JP5239003B2 - 光電変換素子およびそれの製造方法ならびに製造装置 - Google Patents

光電変換素子およびそれの製造方法ならびに製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、光電変換素子に関し、詳しくは、太陽電池等に用いられる光電変換気素子に関する。
自然エネルギを利用した発電手段として、光電変換素子、とりわけ太陽電池はエネルギ問題に対する意識の高まりと共に、普及を始めている。このような太陽電池において、爆発的な普及の鍵を握るのが、生産技術の改善による低価格化と高効率化である。
高効率化の手段として、特許文献1に記載の如く、タンデム構造の薄膜太陽電池の光到来側のバンドギャップを順次大きくしていくことで、太陽光利用効率を向上する手法が提案されている。
また、低価格化の手段として、特許文献2や特許文献3に記載の如く、部材の削減や部材コストの削減などによりこれを達成することが提案されている。
そこで、このような太陽電池において、本発明者らの検討によれば、特許文献1に記載のタンデム構造を形成するためには、各層毎に複数の異なる成膜装置を用いて、これらにて順次成膜を行う必要があり、製造コストが高騰する問題を抱えていた。また、特許文献1に具体的に例示は無いが、一般的なCVD装置を用いてこれらの成膜を行うと、各成膜装置間の移動の際に通過する移送装置やガス切替時に待機を余儀なくされるプロセスチャンバ内において、真空ポンプなどのシールオイル成分の逆拡散などにより有機物汚染が発生し、各膜の界面に汚染に起因する界面準位が発生することで発電効率が低下したりしてしまっていた。
また、材料のバンドギャップを制御するために、多数の有機金属ガスソースを要してしまい、これらの有機金属ガスソースの価格が太陽電池の価格を上昇させてしまっていた。これらのことによって、特許文献2や特許文献3に例示されるような部材の削減などを行っても太陽電池の価格を大幅に低減することが難しいという問題を生じてしまっていた。
特開2001−085718(特許3724272) 特開2002−151709 特開平10−339007
本発明の一技術的課題は、光電変換素子の光電変換効率を向上することができる光電変換素子とそれを用いた太陽電池とを提供することにある。
また、本発明のもう一つの技術的課題は、複数の成膜装置間を移送や待機を行うことなく、多層膜の成膜が可能となり、複数の膜同士の界面に有機物汚染等を与えないため、高品質の膜界面を形成することができこれにより光電変換効率の向上が可能となる光電変換素子の製造方法および製造装置を提供することにある。
本発明では、上記課題を解決するためになされたものである。
本発明によれば、光到来側となる基板上に第1の光電変換積層部と前記第1の光電変換積層部上に形成された第2の光電変換積層部を備え、入射した光を電気エネルギに変換する光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部はSiおよびCを含み、前記第2の光電変換積層部は、Si及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含み、光到来側に接近した前記第1の光電変換積層部の方が光到来側から離れた前記第2の光電変換積層部よりも光の吸収波長が短くなるように形成され、前記第1及び第2の光電変換積層部の夫々は、互いに同一の半導体材料で構成され、真性型半導体層の表裏面に、p型及びn型半導体層を夫々備えた3層構造を有することを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部のSiおよびCの含有量は、0<C/Si<1の関係を満たすことを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、更に、前記第2の光電変換素子上に形成された第3の光電変換積層部を備え、前記第3の光電変換積層部はSi、Geの一成分、およびSiとCの2成分内のいずれかを含むことを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子において、前記第2の光電変換積層部は、Siを含み、前記第3の光電変換積層部はGeを含んでいることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、前記第3の光電変換積層部は、第2の光電変換積層部よりも、吸収波長が長くなるように形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、Si及びCを含む前記光電変換積層部の内で、光到来側の光電変換積層部よりも更に離れて形成された光電変換積層部の方がC成分量が少なく形成されていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、前記基板は可視光線に対して透明な透明基板からなることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子において、前記光電変換積層部の3層構造は、同一種類の半導体材料からなることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子において、前記真性半導体層、p型またはn型半導体層は、多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子において、前記光電変換積層部はタンデム構造を備えていることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子において、前記光電変換積層部のタンデム構造は、単一のプロセスチャンバにおいて成膜形成されてなることを特徴とする光電変換素子が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部はSiをCに対して実質的に3.5:1の割合で含むことを特徴とする光電変換素子。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子において、前記光は太陽光であることを特徴とする太陽電池が得られる。
また、本発明によれば、プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって、基板上に、Si及びCを調整された組成比で含む第1の光電変換積層部を備えた光電変換膜を形成することを含む光電変換素子の製造方法であって、前記シランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記第1の光電変換積層部の前記Si及びCの組成比を調整するとともに、前記第1の光電変換積層部上に、更に、Si及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含む第2の光電変換積層部を形成することを含み、前記第1及び第2の光電変換積層部の夫々を、互いに同一の半導体材料で、真性型半導体層の表裏面に、p型及びn型半導体層を備えた3層構造を形成するとともに光到来側に接近した側の光電変換積層部の方が光到来側から離れたものの方よりも光の吸収波長が短くなるように形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子の製造方法において、前記第1の光電変換積層部のSiおよびCの含有量が、0<C/Si<1の関係を満たすように形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子の製造方法において、前記真性型半導体層、前記p型及びn型半導体層は多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子の製造方法において、前記第1および第2の光電変換積層部はタンデム構造をなすように単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜されることを特徴とする光電変換素子の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子の製造方法において、組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることを特徴とする光電変換素子の製造方法が得られる。
また、本発明によれば、中に基板を配置するチャンバと、プロセスガスを前記チャンバ内に導入する導入管と、プラズマを発生するプラズマ発生器とを備え、前記プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって前記基板上にSi及びCを調整された組成比で含む第1の光電変換積層部を形成し、更にその上にSi及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含む第2の光電変換積層部を形成するとともに、前記第1及び第2の光電変換積層部として、真性半導体層の表裏面に、互いに同一の半導体材料からなるp型およびn型半導体層を備えた3層構造を夫々形成した光電変換膜を形成するためのプラズマ処理装置であって、前記シランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記光電変換積層部のSi及びCの組成比を調整することで、前記光変換膜は、光到来側に接近した側の光電変換積層部の方が光到来側から離れたものの方よりも光の吸収波長が短くなるように形成されていることを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子の製造装置において、前記第1の光電変換積層部をSiおよびCの含有比率が0<C/Si<1であるように形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子の製造装置において、前記3層構造の前記真性半導体層