JP3347747B2 - 光電変換装置の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い効率を有するタン
デム型の光電変換装置を低コストで提供する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光電変換装置において、光のエネルギー
を有効に利用するためにエネルギーバンドギャップの異
なる光電変換装置を直列に積層したタンデム型の太陽電
池が知られている。

【０００３】このタンデム型の太陽電池とは、２つのＰ
ＩＮ（またはＮＩＰ）型の光電変換層（または光電変換
装置）を光入射側から直列に積層した構成であり、光入
射側の光電変換層におけるＩ型半導体層のエネルギーバ
ンドギャプは、もう一方の光電変換層におけるＩ型半導
体層のエネルギーバンドギャプより大きいことを特徴と
する太陽電池である。以下、光入射側の光電変換層を第
１の光電変換層、もう一方の光入射側から２番目の光電
変換層を第２の光電変換層と記す。

【０００４】このタンデム型の構成をとると、Ｉ型半導
体層のバンドギャップが大きい第１の光電変換層にまず
光は入射することになる。バンドギャップの大きいＩ型
半導体層では、あまり長波長（即ちフォトンのエネルギ
ーが小さい光）を吸収することができないので、おもに
短波長（即ちフォトンのエネルギーが小さい光）を吸収
する。

【０００５】光入射側を透過した光は、第２の光電変換
層に入射する。第２の光電変換層のＩ型半導体層はエネ
ルギーバンドギャップが第１の光電変換層のＩ型半導体
層のエネルギーバンドギャップより小さいので、第１の
光電変換層で吸収されなかった長波長側の光を吸収する
ことができる。

【０００６】この結果、第１の光電変換層において吸収
できなかった波長領域の光を第２の光電変換層において
吸収できるので、入射する光を効率的に利用できるとい
う特徴を有している。

【０００７】この第１の光電変換層と第２の光電変換層
を入れ換えた場合、最初にＩ型半導体層のエネルギーバ
ンドギャップの小さい光電変換層に光が入射してしま
い、第２の光電変換層（即ちこの光電変換層のＩ型半導
体層のエネルギーバンドギャップが光入射側の光電変換
層のＩ型半導体層のエネルギーバンドギャップよりも大
きくなる構成になる）で吸収できる波長領域の光が第１
の光電変換層においてすでに吸収されてしまっており、
光電変換層を透過する際に損失してしまう光エネルギー
の分を考えると、これでは光を効果的に活用することが
できない。

【０００８】即ち、光入射側から吸収した光を起電力に
変換するＩ型半導体層（一般に活性層と呼ばれる）のエ
ルギーバンドギャップが大きい光電変換層（第１の光電
変換層）、そのつぎにＩ型半導体層のエルギーバンドギ
ャップが小さい方の光電変換層（第２の光電変換層）と
構成することにより、第１の光電変換層で吸収できない
波長領域の光を第２の光電変換変換層で吸収することが
できることになり光エネルギーの効率的な利用を計るこ
とができる。

【０００９】上記のようなタンデム型の光電変換装置を
構成する条件としては、エネルギーバンドギャップの異
なる半導体を用いた光電変換層が必要なことである。エ
ネルギーバンドギャップの異なる半導体としては、アモ
ルファスシリコン（エネルギーバンドギャップ約１．６
〜１．８ｅｖ）と多結晶シリコン（エネルギーバンドギ
ャップ約１．１ｅｖ）を用いて前述のタンデム構成の光
電変換装置を作製する方法がよく知られている。

【００１０】この従来のタンデム型の光電変換装置は、
光入射側に第１の光電変換層としてアモルファスシリコ
ンを用いたＰＩＮ構成の光電変換層を設け、第２の光電
変換層として液相成長によって溶融シリコンから作られ
てバルクの多結晶シリコンをウエハー状にスライスした
ものを用いたＰＮ構造の光電変換層を設けたものであ
る。

【００１１】このバルクの多結晶シリコンをスライスし
たウエハー状の多結晶シリコン基板は数十μｍ程度に薄
くつくることは難しく、またＮ型，Ｐ型の導電型を作製
する際には不純物拡散工程が必要であった。

