WO2006038453A1 - 光電変換装置 - Google Patents

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conversion unit
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Kaneka Corp
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    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in the reliability of a photoelectric conversion device.
  • Thin film photoelectric conversion devices include amorphous silicon photoelectric conversion devices including amorphous silicon photoelectric conversion units, and crystalline silicon photoelectric conversion devices including crystalline silicon photoelectric conversion units (collectively referred to as generic names). Also referred to as a thin film silicon photoelectric conversion unit and a thin film silicon photoelectric conversion device), and a multi-junction thin film silicon photoelectric conversion device in which these units are stacked has been put into practical use.
  • crystalline used here includes polycrystals and microcrystals.
  • the terms “crystalline” and “microcrystal” are intended to mean those that are partially amorphous.
  • a thin film photoelectric conversion device is generally composed of a transparent electrode film, one or more thin film photoelectric conversion units, and a back electrode film sequentially stacked on a strong substrate such as a glass plate or a resin film. It is.
  • One thin film photoelectric conversion unit includes a semiconductor junction which is a junction between semiconductors, and includes an i-type layer sandwiched between a p-type layer and an n-type layer.
  • the i-type layer which occupies most of the thickness of the thin-film photoelectric conversion unit, is a substantially intrinsic semiconductor layer, and the photoelectric conversion effect is mainly generated in this i-type layer, so it is called a photoelectric conversion layer.
  • the i-type layer is preferably thick in order to increase light absorption and increase photocurrent.
  • the p-type layer and the n-type layer are called conductive layers and play a role of generating a diffusion potential in the thin film photoelectric conversion unit.
  • the characteristics of the thin film photoelectric conversion device depend on the magnitude of the diffusion potential. The value of one open circuit voltage (Voc) is affected.
  • these conductive layers are inactive layers that do not directly contribute to photoelectric conversion, and the light absorbed by the impurities doped in the conductive layers is a loss that does not contribute to power generation.
  • the conductivity of the conductive layer is low, the series resistance increases and the photoelectric conversion characteristics of the thin film photoelectric conversion device are degraded. Therefore It is preferable that the p-type layer and the n-type conductive layer have a thickness as small as possible and have a high conductivity as long as a sufficient diffusion potential can be generated.
  • the thin film photoelectric conversion unit or the thin film photoelectric conversion device is a material of the i-type layer that occupies the main part regardless of whether the material of the conductive type layer contained therein is amorphous or crystalline.
  • a translucent reflective layer is formed on the side opposite to the light incident side of the thin film silicon photoelectric conversion unit.
  • the translucent reflective layer of the thin film silicon photoelectric conversion unit disposed farthest from the light incident side is used as the back reflective layer, and the other thin film silicon photoelectric conversion is used.
  • the translucent reflective layer of the unit is particularly called an intermediate reflective layer.
  • Patent Document 1 has a description that it has an intermediate reflective layer, a back reflective layer, or both, and these reflective layers contain silicon dioxide.
  • Patent Document 2 discloses the use of a low refractive index silicon oxide semiconductor layer as the intermediate reflection layer.
  • a silicon oxide layer (collectively referring to silicon oxide and silicon oxide) is a promising material from the viewpoint of physical properties and manufacturing method as a reflective layer of a thin film silicon-based photoelectric conversion device.
  • Patent Document 1 JP 2003-298088
  • Patent Document 2 JP 2003-258279 A
  • an object of the present invention is to improve the reliability of a photoelectric conversion device having a reflective layer.
  • the photoelectric conversion device has one or more thin-film silicon-based photoelectric conversion units mainly including a silicon-based thin film having at least one semiconductor junction, and the light incident side of the thin-film silicon-based photoelectric conversion unit And a silicon alloy layer containing conductivity-determining impurities, oxygen, nitrogen, and crystalline silicon. Further, the silicon alloy layer is characterized by a refractive index of 2.5 or less and a nitrogen content of 1 ⁇ 10 21 atom Zcc or more and 1 ⁇ 10 22 atom / cc or less.