と前記p型およびn型半導体層は、同一種類の半導体材料から形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子の製造装置において、前記光電変換膜は、更に、前記第2の光電変換素子上に形成された第3の光電変換積層部を備え、前記第3の光電変換積層部をSi、Geの一成分、およびSiとCの2成分内のいずれかを含むように形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子の製造装置において、前記半導体層は多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子の製造装置において、前記光電変換膜を前記光電変換積層部がタンデム構造をなすように単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜することを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれかつの光電変換素子の製造装置において、組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの光電変換素子の製造装置において、前記プロセスガス導入管は、ガス流量制御器を備え、前記チャンバ内容積Vcと前記チャンバと前記ガス流量制御器の間のガス導入管の内容積VTとの関係が、VT/Vc<1であることを特徴とする光電変換素子の製造装置が得られる。
本発明の光電変換素子によれば、0.7eVから2.2eVの間の光を連続的に吸収することが可能となり、光電変換素子の光電変換効率を向上することが可能となる。
また、本発明の光電変換素子の製造方法および製造装置によれば、複数の成膜装置間を移送や待機を行うことなく、多層膜の成膜が可能となり、複数の膜同士の界面に有機物汚染等を与えないため、高品質の膜界面を形成することができこれにより光電変換効率の向上が可能となる。
本発明について、さらに詳細に説明する。本発明の光電変換気素子は、次の構成を有する。
光電変換素子は、基板上に所定の光電変換積層部を備え、入射した光、例えば、太陽光などを電気エネルギに変換する光電変換膜を形成したものである。この光変換素子において、前記所定の光電変換積層部はSiおよびCを含む構成である。
また、前記所定の光電変換積層部上に第2の光電変換積層部を備えていても良い。この第2の光電変換積層部は、Si及びCを含むものであることが好ましい。
更に、前記第2の光電変換素子上に第3の光電変換積層部を備えていても良い。
前記第3の光電変換積層部はSi、Geの一成分、およびSiとCの2成分内のいずれかを含むものであることが好ましい。
前述したSi及びCを含む前記光電変換積層部の内で、光到来側の光電変換積層部よりも更に離れて形成された光電変換積層部の方がC成分量が少なく形成されていても良い。これらの光電変換部において、上記光電変換積層部におけるSiおよびCの含有比率が0<C/Si<1である層を少なくとも1層有することが好ましい。
さらに、上記光電変換積層部の内、光到来側に接近した側の光電変換積層部の方が光到来側から離れたものの方よりも吸収波長が長くなるよう形成されていることが好ましい。
また、前記所定の光電変換部上には、第2の光電変換積層部を備え、前記第2の光電変換積層部は、Si及びGeの内のいずれか一種を含むことも好ましい。
前記第2の光電変換積層部は、Siを含み、更に、前記第2の光電変換積層部上に形成された第3の光電変換積層部を備え、前記第3の光電変換積層部はGeを含んでいることが好ましい。
さらに、前記第1の光電積層部において光到来側に隣接した光電変換積層部は、光到来側から離れて形成された光電変換積層部よりも、吸収波長が長くなるように形成されていることが好ましい。
また、いずれか1つにおいて、前記基板は可視光線に対して透明な透明基板からなることが好ましい。
さらに、前記光電変換積層部は、真性型半導体層の表裏面にp型及びn型半導体層を備えた3層構造を有することが好ましい。この前記半導体層は多結晶であっても、単結晶構造であってもよい。
また、前記光電変換膜は前記光電変換積層部のタンデム構造を備えていることが好ましい。この光電変換積層部のタンデム構造は、単一のプロセスチャンバにおいて成膜形成されてなることが好ましい。
さらに本発明において上記構造を形成するための製造方法として、以下の構成を有する。
まず、プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって、基板上に、Si及びCを含む光電変換積層部を備えた光電変換膜を形成する。このシランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記光電変換積層部のSi及びCの組成比を調整することが好ましい。
