、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤを適用することが好適である。ＲＦプラズマＣＶＤは平行平板型とすることができる。平行平板型の電極のうち透明絶縁基板１０を配しない側には原料の混合ガスを供給するためのガスシャワー孔を設けた構成としてもよい。プラズマの投入電力密度は、５ｍＷ／ｃｍ²以上１００ｍＷ／ｃｍ²以下とすることが好ましい。

一般的に、ｐ型層３０、ｉ型層３２、ｎ型層３４はそれぞれ別の成膜チャンバにおいて成膜される。成膜チャンバは、真空ポンプによって真空排気可能であり、ＲＦプラズマＣＶＤのための電極が内蔵される。また、透明絶縁基板１０の搬送装置、ＲＦプラズマＣＶＤのための電源及びマッチング装置、ガス供給用の配管等が付設される。

ｐ型層３０の構成及び製造方法については後述する。ｉ型層３２は、ｐ型層３０上に形成されたドープされていない膜厚５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファスシリコン膜とする。ｉ型層３２の膜質は、シリコン含有ガス及び希釈ガスの混合比、圧力及びプラズマ発生用高周波パワーを調整することによって変化させることができる。また、ｉ型層３２は、ａ−Ｓｉユニット１０２の発電層となる。ｎ型層３４は、ｉ型層３２上に形成されたｎ型ドーパント（リン等）をドープした膜厚１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のｎ型アモルファスシリコン層（ｎ型α−Ｓｉ：Ｈ）又はｎ型微結晶シリコン層（ｎ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ）とする。ｎ型層３４の膜質は、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、ｎ型ドーパント含有ガス及び希釈ガスの混合比、圧力及びプラズマ発生用高周波パワーを調整することによって変化させることができる。

ａ−Ｓｉユニット１０２上に、中間層１４を形成する。中間層１４は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることが好適である。特に、マグネシウムＭｇがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を用いることが好適である。中間層１４は、例えば、スパッタリング等により形成することができる。中間層１４の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とすることが好適である。なお、中間層１４は、設けなくてもよい。

中間層１４上に、ｐ型層、ｉ型層、ｎ型層を順に積層したμｃ−Ｓｉユニット１０４を形成する。μｃ−Ｓｉユニット１０４は、シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ジクロルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ₄）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ₃）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ₂）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマＣＶＤにより形成することができる。

プラズマＣＶＤは、ａ−Ｓｉユニット１０２と同様に、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤを適用することが好適である。ＲＦプラズマＣＶＤは平行平板型とすることができる。平行平板型の電極のうち透明絶縁基板１０を配しない側には原料の混合ガスを供給するためのガスシャワー孔を設けた構成としてもよい。プラズマの投入電力密度は、５ｍＷ／ｃｍ²以上１００ｍＷ／ｃｍ²以下とすることが好ましい。

例えば、膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下のボロンがドープされたｐ型微結晶シリコン層（ｐ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ）、膜厚０．５μｍ以上５μｍ以下のドープされていないｉ型微結晶シリコン層（ｉ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ）及び膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下のリンがドープされたｎ型微結晶シリコン層（ｎ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を積層して構成される。

ただし、μｃ−Ｓｉユニット１０４に限定されるものではなく、発電層としてｉ型微結晶シリコン層（ｉ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ）が用いられるものであればよい。

μｃ−Ｓｉユニット１０４上に、第１裏面電極層１６、第２裏面電極層１８として反射性金属と透明導電性酸化物（ＴＣＯ）との積層構造を形成する。第１裏面電極層１６としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が使用できる。また、第２裏面電極層１８としては、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）が用いられる。ＴＣＯは、例えば、スパッタリング等により形成することができる。第１裏面電極層１６及び第２裏面電極層１８は、合わせて１μｍ程度の膜厚とすることが好適である。第１裏面電極層１６及び第２裏面電極層１８の少なくとも一方には、光閉じ込め効果を高めるための凹凸が設けることが好適である。

さらに、充填材２０によって第２裏面電極層１８の表面を保護膜２２で被う。充填材２０及び保護膜２２は、ＥＶＡ、ポリイミド等の樹脂材料とすることができる。これによって、タンデム型太陽電池１００の発電層への水分の侵入等を防ぐことができる。

