KR20120095790A - 광전 변환 장치 - Google Patents

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순페이 야마자키
후미토 이사카
지로 니시다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

창층에서의 광흡수 손실이 적고, 변환 효율이 높은 광전 변환 장치를 제공한다.
한 쌍의 전극 간에 있어서, n형의 도전형을 가지는 결정성 실리콘 기판과, p형의 도전형을 가지는 투광성 반도체층과의 사이에 p-n 접합을 형성하고, 이 투광성 반도체층을 창층으로 한 광전 변환 장치를 형성한다. 이 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물로 이루어지고, 이 유기 화합물에는 정공 수송성이 높은 재료가 이용되고, 이 무기 화합물에는 전자 수용성을 가지는 천이 금속 산화물이 이용된다.

Description

광전 변환 장치{PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE}
본 발명은, 유기 화합물 및 무기 화합물로 형성된 창층(窓層)을 가지는 광전 변환 장치에 관한 것이다.
근년, 지구 온난화 대책으로서, 발전시에 이산화탄소의 배출이 없는 광전 변환 장치가 주목받고 있다. 그 대표예로서는, 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등의 결정성 실리콘 기판을 이용한 태양전지가 알려져 있다.
결정성 실리콘 기판을 이용한 태양전지에서는, 결정성 실리콘 기판의 도전형과는 역의 도전형이 되는 층을 불순물의 확산에 의해 이 결정성 실리콘 기판의 한쪽 면측에 형성하는, 소위 호모 접합(homo junction)을 가지는 구성이 널리 이용되고 있다.
또한, 결정성 실리콘 기판의 한쪽 면에, 이 결정성 실리콘 기판과는 광학 밴드 갭 및 도전형이 다른 비정질 실리콘을 성막하고, 헤테로 접합을 형성한 구성도 알려져 있다(특허문헌 1, 2 참조).
일본국 특개평 4-130671호 공보 일본국 특개평 10-135497호 공보
상술한 광전 변환 장치의 구성에서는, 창층에 결정성 실리콘, 또는 비정질 실리콘이 이용되기 때문에, 이 창층에서 광흡수 손실이 발생한다.
창층에서도 광캐리어는 발생하지만, 창층 내에서는 소수(少數) 캐리어가 재결합하기 쉽고, 전류로서 취출할 수 있는 광캐리어의 대부분은 p-n 접합에 의해 이면 전극측의 결정성 실리콘 기판 내에서 발생한다. 따라서, 창층에서 흡수된 광은 실질적으로 이용되지 않기 때문에, 창층은 결정성 실리콘이 광감도를 가지는 파장 범위 내에서 투광성을 가지는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일양태는, 창층에서의 광흡수 손실이 적은 광전 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일양태는, 유기 화합물 및 무기 화합물로 형성되고, 실리콘 표면의 패시베이션 효과가 높은 창층을 가지는 광전 변환 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일양태는, 한 쌍의 전극간에, 결정성 실리콘 기판과, 결정성 실리콘 기판에 접하는 투광성 반도체층을 가지고, 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치이다.
상기 결정성 실리콘 기판의 도전형은 n형이며, 투광성 반도체층의 도전형은 p형으로 구성된다.
또한, 상기 투광성 반도체층 위에는, 투광성 도전막이 형성되어 있어도 좋다.
본 명세서에 개시하는 본 발명의 다른 일양태는, 한 쌍의 전극간에 결정성 실리콘 기판과, 결정성 실리콘 기판의 한쪽 면에 접하는 제 1 비정질 실리콘층과, 제 1 비정질 실리콘층에 접하는 투광성 반도체층과, 결정성 실리콘 기판의 한쪽 면에 접하는 제 2 비정질 실리콘층과, 제 2 비정질 실리콘층에 접하는 실리콘 반도체층을 가지고, 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치이다.
또한, 본 명세서 등에 있어서의 「제 1」, 「제2」 등의 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해 붙인 것으로, 순서나 수를 한정하는 것이 아니라는 것을 부기한다.
또한, 본 명세서에 개시하는 본 발명의 다른 일양태는, 한 쌍의 전극간에 결정성 실리콘 기판과, 결정성 실리콘 기판의 한쪽 면에 접하는 투광성 반도체층과, 결정성 실리콘 기판의 다른 한쪽 면에 접하는 비정질 실리콘층과, 비정질 실리콘층에 접하는 실리콘 반도체층을 가지고, 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치이다.
상기 결정성 실리콘 기판 및 실리콘 반도체층의 도전형은 n형이며, 투광성 반도체층의 도전형은 p형이며, 비정질 실리콘층은 i형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 투광성 반도체층에 접하여 투광성 도전막이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 본 발명의 일양태에 있어서, 무기 화합물에는 원소 주기표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 이용할 수 있다. 구체적으로는 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 또는 산화레늄 등이 있다.