更に、Si及びGeを夫々含む光電変換積層部の内の少なくとも一方を形成してもよい。前記光電変換積層部として、真性型半導体層の表裏面にp型及びn型半導体層を備えた3層構造を形成することが好ましい。この半導体層は多結晶構造であっても単結晶構造であっても良い。前記光電変換膜を前記光電変換積層部のタンデム構造に単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜することが好ましい。
また、前記したいずれか1つの光電変換素子の製造装置において、組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることが好ましい。
また、本発明の光電変換気素子の製造装置は、中に基板を配置するチャンバと、プロセスガスを前記チャンバ内に導入する導入管と、プラズマを発生するプラズマ発生器とを備えたプラズマ処理装置において、前記プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって前記基板上にSi及びCを含む光電変換積層部を備えた光電変換膜を形成する構成である。使用されるシランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記光電変換積層部のSi及びCの組成比を調整することができる。
更に、Si及びGeを夫々含む光電変換積層部の内の少なくとも一方を形成することが好ましい。
さらに本発明の製造装置において、以下の構成を形成する。
前記光電変換積層部として、真性半導体層の表裏面にp型およびn型半導体層を備えた3層構造を形成する。この半導体層は多結晶構造であっても、単結晶構造であっても良い。
前記光電変換膜を前記光電変換積層部のタンデム構造に単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜すること。
組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることが好ましい。前記プロセスガス導入管は、ガス流量制御器を備え、前記チャンバ内容積Vcと前記チャンバと前記ガス流量制御器の間のガス導入管の内容積VTとの関係が、VT/Vc<0.1であることが好ましい。
次に、上記した、本発明の光電変換素子の構造を更に、図を用いて詳しく説明する。
図1は本発明の光電変換素子の断面構造の一例を示す概略図である。図1を参照すると、透明電極12の付いた透明基板11上の透明電極12側に複数の光電変換積層部1,2,3を積層したタンデム構造となっており、透明基板12側から光が到来する(光到来方向)。それぞれの光電変換積層部1,2,3は、光到来方向側から、p型、真性型、n型を基本単位として単独もしくは複数層積層されてなる。真性型領域は、製造時に意図的に電荷を生み出す不純物を導入していない領域として定義される。
図1では、3つの異なる光電変換積層部1,2,3を積層した状態として示しているが、本発明の効果を生み出す範囲で、さらにそれぞれの光電変換積層部の組成を変更し、多段に積層してもよい。
図1はタンデム構造として代表的な積層構造を示しているが、各光電変換積層部1,2,3の間に公知の中間層や透明電極層を導入しても良い。
光到来方向側の光電変換積層部1は、吸収波長が短いことが好ましく、逆に光到来方向から遠ざかるにつれ吸収波長が長くなることが好ましい。このような形態として、光到来方向側に位置する光電変換積層部1は、SiおよびCを少なくとも含むことが好ましい。光電変換積層部に含まれるSiおよびCの比率は、0<C/Si<1が好ましい。SiおよびCを含む光電変換積層部を複数積層する場合には、光到来方向から遠ざかるにつれ、順次C/Siの大きさが小さくなるように成膜することが好ましい。このように配置された光電変換積層部の光到来方向側から遠い側に第2の光電変換積層部2を構成する。
第2の光電変換積層部2は、Siを含むことが好ましく、単結晶もしくは多結晶Si、もしくは結晶Siあるいは多結晶Siと非晶質Siの混合物であることが好ましい。第3の光電変換積層部はGeを含むことが好ましく、SiとGeを0<Ge/Si<1の割合もしくはGe単独で構成することが好ましい。
図2は、Ge,Si、SiC(C/Si=1)の組成比率とバンドギャップの関係を示した特性図であり、上述の構成をとることで、0.7eVから2.2eVの間の光を連続的に吸収することが可能となり、光電変換素子の光電変換効率を向上することが可能となる。
このような構造と組成を有する光電変換素子の製造装置について次に説明する。
図3は本発明の光電変換素子の光電変換膜の成膜を行う製造装置の構成の一例を示す図である。
