JP2011216586A - 積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた特性を有する積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の光電変換ユニットと、第１の光電変換ユニット上に設けられた第１導電型半導体層を含む中間層と、中間層上に設けられた第２の光電変換ユニットと、を備え、第１導電型半導体層は第２導電型半導体層と接しており、第１導電型半導体層中の第１導電型不純物濃度が第２導電型半導体層中の第２導電型不純物濃度以上である積層型光電変換装置とその製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法に関する。

近年、光エネルギを電気エネルギに変換することが可能な光電変換装置が注目されており、光電変換装置の変換効率を向上させることを目的として、２つ以上の光電変換ユニットを積層した構造の積層型光電変換装置が特に注目されている。

図４に、特許文献１（特開２００６−３１９０６８号公報）に記載されている従来の積層型光電変換装置の模式的な断面図を示す。ここで、図４に示す積層型光電変換装置は、ガラス基板１０１上に、ＳｎＯ₂膜１０２、ボロンドープのｐ型ＳｉＣ層１０３１、ノンドープのｉ型非晶質Ｓｉ層１０３２、リンドープのｎ型μｃ−Ｓｉ層１０３３、導電性ＳｉＯ_x層１０４１、ｎ型μｃ−Ｓｉ層１０４２、導電性ＳｉＯ_x層１０４３、ボロンドープのｐ型μｃ−Ｓｉ層１０５１、ノンドープのｉ型結晶質Ｓｉ層１０５２、リンドープのｎ型μｃ−Ｓｉ層１０５３、および、ＺｎＯ膜とＡｇ膜との積層体１０６がこの順に積層された構造を有している（特許文献１の段落［００３１］〜［００３５］）。

図４に示す積層型光電変換装置においては、ｐ型ＳｉＣ層１０３１、ｉ型非晶質Ｓｉ層１０３２およびｎ型μｃ−Ｓｉ層１０３３により非晶質光電変換ユニット１０３が形成されている。また、導電性ＳｉＯ_x層１０４１、ｎ型μｃ−Ｓｉ層１０４２および導電性ＳｉＯ_x層１０４３により中間層１０４が形成されている。さらに、ｐ型μｃ−Ｓｉ層１０５１、ｉ型結晶質Ｓｉ層１０５２およびｎ型μｃ−Ｓｉ層１０５３により結晶質シリコン光電変換ユニット１０５が形成されている。

図５に、特許文献２（特開２００５−４５１２９号公報）に記載されている従来の積層型光電変換装置の模式的な断面図を示す。ここで、図５に示す積層型光電変換装置は、ガラス基板２０１上に、ＳｎＯ₂膜２０２、ｐ型非晶質ＳｉＣ層２０３１、ｉ型非晶質Ｓｉ層２０３２、ｎ型μｃ−Ｓｉ層２０３３、ｎ型シリコン複合層２０４、ｐ型μｃ−Ｓｉ層２０５１、ｉ型結晶質Ｓｉ層２０５２、ｎ型μｃ−Ｓｉ層２０５３、および、ＺｎＯ膜とＡｇ膜との積層体２０６がこの順に積層された構造を有している（特許文献２の段落［００９０］および［００９５］）。

図５に示す積層型光電変換装置においては、ｐ型非晶質ＳｉＣ層２０３１、ｉ型非晶質Ｓｉ層２０３２およびｎ型μｃ−Ｓｉ層２０３３により前方光電変換ユニット２０３が形成されている。また、ｐ型μｃ−Ｓｉ層２０５１、ｉ型結晶質Ｓｉ層２０５２およびｎ型μｃ−Ｓｉ層２０５３により後方光電変換ユニット２０５が形成されている。

図４および図５に示す積層型光電変換装置においては、中間層１０４およびｎ型シリコン複合層２０４が光電変換ユニットの間に中間層として設けられている。そのため、中間層１０４およびｎ型シリコン複合層２０４がそれぞれ反射層として機能することによって中間層よりも光入射側に位置する光電変換ユニットの光吸収量を増大させることができ、その光電変換ユニットで発生させることができる電流値を増大させることができるとされている（特許文献１の段落［０００６］および特許文献２の段落［００１０］）。

特開２００６−３１９０６８号公報 特開２００５−４５１２９号公報

上述のように、光電変換ユニットの間に反射層として機能する中間層を設けることによって積層型光電変換装置の特性を優れたものとすることができるが、近年の光電変換装置への期待の高まりから、さらに特性に優れた積層型光電変換装置の開発が要望されている。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、優れた特性を有する積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、第１の光電変換ユニットと、第１の光電変換ユニット上に設けられた第１導電型半導体層を含む中間層と、中間層上に設けられた第２の光電変換ユニットと、を備え、第１導電型半導体層は第２導電型半導体層と接しており、第１導電型半導体層中の第１導電型不純物濃度が第２導電型半導体層中の第２導電型不純物濃度以上である積層型光電変換装置である。