  • Silicon acid containing crystalline silicon substantially free of nitrogen by having a reflective layer composed of a silicon alloy layer substantially containing nitrogen in such silicon oxide containing crystalline silicon It is possible to suppress an increase in resistance in a constant temperature and humidity environment that occurs when using a silicon alloy layer with physical strength as a reflective layer of a photoelectric conversion device, and to improve the reliability of the photoelectric conversion device. it can.
  • a photoelectric conversion device has one or more thin-film silicon-based photoelectric conversion units mainly including a silicon-based thin film having at least one semiconductor junction, and the light incident side of the thin-film silicon-based photoelectric conversion unit And a silicon alloy layer containing conductivity-determining impurities, oxygen, nitrogen, and crystalline silicon.
  • a silicon alloy layer containing conductivity-determining impurities, oxygen, nitrogen, and crystalline silicon.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a two-junction thin film silicon photoelectric conversion device.
  • FIG. 2 is a graph comparing the characteristics of Example 1 and Comparative Example 1 in a constant temperature and humidity environment.
  • FIG. 3 is a graph comparing the characteristics of Example 2 and Comparative Example 2 in a constant temperature and humidity environment.
  • FIG. 4 is a graph comparing the characteristics of Example 3 and Comparative Example 3 in a constant temperature and humidity environment.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a two-junction thin film silicon-based photoelectric conversion device as a photoelectric conversion device according to one embodiment of the present invention.
  • the power to explain the present invention in detail using FIG. 1 The present invention is not limited to this.
  • the substrate 1 for example, a glass plate or a transparent resin film can be used.
  • a glass plate a large-area plate can be obtained at low cost, and it has high transparency and insulation properties.
  • a soda-lime plate glass having both major surfaces of which O and CaO are the main components can be used.
  • the transparent electrode film 2 is a transparent conductive oxide layer such as an ITO film, a SnO film, or a ZnO film.
  • the transparent electrode film 2 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the transparent electrode film 2 can be formed using a vapor deposition method known per se, such as a vapor deposition method, a CVD method, or a sputtering method. It is preferable to form a surface texture structure including fine irregularities on the surface of the transparent electrode film 2.
  • the depth of the unevenness is 0.05 05 111 or more 1. It is preferable that the distance is 0 m or less.
  • the distance between the peaks is preferably 0.05-11 or more and 1. O ⁇ m or less.
  • the thin film silicon photoelectric conversion unit 3 includes an amorphous silicon photoelectric conversion unit 3 a and a crystalline silicon photoelectric conversion unit 3 b.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b are respectively provided behind 3a and 3b, and 4a and 4b include conductivity-determining impurities, oxygen, nitrogen, and crystalline silicon, which are features of the present invention. It consists of a silicon alloy layer.
  • the amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a includes an amorphous silicon photoelectric conversion layer, and a p-type layer, an amorphous silicon photoelectric conversion layer, and an n-type layer are sequentially stacked from the transparent electrode film 2 side. It has the structure. These p-type layer, amorphous silicon photoelectric conversion layer, and n-type layer can all be formed by a plasma CVD method.
  • the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b includes a crystalline silicon photoelectric conversion layer.
  • a p-type layer, a crystalline silicon photoelectric conversion layer, and an n-type layer are sequentially formed from the intermediate reflection layer 4a side. It has a laminated structure.
  • These p-type layer, crystalline silicon photoelectric conversion layer, and n-type layer can all be formed by a plasma CVD method.
  • the p-type layer constituting these thin-film silicon-based photoelectric conversion units 3a and 3b is, for example, a silicon alloy such as silicon, silicon carbide, silicon oxide, or silicon germanium, and a p-conductivity type such as boron or aluminum. It can be formed by doping impurity atoms.
  • the amorphous silicon photoelectric conversion layer and the crystalline silicon photoelectric conversion layer can be formed of an amorphous silicon semiconductor material and a crystalline silicon semiconductor material, respectively. Silicon (hydrogenated silicon, etc.) can be fisted with silicon carbide and silicon alloys such as silicon germanium.
  • the n-type layer can be formed by doping a silicon alloy such as silicon, silicon carbide, silicon oxide, or silicon germanium with n-conductivity determining impurity atoms such as phosphorus or nitrogen.
  • Amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a configured as described above and crystalline silicon photoelectric conversion
  • the unit 3b has different absorption wavelength ranges. Since the photoelectric conversion layer of the amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a is made of amorphous silicon and the photoelectric conversion layer of the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b is made of crystalline silicon, the former is 550 nm. It is possible to absorb the light component of about the most efficiently, and the latter to absorb the light component of about 800 nm most efficiently.
  • the thickness of the amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a is preferably in the range of 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, and 0.1 / ⁇ ⁇ to 0.3 / zm. More preferably, it is within the range.
  • the thickness of the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b is preferably in the range of 0.1 ⁇ to 10 / ⁇ m, and in the range of 0.1 m to 5 ⁇ m. Is more preferable.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b are made of a silicon alloy layer containing conductivity type impurities, oxygen, nitrogen and crystalline silicon, which is a feature of the present invention, and the conductivity type determining impurities are boron, aluminum, Such as phosphorus.
  • the presence of crystalline silicon can be confirmed by observing a peak derived from crystalline silicon TO phonon in the wave number range of 5 OOcm- 1 to 520 cm 1 by Raman scattering spectroscopy.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b can be formed by a plasma CVD method in which the temperature of the substrate 1 is 300 ° C. or lower.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b have a refractive index of 2.5 or less, preferably 2.0 or less, for light having a wavelength of 600 nm. If the refractive index is greater than 2.5, sufficient reflection cannot be obtained and sufficient light confinement effect cannot be obtained.
  • the refractive index is measured as follows. A silicon alloy layer containing conductivity-determining impurities, oxygen, nitrogen and crystalline silicon is formed under the same conditions as when the intermediate reflective layer 4a or the back reflective layer 4b is formed on a transparent and insulating substrate such as a glass substrate. The refractive index is measured by forming about 1 to 0.4 m and measuring the formed layer by spectroscopic ellipsometry. It is also possible to determine the film thickness at the same time.
  • the conductivity of this time formed silicon alloy layer 1. is a 0 X 10- 9 SZcm above, the measurement of the conductivity is carried out as follows. A 1 mm x 15 mm aluminum electrode is formed on the silicon alloy layer formed at about 0.1 to 0.4 / zm by vacuum deposition with a 1 mm gap, and a voltage of 100 V is applied between the two electrodes. The current value force is calculated. The value obtained by spectroscopic ellipsometry is used for the film thickness of the silicon alloy layer used for the calculation at this time. Conductivity and 1. 0 X 10- 9 SZcm smaller, low conversion efficiency series resistance is increased I will give you.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b have nitrogen in the layer of 1 X 10 21 atom Zcc or more 1
  • X 10 22 atomZcc or less is included, and the value of nitrogen content is determined by secondary ion mass spectroscopy. If the nitrogen content is less than 1 X 10 21 a tom Zcc, a sufficient reliability improvement effect cannot be expected, and if the nitrogen content is greater than 1 X 10 22 atom Zcc, the conductivity decreases and conversion occurs due to an increase in series resistance. Efficiency is reduced.
  • the back electrode film 5 not only functions as an electrode, but enters the thin film photoelectric conversion unit 3 from the substrate 1 and reflects the light that has arrived at the back electrode film 5, and reenters the thin film photoelectric conversion unit 3. It also has a function as a reflective layer.
  • the back electrode film 5 is made of, for example, 200 ⁇ using silver or aluminum by vapor deposition or sputtering. It can be formed to a thickness of about 400 nm.
  • a transparent conductive thin film (not shown) having a non-metallic material force such as ZnO is provided between the back electrode film 5 and the thin film photoelectric conversion unit 3, for example, in order to improve the adhesion between them. Can be provided.
  • the back side of the photoelectric conversion device is sealed with an organic protective layer 7 via a sealing resin layer 6.
  • a resin capable of bonding the organic protective layer 7 to the photoelectric conversion device is used.
  • examples of such a resin include EVA (ethylene butyl acetate copolymer), PVB (polybutyl butyral), PIB (polyisobutylene), and silicone resin.
  • the organic protective layer 7 is excellent in moisture resistance and water resistance such as a fluorinated resin such as a polyvinyl fluoride film (for example, Tedlar film (registered trademark)) or a PET film. An insulating film is used.