【００１２】また、溶融したシリコンから薄膜型の多結
晶シリコンを得る方法としてスピン法、リボン法等があ
るが生産性に問題があり一般的ではなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のタンデム型
の光電変換装置は、ウエハー状の多結晶シリコン半導体
を作製するのに非常にコストがかかり、しかも珪素を大
量に用いるため工業的に不向きであった。例えば、液相
成長によって作られるバルクの多結晶珪素半導体をスラ
イスすることによって得られる多結晶シリコン半導体基
板は数百μｍもあり、しかも厚さをコントロールするの
が困難であるが、気相成長によって作製されるアモリフ
ァスシリコン（非晶質珪素）半導体層は数十μｍ程度の
厚さですみ、その厚さも数十Åから自由にコントロール
することができる。

【００１４】しかも、液相成長によって作られるバルク
の多結晶珪素半導体層の大きさは、現在の技術において
は、２０ｃｍ角が程度が限度であり、それ以上大きいも
のを得るのは技術的にも困難であり、できたとしてもコ
スト的に問題があった。

【００１５】以上のように液相成長によって作製される
バルクの多結晶珪素半導体を用いることは、工業的に不
向きであり、太陽電池の実用化を妨げる大きな原因の一
つとなっていた。

【００１６】本発明は、高い変換効率を気体できるタン
デム型さらには光電変換層を２層以上用いた多層構造の
光電変換装置を低コストでしかも大量生産できる作製法
を発明することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決しようとする手段】本発明は、絶縁性基板
上に気相化学反応法またはスパッタ法により非単結晶珪
素半導体よりなる少なくとも一層の光電変換層を設ける
工程と、前期非単結晶珪素半導体を熱アニールにより結
晶化させる工程と、前期結晶化した非単結晶珪素半導体
よりなる光電変換層上に気相化学反応法またはスパッタ
法により非単結晶珪素半導体よりなる光電変換層を設け
る工程からなることを特徴とする光電変換装置の作製方
法である。

【００１８】本発明における絶縁基板とは、ガラス基
板、石英基板等の絶縁体の基板を用いることができる。

【００１９】本発明の構成における気相化学反応法と
は、ＲＦプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、
マイクロ波ＣＶＤ法等の公知の反応ガスをエネルギーに
よって分解して成膜する方法をいう。

【００２０】また、スパッタ法とはターゲットに分子ま
たは原子を衝突させ、飛び散ったターゲットの原子、分
子またはそれらのクラスタを基板上に堆積させる方法を
いうものである。

【００２１】本発明の構成における非単結晶半導体と
は、例えばアモルファスシリコン半導体をあげることが
できる。しかし、他の半導体において単結晶状態以外の
半導体を本発明の構成にける非単結晶半導体として用い
てもよい。

【００２２】熱アニールは、例えば半導体として珪素
（シリコン）を用いた場合、シリコンの溶融温度である
１０００度以上の温度よりも低い温度である４５０度〜
７００度の温度で行った。また、石英基板等の高い温度
に耐えられる基板を用いた場合には、７００度以上の温
度でアニールを行なってもよい。

【００２３】熱アニールは、不活性雰囲気あるいは水素
雰囲気中において１〜９６時間行なった。このアニール
時間に幅があるのは、アニール温度によってアニール時
間が変わるからである。

【００２４】本発明の構成における光電変換装置は、少
なくとも光電変換層を備えていることを最低の条件とす
る。光電変換層とは、光エネルギーを起電力に変換する
のに必要な構成を有しているものをいう。例えばＰ型、
Ｉ型、Ｎ型と積層された半導体、ＰＮ接合を有する半導
体等を上げることができる。また、ＰＩＮ構造であるな
らば、Ｉ層がＰＮ接合であるならばＰＮ界面における空
乏層が光起電力に寄与するキャリアの発生する領域であ
り、本明細書においてはこの領域を活性層と記す。即
ち、光電変換層の両端に電極を接続し、光電変換層に光
を照射すれば電極から起電力を取り出すことができる。