ここで、本発明の積層型光電変換装置においては、第１導電型半導体層が、結晶質のシリコンと、非晶質の酸化シリコンまたは非晶質の窒化シリコンと、を含むことが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置においては、第１導電型半導体層はｎ型半導体層であって、第１導電型半導体層中のｎ型不純物濃度が３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下であることが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置においては、第２導電型半導体層はｐ型半導体層であって、第２導電型半導体層中のｐ型不純物濃度が１×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下であることが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置において、第２導電型半導体層は第２の光電変換ユニットの一部であることが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置において、第１導電型半導体層はｐ型半導体層であって、第１導電型半導体層中のｐ型不純物濃度が３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下であることが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置において、第２導電型半導体層はｎ型半導体層であって、第２導電型半導体層中のｎ型不純物濃度が１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下であることが好ましい。

また、本発明の積層型光電変換装置において、第２導電型半導体層は第１の光電変換ユニットの一部であることが好ましい。

また、本発明は、透明基板上に、第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層および第１のｎ型半導体層をこの順に積層して第１の光電変換ユニットを形成する工程と、第１の光電変換ユニット上に、ｎ型半導体層を含む中間層を形成する工程と、中間層上に、第２のｐ型半導体層、第２のｉ型半導体層および第２のｎ型半導体層をこの順に積層して第２の光電変換ユニットを形成する工程と、を含み、中間層に含まれるｎ型半導体層は、第２のｐ型半導体層に接するようにして形成される積層型光電変換装置の製造方法である。

さらに、本発明は、透明基板上に、第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層および第１のｎ型半導体層をこの順に積層して第１の光電変換ユニットを形成する工程と、第１の光電変換ユニット上に、ｐ型半導体層を含む中間層を形成する工程と、中間層上に、第２のｐ型半導体層、第２のｉ型半導体層および第２のｎ型半導体層をこの順に積層して第２の光電変換ユニットを形成する工程と、を含み、中間層に含まれるｐ型半導体層を第１のｎ型半導体層に接するようにして形成する積層型光電変換装置の製造方法である。

本発明によれば、優れた特性を有する積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法を提供することができる。

実施の形態１の積層型光電変換装置の模式的な断面図である。 実施の形態２の積層型光電変換装置の模式的な断面図である。 実施の形態３の積層型光電変換装置の模式的な断面図である。 特許文献１に記載されている従来の積層型光電変換装置の模式的な断面図である。 特許文献２に記載されている従来の積層型光電変換装置の模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明の積層型光電変換装置の一例である実施の形態１の積層型光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施の形態１の積層型光電変換装置は、透明基板１と、透明基板１上に積層された、透明電極層２と、第１のｐ型半導体層３１と、第１のｉ型半導体層３２と、第１のｎ型半導体層３３と、ｎ型シリコン複合層４と、第２のｐ型半導体層５１と、第２のｉ型半導体層５２と、第２のｎ型半導体層５３と、裏面電極層６とを有している。

ここで、第１のｐ型半導体層３１と、第１のｉ型半導体層３２と、第１のｎ型半導体層３３とから第１の光電変換ユニット３が形成されている。また、第２のｐ型半導体層５１と、第２のｉ型半導体層５２と、第２のｎ型半導体層５３とから第２の光電変換ユニット５が形成されている。

透明基板１としては、たとえば、ガラス基板、ポリイミド樹脂などの透明樹脂を含む樹脂基板、またはこれらの基板の複数を積層した基板などの光を透過させることができる透光性基板を用いることができる。

透明電極層２としては、たとえば、酸化錫膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜、酸化亜鉛膜、若しくはこれらの膜に微量の不純物を添加した膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である膜を用いることができる。透明電極層２が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。

透明電極層２の表面にはたとえば凹凸が形成されていることが好ましい。透明電極層２の表面に凹凸が形成されていることによって、透明基板１側から入射した入射光を散乱および／または屈折させて光路長を伸ばすことができ、第１の光電変換ユニット３における光閉じ込め効果を高めることができるため短絡電流密度を増大させることができる傾向にある。透明電極層２の表面に凹凸を形成する方法としては、たとえば、エッチング法やサンドブラストのような機械加工による方法、または透明電極層２の結晶成長を利用する方法などを用いることができる。

第１のｐ型半導体層３１としては、たとえば、ｐ型非晶質シリコン層、ｐ型微結晶シリコン層、ｐ型非晶質炭化シリコン層、またはｐ型非晶質窒化シリコン層などのｐ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層を用いることができる。第１のｐ型半導体層３１が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。第１のｐ型半導体層３１にドープされるｐ型不純物としては、たとえばボロンなどを用いることができる。

第１のｉ型半導体層３２としては、たとえば、非晶質シリコン層の単層または複数層などを用いることができる。第１のｉ型半導体層３２は、ｐ型不純物およびｎ型不純物のいずれもドープされないノンドープ層である。

第１のｎ型半導体層３３としては、たとえば、ｎ型非晶質シリコン層、またはｎ型微結晶シリコン層などのｎ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。第１のｎ型半導体層３３が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。第１のｎ型半導体層３３にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどを用いることができる。

なお、第１のｐ型半導体層３１および第１のｎ型半導体層３３としては、第１のｉ型半導体層３２と同一の半導体材料を用いてもよく、異なる半導体材料を用いてもよい。たとえば、第１のｐ型半導体層３１および第１のｉ型半導体層３２にそれぞれｐ型非晶質シリコン層および非晶質シリコン層を用いるとともに、第１のｎ型半導体層３３にｎ型微結晶シリコン層を用いてもよい。また、たとえば、第１のｐ型半導体層３１にｐ型非晶質炭化シリコン層を用い、第１のｉ型半導体層３２に非晶質シリコン層を用い、第１のｎ型半導体層３３にｎ型微結晶シリコン層を用いてもよい。