또한, 유기 화합물에는 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물의 어느 것인가를 이용할 수 있다.
본 발명의 일양태를 이용함으로써, 창층에서의 광흡수 손실을 줄일 수 있어, 변환 효율이 높은 광전 변환 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 2는 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 3은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 4는 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 5는 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 6은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치를 설명한 단면도.
도 7은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치의 제작 방법을 설명한 공정 단면도.
도 8은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치의 제작 방법을 설명한 공정 단면도.
도 9는 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치의 제작 방법을 설명한 공정 단면도.
도 10은 본 발명의 일양태인 광전 변환 장치의 제작 방법을 설명한 공정 단면도.
도 11은 투광성 반도체층 및 비정질 실리콘층의 분광 투과율, 및 단결정 실리콘 광전 변환 장치의 분광 감도 특성.
이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략하는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태에서의 광전 변환 장치, 및 그 제작 방법에 대하여 설명한다.
도 1(A)는, 본 발명의 일양태에서의 광전 변환 장치의 단면도이다. 이 광전 변환 장치는 결정성 실리콘 기판(100), 이 결정성 실리콘 기판에 접하는 투광성 반도체층(120) 및 제 1 전극(140), 및 투광성 반도체층(120)에 접하는 제 2 전극(160)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 2 전극(160)은 그리드 전극(grid electrode)이며, 제 2 전극(160)이 형성된 면측이 수광면(受光面)이 된다.
도 1(B)는, 도 1(A)와 같은 적층 구성이지만, 결정성 실리콘 기판(100)의 표리에 요철 가공을 한 예를 나타낸다. 요철 가공된 면에서는 입사광이 다중 반사하고, 광전 변환 영역 내에는 광이 비스듬하게 진행하기 때문에 광로 길이가 증대한다. 또한, 이면 반사광이 표면에서 전반사하는, 소위 광 가둠 효과(light trapping effect)를 일으키게 할 수도 있다. 또한, 수광면이 되는 표면에 볼록부 또는 오목부의 간격이 수십 nm 내지 수백 nm가 되는 요철 가공을 실시하면, 300 nm 내지 1200 nm의 범위의 파장의 광의 반사율을 5% 이하로 억제할 수 있어, 높은 반사 방지 효과를 부여할 수도 있다. 또한, 도 1(B)에 예시한 구성에 한정하지 않고, 표리의 어느 한쪽에만 요철 가공을 한 구성이어도 좋다. 또한, 표리 모두 같은 형상의 요철 가공을 한 구성이어도 좋다.
결정성 실리콘 기판(100)은 일도전형을 가지고, 투광성 반도체층(120)은 결정성 실리콘 기판(100)의 도전형과는 역의 도전형을 가지는 층이다. 따라서, 결정성 실리콘 기판(100)과 투광성 반도체층(120)의 계면에 p-n 접합이 형성된다. 여기서, 본 발명의 일양태에서의 투광성 반도체층(120)은 p형의 도전형을 가지기 때문에, 결정성 실리콘 기판(100)에는 n형의 도전형을 가지는 결정성 실리콘 기판을 이용한다.
또한, 도시하지 않았지만, 결정성 실리콘 기판(100)과 제 1 전극(140)과의 사이에 결정성 실리콘 기판(100)과 같은 도전형을 가지고, 또한 캐리어 밀도가 결정성 실리콘 기판(100)보다 높은 층을 BSF(Back Surface Field)층으로서 형성해도 좋다. 본 실시형태에서는, BSF층으로서 n＋층을 형성함으로써, n-n＋ 접합이 형성되고, 그 전계에 의해 소수 캐리어가 p-n 접합측으로 튐으로써, 제 1 전극(140) 근방에서의 캐리어의 재결합을 방지할 수 있다.
본 발명의 일양태에서의 투광성 반도체층(120)은, 무기 화합물과 유기 화합물의 복합 재료이다. 이 무기 화합물로서는, 천이 금속 산화물을 이용할 수 있고, 특히 원소 주기표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물인 것이 바람직하다. 구체적으로는 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물을 이용한다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다.
상술한 천이 금속 산화물은 전자 수용성을 가지고, 정공 수송성이 높은 유기 화합물과의 복합 재료는 캐리어 밀도가 높고, p형의 반도체 특성을 나타낸다. 또한, 이 복합 재료는 가시광역으로부터 적외역이 넓은 파장 범위에 걸쳐 투과율이 높은 특성을 가지고 있다.
또한, 이 복합 재료는 안정적이고, 결정성 실리콘 기판과의 계면에 산화실리콘을 발생시키지 않기 때문에 계면의 결함을 저감시킬 수 있어, 캐리어의 라이프 타임을 향상시킬 수 있다.