図3を参照すると、プロセスチャンバ21と、プロセスチャンバ21に接続されたガス供給配管22a,22b,22cと、ガス供給配管22a,22b,22cに接続された流量制御器およびバルブ23a,23bと、プロセスチャンバに接続され不用なガスを排気する排気ポンプ24とからなる。反応に必要なエネルギを供給するプラズマ源などは図示していない。流量制御器とバルブ23a,23bにはプログラム制御を外部から行えるようにプログラム制御器25が接続されている。排気ポンプには排気側からのオイル成分などの不純物の逆拡散を抑制するためにパージガス26が導入されている。このような構成にすることで、従来ガスの切替時にオーバーフローなどによる圧力変動や流量変動が生じていたガス切替機構を制御することが可能となり、短時間のガス切替が可能となっている。さらに、パージポートに流すガス流量をプログラム制御で流量制御器FCと連動させ変化させても良い。チャンバ内表面に不用な膜が堆積しないように壁面温度を上昇させる機構を導入することが好ましい。
このような構成にすることで、ガス切替時間を短縮し、不用膜の堆積を抑制できることから、同一のチャンバで異なる複数の膜を成膜することが可能となる。
図4(b)は、この構成でガス切替を行った場合の切替特性を示す特性図である。比較として、従来のプログラム制御を行っていないガス流量制御器FCを用いた場合の特性も同図(a)に示す。
図4(a)に示すように、従来構成の場合には、ガス流量静定までの時間に25秒程度を要していたが、図4(b)に示すように、本発明の装置構成を用いることで、10秒以内で静定が完了していることが示されている。
複数の成膜装置間を移送や待機を行うことなく、多層膜の成膜が可能となり、複数の膜同士の界面に有機物汚染等を与えないため、高品質の膜界面を形成することができこれにより光電変換効率の向上が可能となる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
まず、公知の洗浄方法により洗浄ガラス基板(コーニング社製1737番)に、スパッタ法によりITO膜を成膜した。次に、この基板を内容積が20Lで、プロセスガス流量制御器からプロセスチャンバまでの距離が5mの1/4インチステンレス配管が接続されたプロセスチャンバに導入し、アルゴンプラズマで表面クリーニングを行った後、トリメチルシランとシランおよびアルゴンの混合ガスに切り替えて40秒で0.1μmの厚さにp型Si3.5Cを、不純物ガスを止めて120秒で0.3μm厚の真性型Si3.5Cを、さらにn型不純物ガスを加えて40秒で0.1μm厚のn型Si3.5Cを300℃の基板温度でそれぞれ成膜した。各導電型のドーピング用プロセスガスとして、p型にはB、n型にはPHを用いた。次に同一のチャンバでガスをArとシランの混合ガスに切替を行い、40秒で0.1μmの厚さにp型シリコンを、不純物ガスを止めて400秒で1.0μmの厚さに真性型シリコンを、n型不純物ガスを加えて40秒で0.1μm厚のn型シリコンをそれぞれ成膜した。ドーピング用プロセスガスは前述のものを用いた。このときのガス切替時間はそれぞれ1秒であった。次に同一のチャンバでガスをアルゴンおよびモノゲルマンの混合ガスに切り替え、p型不純物ガスを加えて40秒で0.1μm厚のp型Geを、不純物ガスを止めて600秒で1.5μm厚の真性型Ge、n型不純物ガスを加えて40秒で0.1μm厚のn型Geをそれぞれ成膜した。ドーピング用プロセスガスは前述のものを用いた。このときのガス切り替え時間はそれぞれ1秒であった。各プロセスにおいて、プラズマ源として、2.45GHzのマイクロ波を用い、平面型スロットアンテナを用いてチャンバ内にマイクロ波を導入した。プロセスガスはシャワープレートを用いて、基板表面に均一に照射されるように供給した。チャンバ壁面温度は、反応副生成物が堆積しない温度として150℃とした。
次に、減圧移送装置を用いて、スパッタ装置に基板を移送し、アルミニウム電極を成膜した。減圧移送装置の移送圧力は100Torrとし、装置内およびポンプ内に不活性ガスとしてN2を流通させることにより、成膜表面の有機物汚染を抑制した。スパッタ装置内に導入しスパッタ開始前にキセノンプラズマ照射によりクリーニングを行った。キセノンを用いることで、イオン衝撃によるダメージを抑制することができる。
このようにして図5に示す光電変換積層部を構成した後、公知のフォトリソグラフィ法によりパターニングをすることによって、正極および負極を取り出した。その後、この基板をCVDチャンバに導入し、Si3N4を保護膜として成膜した。保護膜を公知のフォトリソグラフィ法によりパターニングし、電極を取り出した。
このようにして作成された光電変換素子の発電効率を太陽光を用いて測定したところ、20%の値を得た。同様の構成で、従来のプロセスチャンバを用いて作成した光電変換素子の発電効率は13%であった。
以上の説明の通り、本発明に係る光電変換素子は、光センサ、太陽光発電、太陽電池等に適用される。
本発明の光電変換素子の断面構造の一例を示す概略図である。 図2は、Ge,Si、SiC(C/Si=1)の組成比率とバンドギャップの関係を示した特性図である。 本発明の光電変換素子の光電変換膜の成膜を行う製造装置の構成の一例を示す図である。 (a)は、比較として、従来のプログラム制御を行っていないガス流量制御器FCを用いた場合の特性を示す図、(b)は、この構成でガス切替を行った場合の切替特性を示す特性図である。 本発明の実施例1に係る光電気変換素子の概略構成を示す図である。