また、本明細書において、「非晶質シリコン」は「水素化非晶質シリコン」を含む概念であり、「微結晶シリコン」は「水素化微結晶シリコン」を含む概念である。

ｎ型シリコン複合層４は、結晶質のシリコンと、非晶質の酸化シリコンと、を含むｎ型の導電型を有する中間層である。ｎ型シリコン複合層４は、ｎ型シリコン複合層４の厚さ方向に連なっている複数の結晶質シリコンの結晶粒の周囲を非晶質の酸化シリコンが取り囲む構造を有していることが好ましい。なお、「結晶質」とは、少なくとも結晶相を含むものであればよく、いわゆる「微結晶」を含む概念である。

ｎ型シリコン複合層４がこの構造を有する場合には、ｎ型シリコン複合層４は光透過性および光反射性の双方の特性を有するとともに導電性も有する傾向にある。そのため、この場合には、ｎ型シリコン複合層４に到達した光の一部を第１の光電変換ユニット３側に反射させることができ、ｎ型シリコン複合層４よりも光入射側に位置する第１の光電変換ユニット３における光吸収量を増加させることができるため、第１の光電変換ユニット３で発生する電流量を増大させて積層型光電変換装置の特性を向上させることができる傾向にある。なお、非晶質の酸化シリコンの代わりに非晶質の窒化シリコンを用いてもよい。また、ｎ型シリコン複合層４にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどが挙げられる。

第２のｐ型半導体層５１としては、たとえば、ｐ型微結晶シリコン層、ｐ型微結晶炭化シリコン層、またはｐ型微結晶窒化シリコン層などのｐ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層を用いることができる。第２のｐ型半導体層５１が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。第２のｐ型半導体層５１にドープされるｐ型不純物としては、たとえばボロンなどを用いることができる。

第２のｉ型半導体層５２としては、たとえば、結晶質シリコン層の単層または複数層などを用いることができる。第２のｉ型半導体層５２は、ｐ型不純物およびｎ型不純物のいずれもドープされないノンドープ層である。

第２のｎ型半導体層５３としては、たとえば、ｎ型非晶質シリコン層、またはｎ型微結晶シリコン層などのｎ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。第２のｎ型半導体層５３が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。第２のｎ型半導体層５３にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどを用いることができる。

裏面電極層６としては、導電体層を用いることができ、たとえば、透明導電膜と反射電極との積層体などを用いることができる。

透明導電膜としては、たとえば酸化錫膜、ＩＴＯ膜、酸化亜鉛膜、若しくはこれらの膜に微量の不純物を添加した膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である膜を用いることができる。透明導電膜が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。また、反射電極としては、たとえばＡｇ（銀）層、Ａｌ（アルミニウム）層またはこれらの層の積層体などの導電性を有する層を用いることができる。

透明導電膜は、入射光に対する光閉じ込め向上効果および光反射率向上効果が得られることに加えて、透明導電膜の存在によって、反射電極を構成する原子が第２の光電変換ユニット５に拡散をするのを抑制することができる。そのため、裏面電極層６には透明導電膜が含まれていることが好ましい。

反射電極は、第１の光電変換ユニット３および第２の光電変換ユニット５で吸収されなかった光を反射して第１の光電変換ユニット３および第２の光電変換ユニット５に戻すことができるため、変換効率の向上に寄与する。

実施の形態１の積層型光電変換装置においては、ｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度がｎ型シリコン複合層４に隣接する第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度以上となっている。そのため、第２の光電変換ユニット５の光電変換特性に悪影響を及ぼし得る第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度を高めることなく、ｎ型シリコン複合層４と第２のｐ型半導体層５１との良好なオーミック接触性を担保することができるため、優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

ここで、ｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度は３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下であることが好ましく、１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上５×１０¹⁹個／ｃｍ³以下であることがより好ましい。ｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度が３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下である場合、特に１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上５×１０¹⁹個／ｃｍ³以下である場合には、積層型光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。

ｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度は、ｎ型シリコン複合層４中に含まれているｎ型不純物の総数をｎ型シリコン複合層４の体積で割った値に相当する。ここで、ｎ型シリコン複合層４中にｎ型不純物が２種類以上含まれている場合には、ｎ型不純物の総数は、２種類以上のｎ型不純物の総数となる。また、ｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度は、たとえば、ｎ型シリコン複合層４の気相成長時に導入されるドーパントガスの流量によって設定することができるが、ｎ型シリコン複合層４の形成後はたとえばＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectro-metry）などにより測定することができる。

また、ｎ型シリコン複合層４に接してｎ型シリコン複合層４とは逆の導電型を有する第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度は１×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下であることが好ましい。第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度が１×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下である場合には、積層型光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。

第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度は、第２のｐ型半導体層５１中に含まれているｐ型不純物の総数を第２のｐ型半導体層５１の体積で割った値に相当する。ここで、第２のｐ型半導体層５１中にｐ型不純物が２種類以上含まれている場合には、ｐ型不純物の総数は、２種類以上のｐ型不純物の総数となる。また、第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度は、たとえば、第２のｐ型半導体層５１の気相成長時に導入されるドーパントガスの流量によって設定することができるが、第２のｐ型半導体層５１の形成後はたとえばＳＩＭＳなどにより測定することができる。