이 복합 재료를 n형의 단결정 실리콘 기판의 양면에 성막하고, 패시베이션막으로 했을 때의 캐리어의 라이프 타임은, 유기 화합물에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP), 무기 화합물에 산화몰리브덴(VI)을 이용한 경우에, 700μsec 이상, 유기 화합물에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：NPB), 무기 화합물에 산화몰리브덴(VI)을 이용한 경우에, 400μsec 이상인 것이 실험으로 확인되었다. 또한, 패시베이션막을 형성하지 않는 n형의 단결정 실리콘 기판의 라이프 타임은, 약 40μsec, 이 단결정 실리콘 기판의 양면에 스퍼터링법으로 인듐 주석 산화물(ITO)을 성막한 경우의 라이프 타임은 약 30μsec이다.
종래의 광전 변환 장치에서는, 결정성 실리콘 기판의 표층에 형성한 불순물층을 창층으로 하기 때문에, 창층은 접합에 의해 이면 전극측의 광흡수 영역과 거의 같은 광흡수 특성을 가지고 있었다. 이 창층에서도 광캐리어는 발생하지만, 소수 캐리어의 수명이 짧고, 전류로서 취출할 수 없기 때문에, 창층에서의 광흡수는 큰 손실이 된다.
본 발명의 일양태에서는, n형 결정성 실리콘 기판을 광흡수층으로 하는 광전 변환 장치의 창층으로서 이 복합 재료를 이용함으로써, 창층에서의 광흡수가 저감하여, 광흡수 영역에서 효율적으로 광전 변환을 행할 수 있게 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 이 복합 재료는 실리콘 표면의 패시베이션 효과가 매우 높다. 따라서, 광전 변환 장치의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 투광성 반도체층(120) 위에, 제 2 전극(160)과의 접합부 이외에 투광성의 절연막을 형성해도 좋다. 이 절연막을 형성함으로써, 투광성 반도체층(120)의 표면 결함을 저감시킬 수 있다. 투광성 절연막으로서는, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법으로 성막되는 산화규소막이나 질화규소막을 이용할 수 있다.
또한, 도 2는, 도 1(B)의 구성에서, 투광성 반도체층(120)과 제 2 전극(160)과의 사이에 투광성 도전막(180)을 형성한 구성을 예시한 것이다. 이와 같이, 이 투광성 도전막을 형성함으로써 투광성 반도체층(120)에서의 저항 손실을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 도 1 및 도 2의 광전 변환 장치의 구성에 있어서, 투광성 반도체층(120)으로서 기재한 영역이, 투광성 반도체층과 p형의 실리콘 반도체층의 적층 구조여도 좋다. 이 실리콘 반도체층을 형성함으로써 p형 영역(투광성 반도체층과 p형의 실리콘 반도체층의 적층 부분)의 캐리어 밀도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 내부 전계를 높일 수 있고, 광전 변환 장치의 전기 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서 이용하는 p형의 실리콘 반도체층은 막두께를 매우 얇게 할 수 있기 때문에, 그 광흡수 손실은 거의 무시할 수 있다.
다음에, 도 1(B)에 나타낸 광전 변환 장치의 제작 방법에 대하여 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.
본 발명의 일양태에 이용할 수 있는 결정성 실리콘 기판(100)에는, n형의 도전형을 가지는 단결정 실리콘 기판이나 다결정 실리콘 기판을 이용할 수 있다. 이러한 결정성 실리콘 기판의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태에 있어서는, MCZ(Magnetic Czochralski)법으로 제조된 (100)면을 표면에 가지는 단결정 실리콘 기판을 이용한다(도 7(A) 참조).
다음에, 결정성 실리콘 기판(100)의 표리에 요철 가공을 행한다. 먼저, 알칼리성의 에칭액(예를 들면, 10% 수산화칼륨 수용액 등)을 사용하여, 결정성 실리콘 기판(100)의 표리를 에칭한다. 본 실시형태에서는, (100)면을 표면에 가지는 단결정 실리콘 기판을 이용하기 때문에, (111)면과의 에칭 속도의 차(差)에 의해, 결정성 실리콘 기판(100)의 표리에 제 1 요철(210)을 형성할 수 있다(도 7(B) 참조). 이 때, 수광면이 되는 한쪽 면측을 레지스트 마스크로 덮고, 다른 한쪽 면측에만 제 1 요철(210)을 형성해도 좋다. 또한, 알칼리성의 에칭액을 이용한 방법에서는, 어스펙트비 0.5 이상 3 이하의 볼록부를 2μm 이상 10μm 이하의 주기로 형성할 수 있다.