【００２５】本発明は、従来のタンデム型の光電変換装
置に用いられていた溶融シリコンから作られたウエハー
状の多結晶シリコン半導体の代わりに、アモルファスシ
リコン半導体を熱アニールしシリコンを固相成長させる
ことによってできる結晶化シリコンを用いたものであ
る。

【００２６】この結果、従来は異なる工程で作られてい
た第１、第２の光電変換層を同一工程で作製することが
でき生産性を高めることができるという特徴を有する。

【００２７】しかも、各種ＣＶＤ法やスパッタ法で成膜
されるアモルファスシリコン半導体を熱アニールするこ
とにより得ることができる結晶化シリコン膜は、薄く形
成することができ、資源の有効利用からみて有用であ
る。

【００２８】しかも、上記の気相化学反応法またはスパ
ッタ法は、曲面にも成膜することができるという特徴を
有している。

【００２９】本発明の構成は、光電変換層における活性
層のエネルギーバンドギャップの大きさが、光入射側よ
り大きい順になるように光電変換層を構成する際に、小
さいバンドギャップを有する活性層（例えば１．１ｅｖ
のバンドギャップを有するＩ型の結晶性シリコン）を作
製する方法として、気相成長法またはスパッタ法で成膜
したアモルファス、または熱アニールによって結晶性が
改善される薄膜を４５０度〜７００度の温度で熱アニー
ルすることによって、所定のエネルギーバンドギャップ
を得るという方法を用いるものである。

【００３０】従って、バンドギャップが異なる半導体層
を得られるのであるならば、タンデム型のように２層の
光電変換層を用いるのでなく、３層または４層の光電変
換層を構成してもよい。

【００３１】ただしこの場合も、気相反応法あるいはス
パッタ法で得た半導体薄膜を熱アニールにより固相成長
させることによって結晶化させ、所定のバンドギャップ
を得る方法を用いるのが本発明の特徴である。

【００３２】本発明のもう一つの構成は、上記結晶性シ
リコンの光電変換層とアモルファスシリコンの光電変換
層とからなるタンデム型の光電変換装置に、さらにバン
ドギャップの狭い光電変換層であるシリコンゲルマ（Ｓ
ｉ_1-x Ｇｅ_x （０＜Ｘ＜１））を用いた光電変換層を用
いたものである。

【００３３】このシリコンゲルマもスパッタ法や気相化
学反応法によって得た膜を熱アニールすることによって
固相成長させ、所定のエネルギーバンドギャップ（約
０．８ｅＶ）を得るところに本発明の構成の特徴を有す
る。

【００３４】シリコンゲルマによる光電変換層は、シリ
コンゲルマによるＰＩＮ構成でなくともよく、活性層で
あるＩ層だけナローバンドギャップ（０．８ｅＶ）を有
するシリコンゲルマすなわちＳｉ_1-x Ｇｅ_x （０＜Ｘ＜
１）で構成させてもよい。

【００３５】この場合は、Ｐ層とＮ層をシリコン半導体
で作ることになる。また、本発明の構成においては、最
もバンドギャップの広い半導体としてアモルファスシリ
コン半導体を用いているが、さらにバンドギャップの広
い半導体として炭化珪素（Ｓｉ_x Ｃ_1-X ）を用いた光電
変換層を最も光入射側に位置させてもよい。

【００３６】以上の本発明の構成においては、生産性に
優れたスパッタ法、気相化学反応法等の薄膜成膜によっ
て得た非端結晶状の半導体を熱アニールすることによっ
て固相成長させ所定のバンドギャップを得ることが顕著
な特徴である。

【００３７】本発明は、変換効率を高めるために活性層
のエネルギーバンドギャップが異なる光電変換層を多層
に設けた光電変換装置（例えば前述のタンデム型）の作
製法に関するものであり、それぞれの光電変換層には、
従来の光電変換装置の作製法または構成を用いることが
できることはいうまでもない。以下、実施例を示し本発
明を詳細に説明する。