  • the organic protective layer 7 may be a single layer structure or a laminated structure in which these layers are stacked. Furthermore, the organic protective layer 7 may have a structure in which a metal foil having an aluminum isotropic force is sandwiched between these films. Since metal foil such as aluminum foil has a function of improving moisture resistance and water resistance, the organic protective layer 7 having such a structure can effectively protect the photoelectric conversion device from moisture. . These sealing resin layer 6 / organic protective layer 7 can be simultaneously attached to the back side of the photoelectric conversion device by a vacuum laminating method. Example
  • Example 1 a two-junction thin film silicon photoelectric conversion device having the amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a and the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b shown in FIG. 1 was produced.
  • a Z ⁇ film 2 having a thickness of 1 m and having irregularities was formed as a transparent electrode film 2 by the CVD method.
  • the depth of the unevenness at this time was in the range of 0.1 m to 0.5 m, and the distance between the peaks was in the range of 0.1 m to 0.5 m.
  • silane, hydrogen, methane and diborane are introduced as reaction gases to form a p-type layer of 15 nm, and then silane is introduced as a reaction gas to form an amorphous silicon photoelectric conversion layer of 300 nm.
  • Silane, hydrogen and phosphine were introduced as reaction gases to form an n-type layer with a thickness of 10 nm, thereby forming an amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a.
  • silane, hydrogen, phosphine, carbon dioxide and ammonia were introduced as reaction gases to form an intermediate reflective layer 4a of 60 nm.
  • silane, hydrogen and diborane are introduced as reaction gases to form a p-type layer lOnm
  • hydrogen and silane are introduced as reaction gases to form a crystalline silicon photoelectric conversion layer of 2.5 m
  • silane, hydrogen are then used as reaction gases.
  • the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b was formed by introducing phosphine and forming an n-type layer with a thickness of 5 nm.
  • silane, hydrogen, phosphine, carbon dioxide and ammonia were introduced as reaction gases to form a back reflective layer 4b of 60 nm.
  • the amorphous silicon photoelectric conversion unit 3a, the crystalline silicon photoelectric conversion unit 3b, the intermediate reflection layer 4a and the back surface reflection layer 4b were all formed by the plasma CVD method.
  • the Ag film 5 was formed as the back electrode 5 by the sputtering method.
  • an EVA sheet as the sealing resin layer 6 is formed on the back side of the two-junction thin-film silicon photoelectric conversion device, and a black fluorine resin sheet (trade name: A tedora 1) was placed and laminated by vacuum laminating to seal the 2 junction type thin film silicon photoelectric conversion device.
  • a black fluorine resin sheet (trade name: A tedora 1) was placed and laminated by vacuum laminating to seal the 2 junction type thin film silicon photoelectric conversion device.
  • the condition A in Table 1 shows the gas flow rate conditions of the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b at this time. Under this condition A, the refractive index, conductivity, and nitrogen content of the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b were measured as follows.
  • a silicon alloy layer formed on the glass substrate 1 under the condition A in Table 1 was measured by spectroscopic ellipsometry, and a refractive index of 1.95 and a film thickness of 189 nm were obtained with respect to light having a wavelength of 600 nm. Thereafter, an aluminum electrode of lmm x 15mm was formed on the silicon alloy layer by vacuum deposition with an interval of lmm, and a voltage of 100V was applied between the two electrodes to measure the current value. Current value 2. a 44 X 10- 5 A, was 8. 63 X 10- 4 SZcm and calculating the conductivity from these values.
  • this silicon alloy layer when the nitrogen content of this silicon alloy layer is measured by secondary ion mass spectrometry, there is no noticeable distribution in the depth direction, and it is 2.7 X 10 21 atom / cc or more 3. OX 10 21 atom / cc The range was as follows. Further, when the silicon alloy layer was measured by Raman scattering spectroscopy, a peak was observed at a wave number of 511 cm 1 , and it was found that the silicon alloy layer contained crystalline silicon.
  • AMI two junction thin film silicon photoelectric conversion device obtained as. 5 of the light was measured output characteristic by irradiating light quantity of LOOmWZcm 2, Example 1 of Table 2, 0
  • the output characteristics converted per area of lcm 2 are 1.38 V for open circuit voltage (Voc), 13.8 mAZcm 2 for short circuit current density (Jsc), and 72 for fill factor (FF).