다음에, 드라이 에칭법을 이용하여, 수광면이 되는 면측에 제 1 요철(210)보다 미세한 제 2 요철(220)을 형성한다. 예를 들면, 플루오로카본계의 가스와 염소계의 가스를 이용하여 RIE 모드로 결정성 실리콘의 에칭을 행하면 좋다. 구체적으로는, 어스펙트비가 3 이상 15 이하의 볼록부를 60 nm 이상 500 nm 이하의 주기로 형성할 수 있다. 또한, 드라이 에칭법으로는, 면방위에 의존하지 않고 에칭이 균등하게 진행되기 때문에, 결정성 실리콘 기판(100)에 다결정 실리콘 기판을 이용하는 경우는, 표리 모두 드라이 에칭법으로 요철을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 요철 가공법은 일례이며, 한정되는 것은 아니다.
다음에, 수광면측이 되는 결정성 실리콘 기판(100)의 한쪽 면에, 투광성 반도체층(120)을 형성한다(도 8(A) 참조). 투광성 반도체층(120)은 상술한 무기 화합물 및 유기 화합물의 공증착법에 의해 형성한다. 공증착법이란, 하나의 성막실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다. 성막은 고진공 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 고진공은 성막실 내를 진공 배기 수단에 의해 진공도가 5×10-3 Pa 이하, 바람직하게는 10-4 Pa 내지 10-6 Pa 정도의 범위가 되도록 진공 배기함으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 투광성 반도체층(120)은, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 형성한다. 그 막두께는, 50 nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴의 비율은, 중량비로 2：1(=BPAFLP：산화몰리브덴)이 되도록 조절한다.
또한, BSF층(n＋층)을 형성하는 경우는, 투광성 반도체층(120)을 형성하기 전에, n형을 부여하는 도펀트(인, 비소, 안티몬 등)를 이면측이 되는 결정성 실리콘 기판(100)의 다른 한쪽 면에 고농도로 확산하는 공정을 행하면 좋다.
다음에, 이면측이 되는 결정성 실리콘 기판(100)의 다른 한쪽 면에, 제 1 전극(140)을 형성한다(도 8(B) 참조). 제 1 전극(140)에는, 은, 구리 등의 저저항 금속을 이용할 수 있고, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등으로 형성할 수 있다. 또는, 스크린 인쇄법을 이용하여, 은 페이스트나, 구리 페이스트 등의 도전성 수지로 형성해도 좋다.
다음에, 투광성 반도체층(120) 위에 제 2 전극(160)을 형성한다(도 8(C) 참조). 제 2 전극(160)은 그리드 전극이며, 은 페이스트, 구리 페이스트, 니켈 페이스트, 몰리브덴 페이스트 등의 도전성 수지를 이용하여, 스크린 인쇄법으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 전극(160)은 은 페이스트와 구리 페이스트를 적층하는 등 다른 재료의 적층이어도 좋다.
또한, 도 2의 구성의 광전 변환 장치를 형성하려면, 제 2 전극(160)을 형성하기 전에 투광성 반도체층(120) 위에 투광성 도전막(180)을 형성하면 좋다. 투광성 도전막에는, 예를 들면, 인듐 주석 산화물, 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물, 아연을 포함하는 산화인듐, 산화아연, 갈륨을 포함하는 산화아연, 알루미늄을 포함하는 산화아연, 산화주석, 불소를 포함하는 산화주석, 안티몬을 포함하는 산화주석, 또는 그라펜 등을 이용할 수 있다. 또한, 투광성 도전막은 단층에 한정되지 않고, 상이한 막의 적층이어도 좋다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물과 알루미늄을 포함하는 산화아연의 적층이나, 인듐 주석 산화물과 불소를 포함하는 산화주석의 적층 등을 이용할 수 있다. 막두께는 총두께 10 nm 이상 1000 nm 이하로 한다.
이상에 의해, 본 발명의 일양태인 투광성 반도체층을 창층에 이용한 광전 변환 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 설명한 광전 변환 장치와는 다른 구성의 광전 변환 장치, 및 그 제작 방법을 설명한다.
본 발명의 일양태에서의 광전 변환 장치의 단면도를 도 3(A), 도 3(B)에 나타낸다.
도 3(A)에 나타낸 광전 변환 장치는, 결정성 실리콘 기판(300)에 접하는 제 1 비정질 실리콘층(311) 및 제 2 비정질 실리콘층(312), 이 비정질 실리콘층과 접하는 투광성 반도체층(320) 및 실리콘 반도체층(330), 실리콘 반도체층(330)과 접하는 제 1 전극(340), 및 투광성 반도체층(320)과 접하는 제 2 전극(360)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 2 전극(360)이 형성된 면측이 수광면이 된다.
도 3(B)는, 도 3(A)와 같은 적층 구성이지만, 결정성 실리콘 기판(300)의 표리에 요철 가공을 실시한 예를 나타내고 있다. 요철 가공의 효과의 상세한 사항에 대해서는, 실시형태 1을 참조할 수 있다.