【００３８】

【実施例】本実施例は、本発明の構成を用いることによ
ってガラス基板上にタンデム型の光電変換装置を設けた
ものである。本実施例においては、絶縁性の基板として
ガラス基板を用いるが、熱アニール時の温度である６０
０度程度の温度に耐えるのであれば何ら限定されるもの
ではない。

【００３９】以下最初に、第２の光電変換層（光入射側
から２番目に位置する活性層のバンドギャップが第１の
光電変換層の活性層のエネルギーバンドギャップより小
さい光電変換層）となる結晶性シリコン半導体層からな
る光電変換層の作製方法について図１を用いて説明する

【００４０】まず、透光性絶縁基板であるガラス基板１
１上に下地保護膜として酸化珪素膜１２を３０００Åの
厚さに酸素１００％雰囲気中でのスパッタリングによっ
て成膜する。

【００４１】つぎに裏面電極となる高濃度にリンが添加
されたＮ型のアモルファスシリコン半導体層１３をＲＦ
プラズマＣＶＤ法により１μｍの厚さに以下の条件で成
膜する。 成膜ガス混合比 ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１０００ｐｐｍ 流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 成膜圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ（１３．５６ＭＨ_Z ） 尚、光電変換層のＮ型半導体層と区別するためにこの裏
面電極となるＮ型半導体層をＮ⁺ 層と記す。

【００４２】つぎにこの裏面電極となるＮ型のアモルフ
ァスシリコン半導体層１３上にＲＦプラズマＣＶＤ法に
よりＰＩＮ構成の光電変換層におけるＮ型半導体領域と
なるＮ型のアモルファスシリコン半導体層１４を３００
Åの厚さに設ける。このＮ型半導体層１４の成膜条件
は、 成膜ガス混合比 ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１０ｐｐｍ 流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 成膜圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ（１３．５６ＭＨ_Z ） である。

【００４３】つぎに活性層となるＩ型のアモルファスシ
リコン半導体層１５をＲＦプラズマＣＶＤ法により１０
μｍの厚さに以下の条件で成膜する。 成膜ガス ＳｉＨ₄ 流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 成膜圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ（１３．５６ＭＨ_Z ）

【００４４】つぎに、Ｐ型のアモルファスシリコン半導
体層１６をＲＦプラズマＣＶＤ法により５００Åの厚さ
に以下の条件で成膜する。 成膜ガス Ｂ₂Ｈ₆ ／ＳｉＨ₄ ＝１０ｐｐｍ 流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 成膜圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ（１３．５６ＭＨ_Z ） 以上の工程によって、ボトムセルとなる第２の光電変換
層１７を作製した。

【００４５】以上の成膜において用いたＲＦプラズマＣ
ＶＤ装置は、マルチチャンバー形式を用い、各成膜室に
はロータリーポンプとターボ分子ポンプを直列に設けた
独立な高真空排気手段を用いた。そして成膜中における
酸素濃度を極力低くして成膜を行った。また、各成膜工
程において用いられる不純物が他の工程における成膜時
に存在っしないようにすることは重要である。

【００４６】つぎに、この第２の光電変換層を拡散炉に
において５５０度から６００度のＮ₂ またはＨ₂ の常圧
雰囲気中において熱アニールし、半導体層を固相成長
（結晶化）させた。

【００４７】アニール時間は６時間〜９６時間、本実施
例においては４８時間の時間をかけて行った。

【００４８】熱アニールを行い半導体層を固相成長させ
たボトムセル（第２の光電変換層）１７の表面に露出し
ている表面には、熱アニール時において酸化珪素膜が形
成されてしまうので、熱アニール後にＨＦ処理を行いこ
の酸化珪素膜を取り除いた。具体的には、弗酸処理を行
い酸化膜を取り除いた。

【００４９】以上の如くしてボトムセルとなる結晶性シ
リコンの半導体層を有する第２の光電変換層１７を完成
させた。

【００５０】本実施例において、第２の光電変換層１７
にアモルファスシリコンを熱アニールしたものを用いた
のは、アモルファスシリコンの膜を４５０度〜７００度
の温度で熱アニールすると多結晶シリコンと同じ程度の
約１．１ｅｖのバエネルギーバンドギャップを有する結
晶性シリコンを得られるという本発明者が行った実験事
実に基づくものである。