実施の形態１の積層型光電変換装置は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、透明基板１上に透明電極層２を形成する。透明電極層２は、たとえば、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、ゾルゲル法、スプレー法または電析法などにより形成することができる。

次に、透明電極層２上に、第１のｐ型半導体層３１、第１のｉ型半導体層３２および第１のｎ型半導体層３３をこの順序で積層して第１の光電変換ユニット３を形成する。第１のｐ型半導体層３１、第１のｉ型半導体層３２および第１のｎ型半導体層３３は、それぞれ、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、予め透明基板１に透明電極層２が形成されていてもよく、この場合には、透明基板１上に予め設けられた透明電極層２上に、第１のｐ型半導体層３１、第１のｉ型半導体層３２および第１のｎ型半導体層３３をこの順序で積層して第１の光電変換ユニット３を形成することになる。

次に、第１のｎ型半導体層３３上にｎ型シリコン複合層４を形成する。ｎ型シリコン複合層４は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。

次に、ｎ型シリコン複合層４上に、第２のｐ型半導体層５１、第２のｉ型半導体層５２および第２のｎ型半導体層５３をこの順序で積層して第２の光電変換ユニット５を形成する。第２のｐ型半導体層５１、第２のｉ型半導体層５２および第２のｎ型半導体層５３は、それぞれ、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。ここで、第２のｐ型半導体層５１は、ｎ型シリコン複合層４に接するようにして形成される。

次に、第２のｎ型半導体層５３上に、透明導電膜および反射電極をこの順に積層することによって裏面電極層６を形成する。ここで、透明導電膜は、たとえば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、ゾルゲル法、スプレー法または電析法などの方法によって形成することができる。また、反射電極は、たとえば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スプレー法、スクリーン印刷法または電析法などの方法によって形成することができる。

以上により、実施の形態１の積層型光電変換装置を製造することができる。実施の形態１の積層型光電変換装置は、上述したように、ｎ型シリコン複合層４のｎ型不純物濃度がｎ型シリコン複合層４に接する第２のｐ型半導体層５１のｐ型不純物濃度以上となるように形成されるために、優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

＜実施の形態２＞
図２に、本発明の積層型光電変換装置の他の一例である実施の形態２の積層型光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施の形態２の積層型光電変換装置は、透明基板１と、透明基板１上に積層された、透明電極層２と、第１のｐ型半導体層３１と、第１のｉ型半導体層３２と、第１のｎ型半導体層３３と、ｐ型シリコン複合層４２と、第２のｐ型半導体層５１と、第２のｉ型半導体層５２と、第２のｎ型半導体層５３と、裏面電極層６とを有している。

実施の形態２の積層型光電変換装置においては、中間層としてｐ型シリコン複合層４２を用い、ｐ型シリコン複合層４２中のｐ型不純物濃度をｐ型シリコン複合層４２と接する第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度以上としている点に特徴がある。

この特徴により、第１の光電変換ユニット３の光電変換特性に悪影響を及ぼし得る第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度を高めることなく、ｐ型シリコン複合層４２と第１のｎ型半導体層３３との良好なオーミック接触性を担保することができるため、実施の形態２の積層型光電変換装置についても優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

ここで、ｐ型シリコン複合層４２中のｐ型不純物濃度は３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下であることが好ましく、１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上５×１０¹⁹個／ｃｍ³以下であることがより好ましい。ｐ型シリコン複合層４２中のｐ型不純物濃度が３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下である場合、特に１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上５×１０¹⁹個／ｃｍ³以下である場合には、積層型光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。

ｐ型シリコン複合層４２中のｐ型不純物濃度は、ｐ型シリコン複合層４２中に含まれているｐ型不純物の総数をｐ型シリコン複合層４２の体積で割った値に相当する。ここで、ｐ型シリコン複合層４２中にｐ型不純物が２種類以上含まれている場合には、ｐ型不純物の総数は、２種類以上のｐ型不純物の総数となる。また、ｐ型シリコン複合層４２中のｐ型不純物濃度は、たとえば、ｐ型シリコン複合層４２の気相成長時に導入されるドーパントガスの流量によって設定することができるが、ｐ型シリコン複合層４２の形成後はたとえばＳＩＭＳにより測定することができる。

また、ｐ型シリコン複合層４２に接してｐ型シリコン複合層４２とは逆の導電型を有する第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度は１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下であることが好ましい。第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度が１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下である場合には、積層型光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。

第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度は、第１のｎ型半導体層３３中に含まれているｎ型不純物の総数を第１のｎ型半導体層３３の体積で割った値に相当する。ここで、第１のｎ型半導体層３３中にｎ型不純物が２種類以上含まれている場合には、ｎ型不純物の総数は、２種類以上のｎ型不純物の総数となる。また、第１のｎ型半導体層３３中のｎ型不純物濃度は、たとえば、第１のｎ型半導体層３３の気相成長時に導入されるドーパントガスの流量によって設定することができるが、第１のｎ型半導体層３３の形成後はたとえばＳＩＭＳなどにより測定することができる。