여기서, 제 1 비정질 실리콘층(311) 및 제 2 비정질 실리콘층(312)은, 결함이 적은 고품질의 i형 반도체층이며, 결정성 실리콘 기판 표면의 결함을 종단할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, i형의 반도체란, 페르미 준위가 밴드 갭의 중앙에 위치하는 소위 진성 반도체 외에, 반도체에 포함되는 p형 혹은 n형을 부여하는 불순물이 1×1020 cm-3 이하의 농도이며, 암전도도(暗傳導度)에 대하여 광전도도가 100배 이상인 반도체를 가리킨다. 이 i형의 실리콘 반도체에는 주기표 제 13 족 또는 제 15 족의 원소가 불순물로서 포함되는 것이어도 좋다.
결정성 실리콘 기판(300)은 일도전형을 가지고, 투광성 반도체층(320)은 결정성 실리콘 기판(300)의 도전형과는 역의 도전형을 가지는 반도체층이다. 따라서, 결정성 실리콘 기판(300)과 투광성 반도체층(320)의 계면에서는, 제 2 비정질 실리콘층(312)을 통하여 p-n 접합이 형성된다. 여기서, 본 발명의 일양태에 있어서의 투광성 반도체층(320)은 p형의 도전형을 가지기 때문에, 결정성 실리콘 기판(300)에는 n형의 도전형을 가지는 결정성 실리콘 기판을 이용한다.
또한, 이면측에 형성되는 실리콘 반도체층(330)은 n＋형이며, 제 1 비정질 실리콘층(311)을 통하여 n-n＋ 접합이 형성된다. 즉, 실리콘 반도체층(330)은 BSF층으로서 작용한다.
투광성 반도체층(320)은 무기 화합물과 유기 화합물의 복합 재료이다. 이 무기 화합물 및 이 유기 화합물에 대해서는, 실시형태 1을 참조할 수 있다.
본 발명의 일양태에서는, n형 결정성 실리콘 기판을 광흡수층으로 하는 광전 변환 장치의 창층으로서 이 복합 재료를 이용함으로써, 창층에서의 광흡수 손실이 저감하고, 광흡수층에 있어서 효율적으로 광전 변환을 행할 수 있게 된다. 따라서, 광전 변환 장치의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 도 3(B)의 구성에 대하여, 투광성 반도체층(320)과 제 2 전극(360)과의 사이에 투광성 도전막(380)을 형성한 구성으로 해도 좋다. 투광성 도전막(380)을 형성함으로써 투광성 반도체층(320)에서의 저항 손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 도 4에서는 결정성 실리콘 기판(300)에 요철이 형성된 구성을 예시하고 있지만, 요철이 없는 구성이어도 좋다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 3(B)의 구성으로부터 제 2 비정질 실리콘층(312)을 생략하고, 결정성 실리콘 기판(300)과 투광성 반도체층(320)이 직접 접하여, p-n 접합을 형성하는 구성으로 해도 좋다. 상술한 투광성 반도체층(320)에 이용할 수 있는 천이 금속 산화물과 유기 화합물의 복합 재료는, 패시베이션 효과가 높기 때문에, 결정성 실리콘 기판과의 접합계면에 생성되는 결함은 매우 적고, 양호한 계면을 형성할 수 있다. 또한, 도 5에서는 결정성 실리콘 기판(300)에 요철을 형성한 구성을 예시하고 있지만, 요철이 없는 구성이어도 좋다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 도 5의 구성에 대하여, 투광성 반도체층(320) 위에 투광성 도전막(380)이 형성된 구성으로 해도 좋다. 투광성 도전막(380)을 형성함으로써 투광성 반도체층(320)에서의 저항 손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 도 6에서는 결정성 실리콘 기판(300)에 요철이 형성된 구성을 예시하고 있지만, 요철이 없는 구성이어도 좋다.
또한, 상기의 도 3 내지 도 6의 광전 변환 장치의 구성에 있어서, 투광성 반도체층(320)으로서 기재한 영역이, 투광성 반도체층과 p형의 실리콘 반도체층의 적층 구조여도 좋다. 이 실리콘 반도체층을 형성함으로써 p형 영역(투광성 반도체층과 p형의 실리콘 반도체층의 적층 부분)의 캐리어 밀도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 내부 전계를 높일 수 있어, 광전 변환 장치의 전기 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서 이용하는 p형 실리콘 반도체층은 막두께를 매우 얇게 할 수 있기 때문에, 그 광흡수 손실은 거의 무시할 수 있다.
다음에, 도 3(B)에 나타낸 광전 변환 장치의 제작 방법에 대하여, 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.
본 발명의 일양태에 이용할 수 있는 결정성 실리콘 기판(300)에는, n형의 도전형을 가지는 단결정 실리콘 기판이나 다결정 실리콘 기판을 이용할 수 있다. 이러한 결정성 실리콘 기판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에 있어서는, MCZ(Magnetic Czochralski)법으로 제조된 (100)면을 표면에 가지는 단결정 실리콘 기판을 이용한다.