【００５１】つぎに完成したボトムセル（第２の光電変
換層）１７上にトップセルであるアモルファスシリコン
半導体層を有する第１の光電変換層１０２を作製する。

【００５２】まず、前述の如くして作製した第２の光電
変換層１７上にＮ型のアモルファスシリコン半導体層１
８をプラズマＣＶＤ法により以下の条件で１００Åの厚
さに成膜する。 成膜ガス混合比 ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１％ ガス流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０度〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ

【００５３】つぎにＩ型のアモルファスシリコン半導体
層１９を３０００Åの厚さに以下の条件で成膜した。 成膜ガス ＳｉＨ₄ ガス流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０度〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ

【００５４】つぎにＰ型アモルファスシリコン半導体層
１０１を１００Åの厚さに以下の条件で成膜した。 成膜ガス混合比 Ｂ₂Ｈ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１％ ガス流量 ３０〜１５０ｃｃｍ 圧力 ０．０１〜１Ｔｏｒｒ 成膜温度 １３０度〜３００度 ＲＦパワー ３０〜１５０Ｗ 成膜ガス混合比 ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１％

【００５５】以上の如してボトムセルである第２の光電
変換層１７上にトップセルである第１の光電変換層１０
２を気相化学反応法によって作製した。さらに透明同電
膜としてＩＴＯ１０３をスパッタ法によって成膜した。
そしてドライエッチング工程またはレーザースクライブ
工程により素子間分離を行い図２の形状を得た。その
後、裏面電極１３（第１の光電変換層１７の際下部に位
置する。図１の１３に示すＮ⁺ 層）を取り出し、アルミ
補助電極２１を蒸着によって成膜した。

【００５６】以上の工程によってタンデム型の光電変換
装置の一つのセルを完成した。

【００５７】また、図２に示すのは一つの光電変換セル
であるが、例えば太陽電池として用いるのであるなら
ば、多数のセルが連結された状態で用いられるのが一般
的である。

【００５８】この場合、本発明の構成であるタンデム型
光電変換装置の作製工程に集積型の光電変換装置の作製
方法の一つであるレーザースクライブ法を容易に用いる
ことができるという特徴を有する。

【００５９】従来のバルク型の多結晶シリコンからスラ
イスして作られるウエハー状の多結晶シリコンまたは単
結晶シリコンを用いた光電変換装置においては、その厚
さが数百μｍあったためレーザースクライブ法を用いる
こが困難であった。

【００６０】なお、本実施例における光電変換層は、基
板側からＮＩＰと半導体層を積層したが、ＰＩＮ構成と
してもよい。また、結晶性シリコンからなる第２の光電
変換層は、ＰＮまたはＮＰ接合としてもよい。

【００６１】また、Ｐ層、Ｎ層をＳｉ_X Ｃ_1-X （０＜Ｘ
＜１）としてさらに変換効率を高めてもよい。

【００６２】〔実施例２〕本実施例は、図３に示すよう
に光入射側からアモルファスシリコン半導体を用いたＰ
ＩＮ構成を有する第１の光電変換層Ａ、実施例１におい
て作製した結晶性シリコン半導体を用いたＰＩＮ構成を
有する第２の光電変換層Ｂ、そしてＳｉ_1-x Ｇｅ_x （０
＜Ｘ＜１）（以下省略してＳｉＧｅと記載する）を半導
体層として用いた第３の光電変換層Ｃからなる光電変換
装置である。

【００６３】本実施例の特徴は、基板上に第３の光電変
換層と第２の光電変換層をスパッタ法とＲＦプラズマＣ
ＶＤ法とによって設け、この２層に対して熱アニールを
行うことでエネルギーバンドギャップの小さい結晶性半
導体を得ることを特徴としている。

【００６４】以下本実施の作製工程を図３を用いて説明
する。まず、実施例１と同様にしてガラス等の絶縁性基
板３１上に酸化珪素膜３２を酸素１００％雰囲気中にお
けるスパッタリングにおより３０００Åの厚さに下地保
護膜として成膜した。