  • the conversion efficiency (Eff) was 2% and 13.8%.
  • the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b were formed by introducing silane, hydrogen, phosphine and carbon dioxide as reaction gases as shown in Condition B of Table 1.
  • the refractive index, conductivity, and nitrogen content of the intermediate reflective layer 4a and the back reflective layer 4b under this condition B were measured by the same method as in Example 1.
  • the refractive index was 1.99 for light with a wavelength of 600 nm.
  • conductivity 2 37 X 10- 4 SZcm, the nitrogen content was 6. 5 X 10 19 atom / cc or 3. 0 X 10 2 ° ato mZcc less.
  • the value of the white circle is a standard value based on the 0-hour conversion efficiency (Eff).
  • the output characteristics after lapse of 3000 hours are shown in Comparative Example 1 in Table 2 and the open circuit voltage (Voc) is 1.36V, the short-circuit current density (Jsc) is 13.7mAZcm 2 , FF) was 66.8%, and the conversion efficiency (Eff) was 12.5%, and the reduction of the fill factor (FF) was remarkable as compared with Example 1.
  • Example 1 does not have the intermediate reflection layer 4a, and the film thickness of the crystalline silicon photoelectric conversion layer is 1.5 m, and the other conditions are the same under the same conditions and the same structure to form a two-junction thin film photoelectric conversion device. Then, when the output characteristics were measured and the reliability test was conducted in the same manner as in Example 1, the output characteristics were as shown in Example 2 in Table 2, column 0 hours, and the open circuit voltage (Voc) was 1.39V, Short-circuit current density (Jsc) is 11. The fill factor (FF) was 73.4% and the conversion efficiency (Eff) was 11.9%. The reliability test results are as shown by the black circles in Fig. 3.
  • Example 2 the back reflective layer 4b was formed under condition B in Table 1, and the other conditions were the same and the same structure was used to form a 2-junction thin film photoelectric conversion device.
  • a reliability test was performed simultaneously with Example 2. Output characteristic as shown in the column of Comparative Example 2, 0 hours in Table 2, an open-circuit voltage (Voc) is 1. 40V, short-circuit current density (Jsc) is 11. 6MAZcm 2, fill factor (FF) is 74.3 %, And the conversion efficiency (Eff) was 12.0%.
  • the reliability test resulted as shown by the white circles in FIG. 3, and a decrease in conversion efficiency (Eff) occurred earlier than in Example 2.
  • the value of the white circle is a standard value based on the 0-hour conversion efficiency (Eff).
  • the output characteristics after 3000 hours are shown in Comparative Example 2 in Table 2 and the open circuit voltage (Voc) is 1.39V, the short-circuit current density (Jsc) is 11.7mA / cm 2
  • the (FF) was 68.3% and the conversion efficiency (Eff) was 11.1%, and the reduction of the fill factor (FF) was remarkable as compared with Example 2.
  • Example 1 does not have the back reflective layer 4b, and other than that, a two-junction thin film photoelectric conversion device is formed under the same conditions and the same structure, and the output characteristics are measured and the reliability test is performed as in Example 1.
  • the output characteristics are as shown in Example 3 of Table 2, in the column of 0 hour, the open circuit voltage (Voc) is 1.38 V, the short circuit current density (Jsc) is 12.8 mAZcm 2 , the fill factor (FF) Was 74.3%, and the conversion efficiency (Eff) was 13.1%.
  • the reliability test results are as shown by the black circles in Fig.
  • Example 3 the intermediate reflective layer 4a was formed under the condition B in Table 1, and the others were formed under the same conditions and the same structure to form a two-junction thin film photoelectric conversion device.
  • a reliability test was performed simultaneously with Example 2. Output characteristic as shown in the column of Comparative Example 2, 0 hours in Table 2, an open-circuit voltage (Voc) is 1. 38V, short-circuit current density (Jsc) is 12. 9 mA / cm 2, a fill factor (FF) 74 4% and conversion efficiency (Eff) was 13.2%. The reliability test resulted as shown by the white circles in FIG. 4, and a decrease in conversion efficiency (Eff) occurred earlier than in Example 3.