다음에, 결정성 실리콘 기판(300)의 표리에 요철 가공을 행한다(도 9(A) 참조). 요철 가공의 공정의 상세한 사항은 실시형태 1의 도 7(B), 도 7(C)의 설명을 참조할 수 있다. 또한, 도 3(A)의 구성의 광전 변환 장치를 제작하는 경우에는, 이 요철 가공의 공정을 생략하면 좋다.
다음에, 수광면과는 역측이 되는 결정성 실리콘 기판(300)의 한쪽 면 위에 플라즈마 CVD법을 이용하여 제 1 비정질 실리콘층(311)을 형성한다(도 9(B) 참조). 제 1 비정질 실리콘층(311)의 두께는, 3 nm 이상 50 nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 비정질 실리콘층(311)은 i형이며, 막두께는 5 nm로 한다.
제 1 비정질 실리콘층(311)의 성막 조건은, 예를 들면, 반응실에 유량 5 sccm 이상 200 sccm 이하의 모노실란을 도입하여, 반응실 내의 압력을 10 Pa 이상 100 Pa 이하, 전극 간격을 15 mm 이상 40 mm 이하, 전력 밀도를 8 mW/cm2 이상 50 mW/cm2 이하로 하면 좋다.
다음에, 제 1 비정질 실리콘층(311) 위에 실리콘 반도체층(330)을 형성한다(도 9(C) 참조). 실리콘 반도체층(330)의 두께는 3 nm 이상 50 nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 실리콘 반도체층(330)은 n형의 미결정 실리콘 또는 비정질 실리콘이며, 막두께는 10 nm로 한다.
실리콘 반도체층(330)의 성막 조건은, 예를 들면, 반응실에 유량 1 sccm 이상 10 sccm 이하의 모노실란, 유량 100 sccm 이상 5000 sccm 이하의 수소, 유량 5 sccm 이상 50 sccm 이하의 수소 베이스의 포스핀(0.5%)을 도입하여, 반응실 내의 압력을 450 Pa 이상 100000 Pa 이하, 바람직하게는 2000 Pa 이상 50000 Pa 이하로 하고, 전극 간격을 8 mm 이상 30 mm 이하로 하고, 전력 밀도를 200 mW/cm2 이상 1500 mW/cm2 이하로 하면 좋다.
다음에, 수광면측이 되는 결정성 실리콘 기판(300)의 다른 한쪽 면에 플라즈마 CVD법을 이용하여 제 2 비정질 실리콘층(312)을 형성한다(도 10(A) 참조). 제 2 비정질 실리콘층(312)의 두께는, 3 nm 이상 50 nm 이하로 하는 것이 바람직하고, 본 실시형태에 있어서, 제 2 비정질 실리콘층(312)은 i형이며, 막두께는 5 nm로 한다. 또한, 제 2 비정질 실리콘층(312)은 제 1 비정질 실리콘층(311)과 같은 성막 조건에서 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 비정질 실리콘층(311), 제 2 비정질 실리콘층(312) 및 실리콘 반도체층(330)의 성막에 이용하는 전원에는 주파수 13.56 MHz의 RF 전원을 이용하지만, 27.12 MHz, 60 MHz, 또는 100 MHz의 RF 전원을 이용해도 좋다. 또한, 연속 방전뿐만 아니라, 펄스 방전으로 성막을 행하여도 좋다. 펄스 방전을 행함으로써, 막질 향상이나 기상 중에서 발생하는 파티클을 저감할 수 있다.
다음에, 제 2 비정질 실리콘층(312) 위에 투광성 반도체층(320)을 형성한다(도 10(B) 참조). 투광성 반도체층(320)은, 상술한 무기 화합물 및 유기 화합물의 공증착법에 의해 형성할 수 있다. 공증착법이란, 하나의 성막실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다. 성막은 고진공 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 고진공은 성막실 내를 진공 배기 수단에 의해 진공도가 5×10-3 Pa 이하, 바람직하게는 10-4 Pa 내지 10-6 Pa 정도의 범위가 되도록 진공 배기함으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 투광성 반도체층(320)은, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 형성한다. 그 막두께는, 50 nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴의 비율은, 중량비로 2：1(=BPAFLP：산화몰리브덴)이 되도록 조절한다.
다음에, 실리콘 반도체층(330) 위에 제 1 전극(340)을 형성한다. 제 1 전극(340)에는, 은, 알루미늄, 구리 등의 저저항 금속을 이용할 수 있고, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등으로 형성할 수 있다. 또는, 스크린 인쇄법을 이용하여, 은 페이스트나, 구리 페이스트 등의 도전성 수지로 형성해도 좋다.