なお、ＹＡＧレーザ（基本波１０６４ｎｍ、２倍波５３２ｎｍ）を用いて、透明導電膜１２、ａ−Ｓｉユニット１０２、中間層１４、μｃ−Ｓｉユニット１０４、第１裏面電極層１６、第２裏面電極層１８の分離加工を行うことによって、複数のセルを直列に接続した構成にしてもよい。

以上が、本発明の実施の形態におけるタンデム型太陽電池１００の基本構成である。以下、各実施の形態におけるｐ型層３０の構成及び製造方法について説明する。

＜ｐ型層＞
ｐ型層３０は、透明導電膜１２上に形成される。ｐ型層３０は、透明導電膜１２からｉ型層３２に向けて膜厚が増加と共に特定の波長の光に対する吸収係数が変化するアモルファス炭化シリコン層を含むものとする。特定の波長は６００ｎｍを基準とすればよい。

具体的には、例えば、ｐ型ドーパントのドーピング濃度に応じてアモルファス炭化シリコン層の吸収係数は変化するので、ｉ型層３２から離れるにしたがってｐ型ドーパントのドーピング濃度を高くするとよい。この場合、ｉ型層３２から離れるにしたがってｐ型ドーパントのドーピング濃度が段階的に高くなるようにしてもよいし、連続的に高くなるようにしてもよい。

段階的にドーピング濃度を高くする場合、まず透明導電膜１２上に、ｐ型ドーパント（ボロン等）が第１ドーピング濃度でドープされた高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａを成膜する。その後、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ上に、ｐ型ドーパント（ボロン等）が第１ドーピング濃度よりも低い第２ドーピング濃度でドープされた低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを形成すればよい。第２ドーピング濃度は、第１ドーピング濃度の１／５から１／１０の範囲とする。

この場合、プラズマＣＶＤにおいて、プラズマを発生させたままシリコン含有ガス、炭素含有ガス、ｐ型ドーパント含有ガス及び希釈ガスの混合比、圧力及びプラズマ発生用高周波パワーを調整して、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ及び低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを連続的に形成することが好適である。この場合、プラズマを発生させたまま連続的に成膜条件を変化させるので、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの間に界面層３０ｃが形成される。ただし、界面層３０ｃは非常に薄い層となる。

このように、プラズマを発生させたまま高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとを連続的に形成することによって、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの界面にプラズマ発生初期層が形成されることがなくなり、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの界面の欠陥が低減され、太陽電池の開放電圧Ｖｏｃ及びフィルファクタＦＦを向上することができる。ただし、界面層３０ｃが厚くなると透明導電膜１２とのコンタクト性能が低下するので、界面層３０ｃの膜厚の調整が必要である。

アモルファス炭化シリコン層のドーピング濃度を連続的に変化させる場合には、透明導電膜１２側のアモルファス炭化シリコン層のドーピング濃度に対してｉ型層３２側のドーピング濃度を１／５から１／１０の範囲にする。この場合、プラズマＣＶＤにおいて、プラズマを発生させたままシリコン含有ガス、炭素含有ガス、ｐ型ドーパント含有ガス及び希釈ガスの混合比、圧力及びプラズマ発生用高周波パワーを調整するとよい。

さらに、バンドギャップの調整やｉ型層３２の形成時におけるプラズマの影響を避けるために、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂ上にアモルファス炭化シリコン又は微結晶炭化シリコンからなるバッファ層３０ｄを形成する。

バッファ層３０ｄを形成する際、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを形成した後、一旦プラズマを止め、ｐ型ドーパント含有ガスの供給を停止させて混合ガスの混合比、圧力及びプラズマ発生用高周波パワーを調整した後に再度プラズマを発生させてバッファ層３０ｄを段階的に形成することが好適である。この場合、ガスの供給を止めることなくプラズマのみを止めて低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂからバッファ層３０ｄへの成膜を移行させることによって、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの表面からの水素の脱離を防ぐことができ、成膜チャンバのチャンバ壁に付着した不純物（コンタミネーション）がガス分子に当たって低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの表面に到達し難くなるので、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとバッファ層３０ｄとの間の界面における欠陥密度を低減することができる。これにより、太陽電池の開放電圧Ｖｏｃを向上させることができる。さらに、ドープされた低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとドープされていないバッファ層３０ｄとの間のドーピング濃度の変化を急峻にすることができる。