ｐ型シリコン複合層４２は、結晶質のシリコンと、非晶質の酸化シリコンと、を含むｐ型の導電型を有する中間層である。ｐ型シリコン複合層４２は、ｐ型シリコン複合層４２の厚さ方向に連なっている複数の結晶質シリコンの結晶粒の周囲を非晶質の酸化シリコンが取り囲む構造を有していることが好ましい。ｐ型シリコン複合層４２がこの構造を有する場合には、ｐ型シリコン複合層４２は光透過性および光反射性の双方の特性を有するとともに導電性も有する傾向にある。そのため、この場合には、ｐ型シリコン複合層４２に到達した光の一部を第１の光電変換ユニット３側に反射させることができ、ｐ型シリコン複合層４２よりも光入射側に位置する第１の光電変換ユニット３における光吸収量を増加させることができるため、第１の光電変換ユニット３で発生する電流量を増大させて積層型光電変換装置の特性を向上させることができる傾向にある。なお、非晶質の酸化シリコンの代わりに非晶質の窒化シリコンを用いてもよい。また、ｐ型シリコン複合層４２にドープされるｐ型不純物としては、たとえばボロンなどが挙げられる。

実施の形態２の積層型光電変換装置は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、透明基板１上に透明電極層２を形成し、その後、透明電極層２上に、第１のｐ型半導体層３１、第１のｉ型半導体層３２および第１のｎ型半導体層３３をこの順序で積層して第１の光電変換ユニット３を形成する。ここまでは実施の形態１と同様である。

次に、第１のｎ型半導体層３３上にｐ型シリコン複合層４２を形成する。ここで、ｐ型シリコン複合層４２は、第１のｎ型半導体層３３に接するように、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。

その後は、実施の形態１と同様にして、ｐ型シリコン複合層４２上に、第２のｐ型半導体層５１、第２のｉ型半導体層５２および第２のｎ型半導体層５３をこの順序で積層して第２の光電変換ユニット５を形成し、第２のｎ型半導体層５３上に裏面電極層６を形成する。

以上により、実施の形態２の積層型光電変換装置を製造することができる。実施の形態２の積層型光電変換装置は、上述したように、ｐ型シリコン複合層４２のｐ型不純物濃度がｐ型シリコン複合層４２に接する第１のｎ型半導体層３３のｎ型不純物濃度以上となるように形成されるために、優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

実施の形態２における上記以外の説明は実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。

＜実施の形態３＞
図３に、本発明の積層型光電変換装置のさらに他の一例である実施の形態３の積層型光電変換装置の模式的な断面図を示す。実施の形態３の積層型光電変換装置は、透明基板１と、透明基板１上に積層された、透明電極層２と、第１のｐ型半導体層３１と、第１のｉ型半導体層３２と、第１のｎ型半導体層３３と、ｎ型シリコン複合層４と、ｎ型微結晶シリコン層４３と、ｎ型シリコン複合層４と、第２のｐ型半導体層５１と、第２のｉ型半導体層５２と、第２のｎ型半導体層５３と、裏面電極層６とを有している。

実施の形態３の積層型光電変換装置においては、中間層として、ｎ型シリコン複合層４と、ｎ型微結晶シリコン層４３と、ｎ型シリコン複合層４との積層体を用い、その積層体のｎ型シリコン複合層４中のｎ型不純物濃度をｎ型シリコン複合層４と接する第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度以上としている点に特徴がある。

この特徴により、第２の光電変換ユニット５の光電変換特性に悪影響を及ぼし得る第２のｐ型半導体層５１中のｐ型不純物濃度を高めることなく、ｎ型シリコン複合層４と第２のｐ型半導体層５１との良好なオーミック接触性を担保することができるため、実施の形態３の積層型光電変換装置についても優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

実施の形態３の積層型光電変換装置は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、透明基板１上に透明電極層２を形成し、その後、透明電極層２上に、第１のｐ型半導体層３１、第１のｉ型半導体層３２および第１のｎ型半導体層３３をこの順序で積層して第１の光電変換ユニット３を形成する。ここまでは実施の形態１および２と同様である。

次に、第１のｎ型半導体層３３上に、ｎ型シリコン複合層４、ｎ型微結晶シリコン層４３およびｎ型シリコン複合層４をこの順に形成する。ここで、ｎ型シリコン複合層４、ｎ型微結晶シリコン層４３およびｎ型シリコン複合層４は、それぞれ、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、ｎ型微結晶シリコン層４３にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどを用いることができる。

その後は、実施の形態１と同様にして、ｎ型シリコン複合層４上に、第２のｐ型半導体層５１、第２のｉ型半導体層５２および第２のｎ型半導体層５３をこの順序で積層して第２の光電変換ユニット５を形成し、第２のｎ型半導体層５３上に裏面電極層６を形成する。ここで、第２のｐ型半導体層５１は、ｎ型シリコン複合層４に接するようにして形成される。

以上により、実施の形態３の積層型光電変換装置を製造することができる。実施の形態３の積層型光電変換装置は、上述したように、ｎ型シリコン複合層４のｎ型不純物濃度がｎ型シリコン複合層４に接する第２のｐ型半導体層５１のｐ型不純物濃度以上となるように形成されるために、優れた特性を有する積層型光電変換装置とすることができる。