【００６５】下地保護膜である酸化珪素膜３１上に裏面
電極となるＮ⁺ 型のアモルファスシリコン膜３３を実施
例１の裏面電極であるＮ⁺ 型のシリコン膜１３と同様に
して形成する。

【００６６】つぎに、シリコンとゲルマニウムの混合タ
ーゲットを用いて光電変換層のＰ型半導体層となるＮ型
のＳｉＧｅ膜３４をマグネトロン型ＲＦスパッタ装置を
用いて以下の条件で成膜した。 雰囲気 Ｈ₂ ：Ａｒ＝８：２（Ｂ₂Ｈ₆ １０
ｐｐｍ添加） ＲＦパワー ４００Ｗ 成膜圧力 ０．５ｐａ 基板温度 １５０度

【００６７】上記成膜条件において、水素は０〜１００
％、アルゴンも０〜１００％の条件で設定可能である。
水素またはアルゴン１００雰囲気中で、ＮまたはＰ型の
半導体を成膜する場合は、ターゲット中に一導電型を付
与する不純物である３価または５価の不純物であるリ
ン、ボロン等を混入させればよい。

【００６８】この際、ターゲットを４００度以上の温度
でアニールすることにより不純物の活性化を行ってもよ
い。

【００６９】つぎに、上記Ｎ型のＳｉＧｅ膜３４と同様
な方法を用いて以下の条件でＩ型のＳｉＧｅ膜３５を５
〜５０μｍの厚さ、本実施例においては１０μｍの厚さ
に成膜した。 雰囲気 Ｈ₂ ：Ａｒ＝８：２ ＲＦパワー ４００Ｗ 成膜圧力 ０．５ｐａ 基板温度 １５０度

【００７０】つぎに、Ｐ型のＳｉＧｅ膜３６をＮ型のＳ
ｉＧｅ膜３４と同様な方法を用いて以下の条件で１００
〜１０００Å本実施例においては、５００Åの厚さに成
膜した。 雰囲気 Ｈ₂ ：Ａｒ＝８：２（Ｂ₂ Ｈ₆ １０
ｐｐｍ添加） ＲＦパワー ４００Ｗ 成膜圧力 ０．５ｐａ 基板温度 １５０度

【００７１】以上の工程により第３の光電変換層である
アモルファスＳｉＧｅ半導体よりなる基板側からＮＩＰ
構造の光電変換層Ｃを設けた。

【００７２】なお、バンドギャップを小さくする材料と
してＳｉＧｅ半導体にスズを添加してもよい。さらに、
本実施例ににおいてはＰ，Ｎ型の半導体層もＳｉＧｅを
用いたが、導電型を制御しやすいシリコン半導体を用い
てＮ型．Ｐ型の半導体層を形成してもよい。

【００７３】尚、ＳｉＧｅ膜の作製法としては、水酸化
ゲルマニウムとシランを用いてＣＶＤ法による方法もあ
るが、水酸化ゲルマニウムは取扱が難しく危険性が高い
ので、本実施例においてはＳｉＧｅのターゲットを用い
たスパッタ法を用いた。

【００７４】つぎにこの光電変換層Ｃ上に実施例１と同
様な方法でアモルファスシリコン半導体となる基板側か
らＮＩＰの構造を有する光電変換層Ｂを設け、第２の光
電変換層とした。

【００７５】以上の工程によって積層された光電変換層
Ｃ、Ｂを４５０〜７００度、本実施例においては６００
度の温度で７２時間熱アニールを行い結晶化させた。な
おアニール雰囲気は水素１００％常圧雰囲気または窒素
等の不活性雰囲気中で行なった。

【００７６】ここで熱アニールにより光電変換層Ｃ、Ｂ
を結晶化させるのは、この二つ光電変換層の活性層（こ
の場合はＩ型半導体層）のエネルギーバンドギャップを
光入射側から約１．１ｅｖ、約０．８ｅｖとすることに
よって光電変換層を多層に設けた高効率の光電変換装置
（光電変換層を２層にしたものが実施例１のタンデム
型）を得ようとするためである。