なお、第１の実施の形態の場合、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ又はバッファ層３０ｄの膜厚をｐ型層３０内において最も厚くすることが好適である。また、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂをｐ型層３０内において最も薄くすることが好適である。高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂ及びバッファ層３０ｄの膜厚は、各層の成膜時間により調整することができる。

＜実施例＞
以下、上記実施の形態におけるｐ型層３０を適用したタンデム型太陽電池１００の実施例及び比較例を示す。

（実施例１）
透明絶縁基板１０として、３３ｃｍ×４３ｃｍ角，４ｍｍ厚のガラス基板を用いた。透明絶縁基板１０上に、熱ＣＶＤにより透明導電膜１２として表面に凹凸形状を有する６００ｎｍ厚のＳｎＯ₂を形成した。この後、透明導電膜１２をＹＡＧレーザにて短冊状にパターニングした。ＹＡＧレーザは、波長１０６４ｎｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ³、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いた。

次に、上記第１の実施の形態における高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂ及びバッファ層３０ｄを表１の工程１及び３に示す成膜条件において形成した。高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａの成膜から低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜へ移行する際には、表１の工程２に示すように、プラズマを止めずに原料ガスの混合割合を連続的に調整して成膜を行った。これによって、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの間には界面層３０ｃが形成された。成膜条件から求められる成膜速度と成膜時間の関係から、表４に示すように、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａは膜厚約６．７５ｎｍ、界面層３０ｃは膜厚約０．５ｎｍ、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂは膜厚約２．７５ｎｍと求められた。

また、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜からバッファ層３０ｄの成膜に移行する際に、プラズマを止めた状態でガスを流し続けずに一旦真空排気した。その後、表１における工程５に示す成膜条件でバッファ層３０ｄを成膜した。バッファ層３０ｄは、膜厚約１０ｎｍとした。なお、ａ−Ｓｉユニット１０２のｉ型層３２及びｎ型層３４は、表２に示す成膜条件において形成し、μｃ−Ｓｉユニット１０４のｐ型層、ｉ型層及びｎ型層は、表３に示す条件で形成した。

この後、透明導電膜１２のパターンニング位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射し、ａ−Ｓｉユニット１０２及びμｃ−Ｓｉユニット１０４を短冊状にパターニングした。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ³、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いた。

次に、第１裏面電極層１６としてＡｇ電極をスパッタリングにより形成し、第２裏面電極層１８としてＺｎＯ膜をスパッタリングにより形成した。この後、ａ−Ｓｉユニット１０２及びμｃ−Ｓｉユニット１０４のパターンニング位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射し、第１裏面電極層１６、第２裏面電極層１８を短冊状にパターニングした。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ³、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いた。

（実施例２）
高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａの成膜から低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜へ移行する際の移行時間を実施例１に比べて長くし、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ，低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂ及び界面層３０ｃの合計膜厚が実施例１と等しくなるように、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａの成膜時間と低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜時間を短縮した。その他の条件は、基本的に実施例１と同様とした。

表４に示すように、成膜条件から求められる成膜速度と成膜時間の関係から、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａは膜厚約６．５ｎｍ、界面層３０ｃは膜厚約１ｎｍ、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂは膜厚約２．５ｎｍと求められた。

（実施例３）
高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａの成膜から低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜へ移行する際にプラズマを一端止めて、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａから低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを不連続に形成して、界面層３０ｃを形成しなかった。また、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ及び低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの合計膜厚が実施例１の高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ，低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂ及び界面層３０ｃの合計膜厚と等しくなるように、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａの成膜時間と低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜時間を調整した。

表４に示すように、成膜条件から求められる成膜速度と成膜時間の関係から、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａは膜厚約７ｎｍ、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂは膜厚約３ｎｍと求められた。

一方、バッファ層３０ｄを形成する際、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを形成した後、原料ガスの供給を止めることなくプラズマのみを止めて、原料ガスの混合割合を連続的に調整しつつ低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂからバッファ層３０ｄへの成膜を移行させた。その他の条件は、基本的に実施例１と同様とした。

（比較例１）
低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜からバッファ層３０ｄの成膜に移行する際に、プラズマを止めた状態でガスを流し続けず、一旦真空排気した。その後、バッファ層３０ｄを成膜した。その他の条件は、基本的に実施例３と同様とした。