実施の形態３における上記以外の説明は実施の形態１および２と同様であるため、その説明については省略する。

＜実施例１＞
まず、幅１１００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍのガラス基板の表面上にＳｎＯ₂膜を８００ｎｍの厚さに熱ＣＶＤ法によって形成した。

次に、ＳｎＯ₂膜上に、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層をこの順序にプラズマＣＶＤ法で積層して第１の光電変換ユニットを形成した。

ｐ型非晶質シリコンカーバイド層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＣＨ₄：Ｂ₂Ｈ₆＝１：１２：２：０．００２の流量比の反応ガス、１５０Ｐａの反応ガス圧力、１８５℃の基板温度、および０．０３Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１０ｎｍの厚さに形成した。

ｉ型非晶質シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂＝１：０の流量比の反応ガス、４０Ｐａの反応ガス圧力、１８５℃の基板温度、および０．０３Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で３００ｎｍの厚さに形成した。

ｎ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＰＨ₃＝１：２００：０．０２の流量比の反応ガス、４００Ｐａの反応ガス圧力、１８５℃の基板温度、および０．２Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で２０ｎｍの厚さに形成した。

次に、ｎ型微結晶シリコン層上に、微結晶シリコンと、非晶質の酸化シリコンと、を含むｎ型シリコン複合層をプラズマＣＶＤ法で積層した。

ｎ型シリコン複合層は、ＳｉＨ₄：ＣＯ₂：ＰＨ₃：Ｈ₂＝１：０．３：０．０１：１００の流量比の反応ガス、１５００Ｐａの反応ガス圧力、２００℃の基板温度、および０．２Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で７０ｎｍの厚さに形成した。

次に、ｎ型シリコン複合層上に、ｐ型微結晶シリコン層、ｉ型結晶質シリコン層、およびｎ型微結晶シリコン層をこの順序にプラズマＣＶＤ法で積層して第２の光電変換ユニットを形成した。

ｐ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：Ｂ₂Ｈ₆＝１：２００：０．０１の流量比の反応ガス、３００Ｐａの反応ガス圧力、２００℃の基板温度、および０．２Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１５ｎｍの厚さに形成した。

ｉ型結晶質シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂＝１：９０の流量比の反応ガス、９００Ｐａの反応ガス圧力、１７０℃の基板温度、および０．１５Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１７００ｎｍの厚さに形成した。

ｎ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＰＨ₃＝１：２００：０．０２の流量比の反応ガス、９００Ｐａの反応ガス圧力、１７０℃の基板温度、および０．１５Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で２０ｎｍの厚さに形成した。

その後、スパッタリング法によって、ｎ型微結晶シリコン層上に、８０ｎｍの厚さの酸化亜鉛膜を形成した後に、３００ｎｍの厚さの銀膜を形成することによって、実施例１の積層型光電変換装置を作製した。

実施例１の積層型光電変換装置のｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度は３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³であって、ｎ型シリコン複合層に接するｐ型微結晶シリコン層（第２の光電変換ユニットの一部）のｐ型不純物濃度は３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³であった。なお、ｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度およびｐ型微結晶シリコン層中のｐ型不純物濃度は、それぞれ、上記と同じ条件で別途作製したｎ型シリコン複合層およびｐ型微結晶シリコン層についてＳＩＭＳによってｎ型不純物濃度およびｐ型不純物濃度を測定することにより求めた。

そして、上記のようにして作製した実施例１の積層型光電変換装置に対して、ソーラシミュレータを用いてＡＭ１．５の光を１ｋＷ／ｍ²のエネルギ密度で２５℃のもとで照射することによって、実施例１の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．１ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７２であって、変換効率は１３．２０％であった。

＜実施例２＞
ｎ型シリコン複合層およびｐ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度を２×１０²²個／ｃｍ³とし、ｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度を３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例１と同様にして、実施例２の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例２の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１２．９ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７４であって、変換効率は１３．３６％であった。

＜実施例３＞
ｎ型シリコン複合層およびｐ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度を３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³とし、ｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度を１×１０¹⁸個／ｃｍ³としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例１と同様にして、実施例３の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例３の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．１ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７９であって、変換効率は１３．０２％であった。

＜実施例４＞
ｎ型シリコン複合層およびｐ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度を２×１０²²個／ｃｍ³とし、ｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度を２×１０²²個／ｃｍ³としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例１と同様にして、実施例４の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例４の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１２．７ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７４であって、変換効率は１３．１６％であった。

＜比較例１＞
ｎ型シリコン複合層およびｐ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｎ型シリコン複合層中のｎ型不純物濃度を１×１０¹⁸個／ｃｍ³とし、ｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度を３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例１と同様にして、比較例１の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１２．５ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７１であって、変換効率は１２．４３％であった。

表１に示すように、ｎ型シリコン複合層のｎ型不純物濃度がｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度以上である実施例１〜４の積層型光電変換装置は、ｎ型シリコン複合層のｎ型不純物濃度がｐ型微結晶シリコン層のｐ型不純物濃度未満である比較例１の積層型光電変換装置よりも特性に優れていることが確認された。

＜実施例５＞
まず、幅１１００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍのガラス基板の表面上にＳｎＯ₂膜を８００ｎｍの厚さに熱ＣＶＤ法によって形成した。