  • the value of the white circle is a standard value based on the 0-hour conversion efficiency (Eff).
  • the output characteristics after 3000 hours are shown in Comparative Example 3 in Table 2, the open circuit voltage (Voc) is 1.38V, the short-circuit current density (Jsc) is 1.29mA / cm 2 , and the curve factor is shown in the column of 3000 hours.
  • the (FF) was 70.2%, and the conversion efficiency (Eff) was 12.6%. Compared with Example 3, the reduction of the fill factor (FF) was remarkable.

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Abstract

　反射層を有する光電変換装置の恒温恒湿環境下での出力特性の低下を抑制し、信頼性の高い光電変換装置を提供する。 　本発明による光電変換装置は、少なくとも一つの半導体接合を備えるシリコン系薄膜を主体とした薄膜シリコン系光電変換ユニットを一つ以上有し、該薄膜シリコン系光電変換ユニットの光入射側と反対側に、導電型決定不純物、酸素、窒素及び結晶質シリコン含むシリコン合金層を有し、該シリコン合金層の屈折率が２．５以下で、かつ、窒素含有量が１×１０21ａｔｏｍ／ｃｃ以上１×１０22ａｔｏｍ／ｃｃ以下であることを特徴とする光電変換装置である。                                                                               

Description

明 細 書
光電変換装置
技術分野
[0001] 本発明は、光電変換装置の信頼性の改善に関するものである。
背景技術
[0002] 今日、光電変換装置は多様ィ匕し単結晶や多結晶のシリコンを用いる結晶系光電変 換装置の他に薄膜材料を用いる薄膜光電変換装置も開発されている。薄膜光電変 換装置には、非晶質シリコン光電変換ユニットを含む非晶質シリコン光電変換装置や 結晶質シリコン光電変換ュ-ットを含む結晶質シリコン光電変換装置などがあり (これ らを総称して薄膜シリコン系光電変換ユニット及び薄膜シリコン系光電変換装置と呼 ぶ)、これらのユニットを積層した多接合型薄膜シリコン系光電変換装置も実用化さ れている。なお、ここで使用する用語「結晶質」は、多結晶及び微結晶を包含する。ま た、用語「結晶質」及び「微結晶」は、部分的に非晶質を含むものをも意味するものと する。
[0003] 薄膜光電変換装置としては、ガラス板ゃ榭脂フィルムなど力 なる基体上に順に積 層された透明電極膜、 1以上の薄膜光電変換ユニット、および裏面電極膜からなるも のが一般的である。そして、 1つの薄膜光電変換ユニットは半導体同士の接合である 半導体接合からなり、 p型層と n型層でサンドイッチされた i型層を含んで ヽる。
[0004] 薄膜光電変換ユニットの厚さの大部分を占める i型層は実質的に真性の半導体層 であって、光電変換作用は主としてのこの i型層内で生じるので光電変換層と呼ばれ る。この i型層は光吸収を大きくし光電流を大きくするためには厚い方が好ましい。
[0005] 他方、 p型層や n型層は導電型層と呼ばれ、薄膜光電変換ユニット内に拡散電位を 生じさせる役目を果たしており、この拡散電位の大きさによって薄膜光電変換装置の 特性の 1つである開放電圧 (Voc)の値が左右される。しかし、これらの導電型層は光 電変換に直接寄与しな 、不活性な層であり、導電型層にドープされた不純物によつ て吸収される光は発電に寄与しない損失となる。さらに、導電型層の導電率が低いと 直列抵抗が大きくなり薄膜光電変換装置の光電変換特性を低下させる。したがって 、 p型層と n型層の導電型層は、十分な拡散電位を生じさせ得る範囲内であれば、で きるだけ小さな厚さを有し、かつ導電率が高!、事が好ま 、。
[0006] このようなことから、薄膜光電変換ユニットまたは薄膜光電変換装置は、それに含ま れる導電型層の材料が非晶質か結晶質かにかかわらず、その主要部を占める i型層 の材料が非晶質シリコンのものは非晶質シリコン光電変換ユニットまたは非晶質シリ コン薄膜光電変換装置と称され、 i型層の材料が結晶質シリコンのものは結晶質シリ コン光電変換ユニットまたは結晶質シリコン光電変換装置と称される。