다음에, 투광성 반도체층(320) 위에 제 2 전극(360)을 형성한다(도 10(C) 참조). 제 2 전극(360)은 그리드 전극이며, 은 페이스트, 구리 페이스트, 니켈 페이스트, 몰리브덴 페이스트 등의 도전성 수지를 이용하여, 스크린 인쇄법으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 전극(360)은, 은 페이스트와 구리 페이스트를 적층하는 등, 다른 재료의 적층이어도 좋다.
또한, 결정성 실리콘 기판(300)의 표리에 형성하는 막의 형성 순서는, 상기 방법에 한정하지 않고, 도 10(C)에 나타낸 구조를 형성할 수 있으면 좋다. 예를 들면, 제 1 비정질 실리콘층(311)을 형성하고, 다음에 제 2 비정질 실리콘층(312)을 형성해도 좋다.
또한, 도 4의 구성의 광전 변환 장치를 형성하려면, 제 2 전극(360)을 형성하기 전에 투광성 반도체층(320) 위에 투광성 도전막(380)을 형성하면 좋다. 투광성 도전막(380)에는, 예를 들면, 인듐 주석 산화물, 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물, 아연을 포함하는 산화인듐, 산화아연, 갈륨을 포함하는 산화아연, 알루미늄을 포함하는 산화아연, 산화주석, 불소를 포함하는 산화주석, 안티몬을 포함하는 산화주석, 또는 그라펜 등을 이용할 수 있다. 또한, 투광성 도전막(380)은 단층에 한정하지 않고, 다른 막의 적층이어도 좋다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물과 알루미늄을 포함하는 산화아연의 적층이나, 인듐 주석 산화물과 불소를 포함하는 산화주석의 적층 등을 이용할 수 있다. 막두께는 총두께 10 nm 이상 1000 nm 이하로 한다.
또한, 도 5의 구성의 광전 변환 장치를 형성하기 위해서는, 상술한 제 2 비정질 실리콘층(312)의 형성 공정을 생략하면 좋다. 또한, 투광성 반도체층(320) 위에 투광성 도전막(380)을 형성하면, 도 6의 구성의 광전 변환 장치를 형성할 수 있다.
이상에 의해, 본 발명의 일양태인 투광성 반도체층을 창층에 이용한 광전 변환 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에 나타낸 투광성 반도체층에 대하여 설명한다.
실시형태 1 및 실시형태 2에 나타낸 광전 변환 장치에 있어서의 투광성 반도체층(120, 320)에는, 천이 금속 산화물과 유기 화합물을 복합한 재료를 이용할 수 있다. 또한, 본 명세서 중에 있어서, 복합이란, 단지 2개의 재료를 혼합시키는 것뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합하는 것에 의해 재료간에서의 전하의 수수가 행해질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
상기 천이 금속 산화물로서는, 전자 수용성을 가지는 천이 금속 산화물을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 천이 금속 산화물 중에서도, 원소 주기표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물인 것이 바람직하다. 특히, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물을 이용한다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다.
상기 천이 금속 산화물과 상기 유기 화합물을 포함하는 복합 재료에는, 유기 화합물의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)에 있는 전자가, 천이 금속 산화물의 전도대로 이동함으로써, 천이 금속 산화물과 유기 화합물과의 사이에 상호 작용이 생긴다. 이 상호 작용에 의해, 천이 금속 산화물과 유기 화합물을 포함하는 복합 재료는 캐리어 밀도가 높고, p형의 반도체 특성을 나타낸다.
이하에서는, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 복합 재료에 이용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭：TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭：TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸 페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭：MTDATA), N,N'-비스(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N,N'-디페닐벤지딘(약칭：BSPB) 등을 이용할 수 있다. 또한, N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭：DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：DPAB), N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭：DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭：DPA3B), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP), 4,4'-비스[N-(9, 9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：DFLDPBi) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 이용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 이용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭：CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭：TCPB), 9-[4-(N-카르바졸릴)페닐]-10-페닐안트라센(약칭：CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 이용할 수 있다.
복합 재료에 이용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭：DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭：t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭：DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭：t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭：DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 이용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지고, 탄소수 14?42의 방향족 탄화수소를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
복합 재료에 이용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 가지고 있어도 좋다. 비닐기를 가지고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭：DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭：DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물은, 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물이어도 좋다.
또한, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물은, 고분자 화합물이어도 좋고, 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭：PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭：PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭：PTPDMA)폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭：Poly-TPD) 등을 이용해도 좋다.
본 실시형태에 나타내는 투광성 반도체층은, 결정성 실리콘이 광흡수를 나타내는 파장 범위에서 투광성이 뛰어나기 때문에, 실리콘 반도체층을 창층에 이용하는 것보다도 두껍게 형성할 수 있어, 저항 손실을 저감시킬 수 있다.