符号の説明
1 第1の光電変換積層部
2 第2の光電変換積層部
3 第3の光電変換積層部
10 光電変換素子
11 透明基板
12 透明電極
13 電極
20 光電変換素子の製造装置
21 プロセスチャンバ
22a,22b,22c ガス供給配管
23a,23b 流量制御器及び弁
24 排気ポンプ
25 プログラム制御器
26 パージガス

Claims (26)

  1. 光到来側となる基板上に第1の光電変換積層部と前記第1の光電変換積層部上に形成された第2の光電変換積層部を備え、入射した光を電気エネルギに変換する光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部はSiおよびCを含み、前記第2の光電変換積層部は、Si及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含み、光到来側に接近した前記第1の光電変換積層部の方が光到来側から離れた前記第2の光電変換積層部よりも光の吸収波長が短くなるように形成され、前記第1及び第2の光電変換積層部の夫々は、互いに同一の半導体材料で構成され、真性型半導体層の表裏面に、p型及びn型半導体層を夫々備えた3層構造を有することを特徴とする光電変換素子。
  2. 請求項1に記載の光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部のSiおよびCの含有量は、0<C/Si<1の関係を満たすことを特徴とする光電変換素子。
  3. 請求項1又は2の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、更に、前記第2の光電変換素子上に形成された第3の光電変換積層部を備え、前記第3の光電変換積層部はSi、Geの一成分、およびSiとCの2成分内のいずれかを含むことを特徴とする光電変換素子。
  4. 請求項に記載の光電変換素子において、前記第2の光電変換積層部は、Siを含み、前記第3の光電変換積層部はGeを含んでいることを特徴とする光電変換素子。
  5. 請求項3又は4に記載の光電変換素子において、前記第3の光電変換積層部は、第2の光電変換積層部よりも、吸収波長が長くなるように形成されていることを特徴とする光電変換素子。
  6. 請求項1乃至5の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、Si及びCを含む前記光電変換積層部の内で、光到来側の光電変換積層部よりも更に離れて形成された光電変換積層部の方がC成分量が少なく形成されていることを特徴とする光電変換素子。
  7. 請求項1乃至6の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、前記基板は可視光線に対して透明な透明基板からなることを特徴とする光電変換素子。
  8. 請求項に記載の光電変換素子において、前記光電変換積層部の3層構造は、同一種類の半導体材料からなることを特徴とする光電変換素子。
  9. 請求項に記載の光電変換素子において、前記真性半導体層、p型またはn型半導体層は、多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子。
  10. 請求項1乃至9の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、前記光電変換積層部はタンデム構造を備えていることを特徴とする光電変換素子。
  11. 請求項10に記載の光電変換素子において、前記光電変換積層部のタンデム構造は、単一のプロセスチャンバにおいて成膜形成されてなることを特徴とする光電変換素子。
  12. 請求項1乃至11の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、前記第1の光電変換積層部はSiをCに対して実質的に3.5:1の割合で含むことを特徴とする光電変換素子。
  13. 請求項1乃至12の内のいずれか一項に記載の光電変換素子において、前記光は太陽光であることを特徴とする太陽電池。
  14. プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって、基板上に、Si及びCを調整された組成比で含む第1の光電変換積層部を備えた光電変換膜を形成することを含む光電変換素子の製造方法であって、前記シランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記第1の光電変換積層部の前記Si及びCの組成比を調整するとともに、
    前記第1の光電変換積層部上に、更に、Si及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含む第2の光電変換積層部を形成することを含み、