次に、ＳｎＯ₂膜上に、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層をこの順序にプラズマＣＶＤ法で積層して第１の光電変換ユニットを形成した。

ｐ型非晶質シリコンカーバイド層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＣＨ₄：Ｂ₂Ｈ₆＝１：１２：２：０．００２の流量比の反応ガス、１５０Ｐａの反応ガス圧力、１８５℃の基板温度、および０．０３Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１０ｎｍの厚さに形成した。

ｉ型非晶質シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂＝１：０の流量比の反応ガス、４０Ｐａの反応ガス圧力、１８５℃の基板温度、および０．０３Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で３００ｎｍの厚さに形成した。

ｎ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＰＨ₃＝１：２００：０．０１の流量比の反応ガス、１５００Ｐａの反応ガス圧力、２００℃の基板温度、および０．２Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で２０ｎｍの厚さに形成した。

次に、ｎ型微結晶シリコン層上に、微結晶シリコンと、非晶質の酸化シリコンと、を含むｐ型シリコン複合層をプラズマＣＶＤ法で積層した。

ｐ型シリコン複合層は、ＳｉＨ₄：ＣＯ₂：Ｂ₂Ｈ₆：Ｈ₂＝１：０．３：０．０１：２００の流量比の反応ガス、３００Ｐａの反応ガス圧力、２００℃の基板温度、および０．２Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で７０ｎｍの厚さに形成した。

次に、ｐ型シリコン複合層上に、ｐ型微結晶シリコン層、ｉ型結晶質シリコン層、およびｎ型微結晶シリコン層をこの順序にプラズマＣＶＤ法で積層して第２の光電変換ユニットを形成した。

ｐ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：Ｂ₂Ｈ₆＝１：２００：０．００１の流量比の反応ガス、９００Ｐａの反応ガス圧力、１７０℃の基板温度、および０．１５Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１５ｎｍの厚さに形成した。

ｉ型結晶質シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂＝１：９０の流量比の反応ガス、９００Ｐａの反応ガス圧力、１７０℃の基板温度、および０．１５Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で１７００ｎｍの厚さに形成した。

ｎ型微結晶シリコン層は、ＳｉＨ₄：Ｈ₂：ＰＨ₃＝１：２００：０．０２の流量比の反応ガス、９００Ｐａの反応ガス圧力、１７０℃の基板温度、および０．１５Ｗ／ｃｍ²の高周波放電電力密度の条件下で２０ｎｍの厚さに形成した。

その後、スパッタリング法によって、ｎ型微結晶シリコン層上に、８０ｎｍの厚さの酸化亜鉛膜を形成した後に、３００ｎｍの厚さの銀膜を形成することによって、実施例５の積層型光電変換装置を作製した。

実施例５の積層型光電変換装置のｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度は３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³であって、ｐ型シリコン複合層に接するｎ型微結晶シリコン層（第１の光電変換ユニットの一部）のｐ型不純物濃度は３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³であった。なお、ｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度およびｎ型微結晶シリコン層中のｎ型不純物濃度は、それぞれ、上記と同じ条件で別途作製したｐ型シリコン複合層およびｎ型微結晶シリコン層についてＳＩＭＳによってｐ型不純物濃度およびｎ型不純物濃度を測定することにより求めた。

そして、上記のようにして作製した実施例５の積層型光電変換装置に対して、ソーラシミュレータを用いてＡＭ１．５の光を１ｋＷ／ｍ²のエネルギ密度で２５℃のもとで照射することによって、実施例１の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例５の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．０ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７２であって、変換効率は１３．１０％であった。

＜実施例６＞
ｐ型シリコン複合層およびｎ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度を２×１０²¹個／ｃｍ³とし、ｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度を３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³としたこと以外は実施例５と同様にして、実施例６の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例５と同様にして、実施例６の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例６の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．１ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７４であって、変換効率は１３．５７％であった。

＜実施例７＞
ｐ型シリコン複合層およびｎ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度を３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³とし、ｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度を１×１０¹⁹個／ｃｍ³としたこと以外は実施例５と同様にして、実施例７の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例５と同様にして、実施例７の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例７の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．１ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７１５であって、変換効率は１３．１１％であった。

＜実施例８＞
ｐ型シリコン複合層およびｎ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度を２×１０²¹個／ｃｍ³とし、ｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度を２×１０²¹個／ｃｍ³としたこと以外は実施例５と同様にして、実施例８の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例５と同様にして、実施例７の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例８の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１２．８ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７４であって、変換効率は１３．２６％であった。

＜比較例２＞
ｐ型シリコン複合層およびｎ型微結晶シリコン層の形成条件をそれぞれ変更して、ｐ型シリコン複合層中のｐ型不純物濃度を１×１０¹⁹個／ｃｍ³とし、ｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度を３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³としたこと以外は実施例５と同様にして、比較例２の積層型光電変換装置を作製した。

そして、実施例５と同様にして、比較例２の積層型光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、フィルファクタ（ＦＦ）、および変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例２の積層型光電変換装置の開放電圧は１．４０Ｖであって、短絡電流密度は１３．０ｍＡ／ｃｍ²であって、フィルファクタは０．７０であって、変換効率は１２．７４％であった。