도 11은, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 얻어지는 투광성 반도체층(막두께 57 nm) 및 비정질 실리콘층(막두께 10 nm)의 분광 투과율, 및 일반적인 단결정 실리콘 광전 변환 장치의 분광 감도 특성을 나타낸 것이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 투광성 반도체층은 넓은 파장 범위에서 높은 투광성을 가지고 있는 것에 비하여, 비정질 실리콘층은 가시광보다 단파장측에서의 흡수가 크다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 비정질 실리콘막을 창층에 이용한 종래의 광전 변환 장치를 상정하면, 이 가시광보다 단파장인 측의 흡수가 손실이 된다. 한편, 투광성 반도체층을 창층에 이용하면 비정질 실리콘막의 흡수가 있는 파장 범위의 광도 유효하게 광전 변환에 이용할 수 있다.
상술한 투광성 반도체층의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법을 이용할 수 있다. 건식법으로서는, 예를 들면, 복수의 증착원으로부터 복수의 증착 재료를 기화시켜 성막하는 공증착법 등을 들 수 있다. 또한, 습식법으로서는, 졸-겔법 등을 이용하여 복합 재료를 포함하는 조성물을 조정하여, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 이용하여 성막할 수 있다.
이상에 설명한 투광성 반도체층을 광전 변환 장치의 창층에 이용하면, 창층에서의 광흡수 손실이 저감하여, 광전 변환 장치의 전기 특성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
100：결정성 실리콘 기판 120：투광성 반도체층
140：제 1 전극 160：제 2 전극
180：투광성 도전막 210：제 1 요철
220：제 2 요철 300：결정성 실리콘 기판
311：제 1 비정질 실리콘층 312：제 2 비정질 실리콘층
320：투광성 반도체층 330：실리콘 반도체층
340：제 1 전극 360：제 2 전극
380：투광성 도전막

Claims (18)

  1. 제 1 전극과,
    결정성 실리콘 기판과,
    상기 결정성 실리콘 기판에 접하는 투광성 반도체층과,
    적어도 하나의 제 2 전극을 가지고,
    상기 결정성 실리콘 기판과 상기 투광성 반도체층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 끼어져 있고,
    상기 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물을 포함하는, 광전 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정성 실리콘 기판의 도전형은 n형이며, 상기 투광성 반도체층의 도전형은 p형인, 광전 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광성 반도체층 위에 투광성 도전막을 더 포함하는, 광전 변환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물인, 광전 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
  7. 제 1 전극과,
    결정성 실리콘 기판과,
    상기 결정성 실리콘 기판의 하나의 표면에 접하는 제 1 비정질 실리콘층과,
    상기 제 1 비정질 실리콘층에 접하는 투광성 반도체층과,
    상기 결정성 실리콘 기판의 다른 하나의 표면에 접하는 제 2 비정질 실리콘층과,
    상기 제 2 비정질 실리콘층에 접하는 실리콘 반도체층과,
    적어도 하나의 제 2 전극을 가지고,
    상기 결정성 실리콘 기판과, 상기 제 1 비정질 실리콘층과, 상기 투광성 반도체층과, 상기 제 2 비정질 실리콘층과, 상기 실리콘 반도체층은 상기 제 1전극과 상기 제 2 전극 사이에 끼어 있고,
    상기 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물을 포함하는, 광전 변환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결정성 실리콘 기판과 상기 실리콘 반도체층의 도전형은 n형이며, 상기 투광성 반도체층의 도전형은 p형이고, 상기 비정질 실리콘층의 도전형은 i형인, 광전 변환 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 투광성 반도체층 위에 투광성 도전막을 더 포함하는, 광전 변환 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물인, 광전 변환 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
  13. 제 1 전극과,
    결정성 실리콘 기판과,
    상기 결정성 실리콘 기판의 하나의 표면에 접하는 투광성 반도체층과,
    상기 결정성 실리콘 기판의 다른 하나의 표면에 접하는 비정질 실리콘층과,
    상기 비정질 실리콘층과 접하는 실리콘 반도체층과,
    적어도 하나의 제 2 전극을 가지고,
    상기 결정성 실리콘 기판과, 상기 투광성 반도체층과, 상기 비정질 실리콘층과, 상기 실리콘 반도체층은 상기 제 1전극과 상기 제 2 전극 사이에 끼어 있고,
    상기 투광성 반도체층은 유기 화합물 및 무기 화합물을 포함하는, 광전 변환 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 결정성 실리콘 기판과 상기 실리콘 반도체층의 도전형은 n형이며, 상기 투광성 반도체층의 도전형은 p형이고, 상기 비정질 실리콘층의 도전형은 i형인, 광전 변환 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 투광성 반도체층 위에 투광성 도전막을 더 포함하는, 광전 변환 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물인, 광전 변환 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 디벤조퓨란 골격 혹은 디벤조티오펜 골격을 포함하는 복소환 화합물 중 어느 하나인, 광전 변환 장치.
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