    前記第1及び第2の光電変換積層部の夫々を、互いに同一の半導体材料で、真性型半導体層の表裏面に、p型及びn型半導体層を備えた3層構造を形成するとともに光到来側に接近した側の光電変換積層部の方が光到来側から離れたものの方よりも光の吸収波長が短くなるように形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  15. 請求項14に記載の光電変換素子の製造方法において、前記第1の光電変換積層部のSiおよびCの含有量が、0<C/Si<1の関係を満たすように形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  16. 請求項14に記載の光電変換素子の製造方法において、前記真性型半導体層、前記p型及びn型半導体層は多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  17. 請求項14乃至16の内のいずれか項に記載の光電変換素子の製造方法において、前記第1および第2の光電変換積層部はタンデム構造をなすように単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜されることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  18. 請求項14乃至17の内のいずれか項に記載の光電変換素子の製造方法において、組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  19. 中に基板を配置するチャンバと、プロセスガスを前記チャンバ内に導入する導入管と、プラズマを発生するプラズマ発生器とを備え、前記プロセスガスとしてシランガスを用いたプラズマ処理によって前記基板上にSi及びCを調整された組成比で含む第1の光電変換積層部を形成し、更にその上にSi及びCを含むか又は、Si及びGeの内のいずれか一種を含む第2の光電変換積層部を形成するとともに、前記第1及び第2の光電変換積層部として、真性半導体層の表裏面に、互いに同一の半導体材料からなるp型およびn型半導体層を備えた3層構造を夫々形成した光電変換膜を形成するためのプラズマ処理装置であって、前記シランガスは、モノシラン、メチルシラン、トリメチルシランの内の少なくとも一種からなり、前記各シランガスの混合割合によって、前記光電変換積層部のSi及びCの組成比を調整することで、
    前記光変換膜は、光到来側に接近した側の光電変換積層部の方が光到来側から離れたものの方よりも光の吸収波長が短くなるように形成されていることを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  20. 請求項19に記載の光電変換素子の製造装置において、前記第1の光電変換積層部をSiおよびCの含有比率が0<C/Si<1であるように形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  21. 請求項19に記載の光電変換素子の製造装置において、前記3層構造の前記真性半導体層と前記p型およびn型半導体層は、同一種類の半導体材料から形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  22. 請求項19乃至21の内のいずれか一項に記載の光電変換素子の製造装置において、前記光電変換膜は、更に、前記第2の光電変換積層部上に形成された第3の光電変換積層部を備え、前記第3の光電変換積層部をSi、Geの一成分、およびSiとCの2成分内のいずれかを含むように形成することを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  23. 請求項19に記載の光電変換素子の製造装置において、前記半導体層は多結晶もしくは単結晶構造を備えていることを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  24. 請求項19乃至23の内のいずれか項に記載の光電変換素子の製造装置において、前記光電変換膜を前記光電変換積層部がタンデム構造をなすように単一のプロセスチャンバにおいて積層成膜することを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  25. 請求項19乃至24の内のいずれか項に記載の光電変換素子の製造装置において、組成の互いに異なる光電変換積層部のプロセスガス切替時間は10秒以内であることを特徴とする光電変換素子の製造装置。
  26. 請求項19乃至25の内のいずれか項に記載の光電変換素子の製造装置において、前記プロセスガス導入管は、ガス流量制御器を備え、前記チャンバ内容積Vcと前記チャンバと前記ガス流量制御器の間のガス導入管の内容積VTとの関係が、VT/Vc<1であることを特徴とする光電変換素子の製造装置。
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