【００７７】上記の結晶化させた第２の光電変換層Ｂ上
に実施例１と同様な方法によって第１の光電変換層（一
番光入射側の光電変換層）であるアモルファスシリコン
半導体を用いた光電変換層Ａを基板側からＮＩＰ型の順
に作製する。

【００７８】この第１の光電変換層の活性層（この場合
は、ＰＩＮ構成なのでＩ層になる）のエネルギーバンド
ギャップは約１．６ｅｖである。

【００７９】なお、本実施例においては基板側からＮＩ
ＰＮＩＰＮＩＰの順に光電変換層の半導体を形成した形
になる。

【００８０】また、図３におけるＡは図１の１０２に、
Ｂは１７に対応する。さらに、図３に付与してある符号
の内図１、図２と同一のものは、図１、図２と同じ部分
を表すものである。

【００８１】つぎに、第１光電変換層のＰ型半導体層
（この段階で表面に露出している半導体層）上に透明導
電膜３７を形成し、ドライエッチング、レーザースクラ
イブ法によりセルに分離し、裏面電極に補助電極を形成
して、一つのセルを有した光電変換装置を完成させた。

【００８２】本実施例の作製法をとることによって、活
性層のバンドギャップが異なる光電変換層を積層した多
層構造型の光電変換装置を低コストで、大量生産に向く
方法で作製することができた。

【００８３】本発明の構成は、所定のバンドギャップを
有する半導体を得る方法として、スパッタ法やＣＶＤ法
によって得た薄膜半導体に熱アニールを行なうことを特
徴としている。このためスパッタ法やＣＶＤ法の大きな
特徴である生産性の高さを活用できるという特徴を有す
る。

【００８４】

【発明の効果】本発明の構成である気相化学反応法また
はスパッタ法によって作製した光電変換層を熱アニール
により結晶化させ所定のエネルギーバンドギャップを有
する活性層を得ることで、高い生産性を有する多層構造
型の光電変換装置（代表的にはタンデム型）を得ること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を用いた光電変換装置の例を示
す。

【図２】 本発明の構成を用いた光電変換装置の例を示
す。

【図３】 本発明の構成を用いた光電変換装置の例を示
す。

【符号の説明】

１１ 絶縁性基板 １２ 酸化珪素膜 １３ 結晶化したＮ型半導体層 １４ 結晶化シリコンからなるＮ型半導体層 １５ 結晶化シリコンからなるＩ型半導体層 １６ 結晶化シリコンからなるＰ型半導体層 １７ 結晶化シリコンからなる第２の光電変換層 １８ アモルファスシリコンからなるＮ型半導体層 １９ アモルファスシリコンからなるＩ型半導体層 １０１ アモルファスシリコンからなるＰ型半導体層 １０２ アモルファスシリコンからなる第１の光電変換
層 １０３ 透明導電膜

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上方にシリコンとゲルマニウムとの化
   合物からなる非単結晶半導体を有する光電変換層を形成
   し、 前記光電変換層上に非単結晶シリコンからなる光電変換
   層を形成した後、前記２つの光電変換層を加熱すること
   によって前記２つの光電変換層を結晶化し、 前記結晶化した２つの光電変換層上に非単結晶シリコン
   を含む光電変換層を設けることを特徴とする光電変換装
   置の作製方法。
2. 【請求項２】基板上方にシリコンとゲルマニウムとの化
   合物からなるアモルファス半導体を有する第１の光電変
   換層を形成し、 前記第１の光電変換層上にアモルファスシリコンからな
   る第２の光電変換層を形成した後、前記第１及び第２の
   光電変換層を加熱することによって前記第１及び第２の
   光電変換層を結晶化し、 前記結晶化した第１及び第２の光電変換層上にアモルフ
   ァスシリコンを含む光電変換層を設けることを特徴とす
   る光電変換装置の作製方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記シリコンと
   ゲルマニウムとの化合物は、Ｓｉ_1-xＧｅ_x（０＜ｘ＜
   １）であることを特徴とする光電変換装置の作製方法。