表２に示すように、ｐ型シリコン複合層のｐ型不純物濃度がｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度以上である実施例５〜８の積層型光電変換装置は、ｐ型シリコン複合層のｐ型不純物濃度がｎ型微結晶シリコン層のｎ型不純物濃度未満である比較例２の積層型光電変換装置よりも特性に優れていることが確認された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、たとえば太陽電池、光センサまたはディスプレイなどの様々な用途の積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法に利用することができる。

１ 透明基板、２ 透明電極層、３ 第１の光電変換ユニット、４ ｎ型シリコン複合層、５ 第２の光電変換ユニット、６ 裏面電極層、３１ 第１のｐ型半導体層、３２ 第１のｉ型半導体層、３３ 第１のｎ型半導体層、４２ ｐ型シリコン複合層、４３ ｎ型微結晶シリコン層、５１ 第２のｐ型半導体層、５２ 第２のｉ型半導体層、５３ 第２のｎ型半導体層、１０１ ガラス基板、１０２ ＳｎＯ₂膜、１０３ 非晶質光電変換ユニット、１０４ 中間層、１０５ 結晶質シリコン光電変換ユニット、１０６ 積層体、２０１ ガラス基板、２０２ ＳｎＯ₂膜、２０３ 前方光電変換ユニット、２０４ ｎ型シリコン複合層、２０５ 後方光電変換ユニット、２０６ 積層体、１０３１ ｐ型ＳｉＣ層、１０３２ ｉ型非晶質Ｓｉ層、１０３３ ｎ型μｃ−Ｓｉ層、１０４１ 導電性ＳｉＯ_x層、１０４２ ｎ型μｃ−Ｓｉ層、１０４３ 導電性ＳｉＯ_x層、１０５１ ｐ型μｃ−Ｓｉ層、１０５２ ｉ型結晶質Ｓｉ層、１０５３ ｎ型μｃ−Ｓｉ層、２０３１ ｐ型非晶質ＳｉＣ層、２０３２ ｉ型非晶質Ｓｉ層、２０３３ ｎ型μｃ−Ｓｉ層、２０５１ ｐ型μｃ−Ｓｉ層、２０５２ ｉ型結晶質Ｓｉ層、２０５３ ｎ型ｎ型μｃ−Ｓｉ層。

Claims (10)

1. 第１の光電変換ユニットと、
   前記第１の光電変換ユニット上に設けられた第１導電型半導体層を含む中間層と、
   前記中間層上に設けられた第２の光電変換ユニットと、を備え、
   前記第１導電型半導体層は、第２導電型半導体層と接しており、
   前記第１導電型半導体層中の第１導電型不純物濃度が、前記第２導電型半導体層中の第２導電型不純物濃度以上である、積層型光電変換装置。
2. 前記第１導電型半導体層は、結晶質のシリコンと、非晶質の酸化シリコンまたは非晶質の窒化シリコンと、を含む、請求項１に記載の積層型光電変換装置。
3. 前記第１導電型半導体層はｎ型半導体層であって、
   前記第１導電型半導体層中のｎ型不純物濃度が、３．９５×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下である、請求項１または２に記載の積層型光電変換装置。
4. 前記第２導電型半導体層はｐ型半導体層であって、
   前記第２導電型半導体層中のｐ型不純物濃度が、１×１０¹⁸個／ｃｍ³以上２×１０²²個／ｃｍ³以下である、請求項３に記載の積層型光電変換装置。
5. 前記第２導電型半導体層は、前記第２の光電変換ユニットの一部である、請求項４に記載の積層型光電変換装置。
6. 前記第１導電型半導体層はｐ型半導体層であって、
   前記第１導電型半導体層中のｐ型不純物濃度が、３．７６×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下である、請求項１または２に記載の積層型光電変換装置。
7. 前記第２導電型半導体層はｎ型半導体層であって、
   前記第２導電型半導体層中のｎ型不純物濃度が、１×１０¹⁹個／ｃｍ³以上２×１０²¹個／ｃｍ³以下である、請求項６に記載の積層型光電変換装置。
8. 前記第２導電型半導体層は、前記第１の光電変換ユニットの一部である、請求項７に記載の積層型光電変換装置。
9. 透明基板上に、第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層および第１のｎ型半導体層をこの順に積層して第１の光電変換ユニットを形成する工程と、
   前記第１の光電変換ユニット上に、ｎ型半導体層を含む中間層を形成する工程と、
   前記中間層上に、第２のｐ型半導体層、第２のｉ型半導体層および第２のｎ型半導体層をこの順に積層して第２の光電変換ユニットを形成する工程と、を含み、
   前記中間層に含まれる前記ｎ型半導体層を前記第２のｐ型半導体層に接するようにして形成する、積層型光電変換装置の製造方法。
10. 透明基板上に、第１のｐ型半導体層、第１のｉ型半導体層および第１のｎ型半導体層をこの順に積層して第１の光電変換ユニットを形成する工程と、
    前記第１の光電変換ユニット上に、ｐ型半導体層を含む中間層を形成する工程と、
    前記中間層上に、第２のｐ型半導体層、第２のｉ型半導体層および第２のｎ型半導体層をこの順に積層して第２の光電変換ユニットを形成する工程と、を含み、
    前記中間層に含まれる前記ｐ型半導体層を前記第１のｎ型半導体層に接するようにして形成する、積層型光電変換装置の製造方法。

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