[0007] ところで、薄膜光電変換装置の一つである薄膜シリコン系光電変換装置の変換効 率を向上させる方法として、薄膜シリコン系光電変換ユニットの光入射側と反対側に 透光性の反射層を設けることにより、光電変換ユニット内での光閉じ込めを行い光電 流を増大させる方法がある。多接合型薄膜シリコン系光電変換装置においては、光 入射側から最も遠いところに配置された薄膜シリコン系光電変換ユニットの前記透光 性反射層を特に裏面反射層、それ以外の薄膜シリコン系光電変換ユニットの前記透 光性反射層を特に中間反射層と呼ぶ。
[0008] 特許文献 1においては中間反射層、裏面反射層あるいはその両方を有し、これら 反射層が酸ィ匕珪素を含むという記載がある。また、特許文献 2では、中間反射層とし て低屈折率のシリコンオキサイド半導体層を用いることが開示されている。これら先行 技術にあるように、シリコン酸化物 (酸化珪素、シリコンオキサイドを総称して)層は薄 膜シリコン系光電変換装置の反射層として物性値及び製法の観点カゝら有望な材料 である。
[0009] ところで、電力用途の光電変換装置は屋外にて長期間曝露されるため、長期にわ たる特性の安定性 (以後信頼性と呼ぶ)が重要となる。信頼性を評価する手法として 、恒温恒湿環境下における加速試験が広く行われている。先述したシリコン酸化物 層を反射層として用いる薄膜シリコン系光電変換装置の JIS基準に基づいた恒温恒 湿環境下における加速試験を行った結果、シリコン酸ィ匕物層を用いない薄膜シリコン 系光電変換装置と比較して僅かながら信頼性が劣ることが判明した。具体的にはカロ 速試験での特性低下までの時間が短ぐ特に直列抵抗成分の増加によるフィルファ クタ (F. F. )の低下が顕著に表れる事が判明した。これは恒温恒湿環境下における シリコン酸ィ匕物層の抵抗増加が主な原因と思われる。
特許文献 1：特開 2003 - 298088
特許文献 2：特開 2003 - 258279
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 上述のような状況に鑑み、本発明は、反射層を有する光電変換装置の信頼性を改 善することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明による光電変換装置は、少なくとも一つの半導体接合を備えるシリコン系薄 膜を主体とした薄膜シリコン系光電変換ユニットを一つ以上有し、該薄膜シリコン系 光電変換ユニットの光入射側と反対側に、導電型決定不純物、酸素、窒素及び結晶 質シリコン含むシリコン合金層を有することを特徴とする。また該シリコン合金層の屈 折率が 2. 5以下であり、窒素含有量が l X 1021atomZcc以上 l X 1022atom/cc以 下であることを特徴とする。
[0012] この様な結晶質シリコンを含むシリコン酸ィ匕物に窒素を実質的に含むシリコン合金 層からなる反射層を有することにより、窒素を実質的に含まない結晶質シリコンを含 むシリコン酸ィ匕物力 なるシリコン合金層を光電変換装置の反射層として用いる際に 発生する、恒温恒湿環境下での抵抗増加を抑制することが可能となり、光電変換装 置の信頼性を改善することができる。
発明の効果
[0013] 本発明による光電変換装置は、少なくとも一つの半導体接合を備えるシリコン系薄 膜を主体とした薄膜シリコン系光電変換ユニットを一つ以上有し、該薄膜シリコン系 光電変換ユニットの光入射側と反対側に、導電型決定不純物、酸素、窒素及び結晶 質シリコン含むシリコン合金層を有することを特徴とする。この様なシリコン合金層を 有することにより、恒温恒湿環境下でのシリコン合金層の抵抗増加を抑制し、光電変 換装置の信頼性を改善する。
図面の簡単な説明 [0014] [図 1]2接合型薄膜シリコン系光電変換装置を概略的に示す断面図。
[図 2]実施例 1と比較例 1の恒温恒湿環境下での特性比較のグラフ。
[図 3]実施例 2と比較例 2の恒温恒湿環境下での特性比較のグラフ。
[図 4]実施例 3と比較例 3の恒温恒湿環境下での特性比較のグラフ。
符号の説明
[0015] 1 基体
2 透明電極膜
3a 非晶質シリコン光電変換ユニット
3b 結晶質シリコン光電変換ユニット
4a 中間反射層
4b 裏面反射層
5 裏面電極膜
6 封止榭脂層
7 有機保護層
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明の一つの実施形態による光電変換装置として図 1に 2接合型薄膜シリコン系 光電変換装置の模式的な断面図を示す。以下、図 1を用いて本発明を詳細に説明 する力 本発明はこれに限定されるものではない。