（比較例２）
高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａ及び低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを形成せず、ジボランの流量を連続的に変化させた界面層３０ｃのみを形成した。界面層３０ｃは膜厚約１０ｎｍとなるように成膜時間を調整した。

また、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの成膜からバッファ層３０ｄの成膜に移行する際に、プラズマを止めた状態でガスを流し続けず、一旦真空排気した。その後、バッファ層３０ｄを成膜した。

表５に、実施例１〜３及び比較例１，２のタンデム型太陽電池１００の開放電圧Ｖｏｃ、短絡電流密度Ｊｓｃ、フィルファクタＦＦ及び効率を示す。表４では、比較例１における開放電圧Ｖｏｃ、短絡電流密度Ｊｓｃ、フィルファクタＦＦ及び効率を１として、実施例１〜３及び比較例２の値との比を示している。

実施例１及び２のように、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとを連続的に形成して、界面層３０ｃを設けた場合、比較例１及び２に対して開放電圧Ｖｏｃ及びフィルファクタＦＦが向上した。

これは、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの界面にプラズマ発生初期層が形成されることがなくなり、高吸収アモルファス炭化シリコン層３０ａと低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとの界面の欠陥が低減されたためと推定される。

また、実施例３のように、バッファ層３０ｄを形成する際、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂを形成した後、ガスの供給を止めることなくプラズマのみを止めて低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂからバッファ層３０ｄへの成膜を行った場合、比較例１に対して開放電圧Ｖｏｃが向上し、比較例２に対して開放電圧Ｖｏｃ及びフィルファクタＦＦが向上した。

これは、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの表面からの水素の脱離を防ぐことができ、成膜チャンバのチャンバ壁に付着した不純物（コンタミネーション）がガス分子に当たって低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂの表面に到達し難くなるので、低吸収アモルファス炭化シリコン層３０ｂとバッファ層３０ｄとの間の界面における欠陥密度が低減されたためと推定される。

１０透明絶縁基板、１２透明導電膜、１４中間層、１６第1裏面電極層、１８第２裏面電極層、２０充填材、２２保護膜、３０ｐ型層、３０ａ高吸収アモルファス炭化シリコン層、３０ｂ低吸収アモルファス炭化シリコン層（シリコン層）、３０ｃ界面層、３０ｄバッファ層、３２ｉ型層、３４ｎ型層、１００タンデム型太陽電池。

Claims

ｐ型層を形成する第１の工程と、
前記ｐ型層上にｉ型アモルファスシリコン層を積層して形成する第２の工程と、
前記ｉ型アモルファスシリコン層上に、ｎ型ドーパントが添加されたｎ型層を積層して形成する第３の工程と、を備え、
前記第１の工程は、前記ｉ型アモルファスシリコン層から離れるにしたがって前記ｐ型層に含まれるｐ型ドーパントのドーピング濃度を高くすることを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項１に記載の太陽電池の製造方法であって、
前記第１の工程は、
ｐ型ドーパントが第１ドーパント濃度で添加された高吸収アモルファス炭化シリコン層と、
前記高吸収アモルファス炭化シリコン層より前記ｉ型アモルファスシリコン層側にｐ型ドーパントが前記第１ドーパント濃度よりも低い第２ドーパント濃度で添加された低吸収アモルファス炭化シリコン層と、
を形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項２に記載の太陽電池の製造方法であって、
前記第１の工程は、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、ｐ型ドーパント含有ガス及び水素を含む混合ガスをプラズマ化して前記高吸収アモルファス炭化シリコン層及び前記低吸収アモルファス炭化シリコン層を形成するものであり、
前記高吸収アモルファス炭化シリコン層と前記低吸収アモルファス炭化シリコン層とをプラズマを発生させた状態を維持したまま連続的に形成し、前記高吸収アモルファス炭化シリコン層と前記低吸収アモルファス炭化シリコン層との間に界面層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項１〜３に記載の太陽電池の製造方法であって、
前記第１の工程は、ｐ型ドーパント含有ガスの供給量を変更することを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法であって、
前記ｎ型層上に、ｉ型微結晶シリコン層を含む微結晶シリコン太陽電池ユニットを形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法であって、
前記ｎ型微結晶シリコン層上に透明導電膜からなる中間層と、
前記中間層上にｉ型微結晶シリコン層を含む微結晶シリコン太陽電池ユニットと、を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。