[0017] 本発明の 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置の各構成要素について説明する。
[0018] 基体 1としては、例えば、ガラス板や透明榭脂フィルムなどを用いることができる。ガ ラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、 SiO、 Na
2 2
O及び CaOを主成分とする両主面が平滑なソーダライム板ガラスを用いることができ る。
[0019] 透明電極膜 2は、 ITO膜、 SnO膜、或いは ZnO膜のような透明導電性酸ィ匕物層等
2
で構成することができる。透明電極膜 2は単層構造でも多層構造であっても良い。透 明電極膜 2は、蒸着法、 CVD法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆 積法を用いて形成することができる。透明電極膜 2の表面には、微細な凹凸を含む 表面テクスチャ構造を形成することが好ましい。この凹凸の深さは 0. 05 111以上1. 0 m以下である事が好ましぐ更に一つの山と山の間隔は 0. 05 111以上1. O ^ m 以下である事が好ま 、。透明電極膜 2の表面にこのようなテクスチャ構造を形成す ることにより、光閉じ込め効果を増大させる事が可能となる。
[0020] 図 1に示す本発明における 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置においては、薄 膜シリコン系光電変換ユニット 3は非晶質シリコン光電変換ユニット 3a、結晶質シリコ ン光電変換ユニット 3bを備えており、 3aの後方及び 3bの後方にそれぞれ中間反射 層 4a及び裏面反射層 4bを有しており、 4a及び 4bは本発明の特徴となる導電型決定 不純物、酸素、窒素及び結晶質シリコン含むシリコン合金層からなる。
[0021] 非晶質シリコン光電変換ユニット 3aは非晶質シリコン光電変換層を備えており、透 明電極膜 2側から p型層、非晶質シリコン光電変換層、及び n型層を順次積層した構 造を有する。これら p型層、非晶質シリコン光電変換層、及び n型層はいずれもプラズ マ CVD法により形成することができる。
[0022] 一方、結晶質シリコン光電変換ユニット 3bは結晶質シリコン光電変換層を備えてお り、例えば、中間反射層 4a側から p型層、結晶質シリコン光電変換層、及び n型層を 順次積層した構造を有する。これら p型層、結晶質シリコン光電変換層、及び n型層 はいずれもプラズマ CVD法により形成することができる。
[0023] これら薄膜シリコン系光電変換ユニット 3a、 3bを構成する p型層は、例えば、シリコ ン、シリコンカーバイド、シリコン酸化物またはシリコンゲルマニウム等のシリコン合金 に、ボロンやアルミニウム等の p導電型決定不純物原子をドープすることにより形成す ることができる。また、非晶質シリコン光電変換層及び結晶質シリコン光電変換層は、 非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成する ことができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン (水素化シリコン等)ゃシリ コンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。ま た、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱 p型も しくは弱 n型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、 n型層は、シリコン、シリ コンカーバイド、シリコン酸化物またはシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や 窒素等の n導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。
[0024] 以上のように構成される非晶質シリコン光電変換ユニット 3aと結晶質シリコン光電変 換ュニット 3bとでは互いに吸収波長域が異なっている。非晶質シリコン光電変換ュ- ット 3aの光電変換層は非晶質シリコンで構成され、結晶質シリコン光電変換ユニット 3 bの光電変換層は結晶質シリコンで構成されているので、前者に 550nm程度の光成 分を最も効率的に吸収させ、後者に 800nm程度の光成分を最も効率的に吸収させ ることがでさる。
[0025] 非晶質シリコン光電変換ユニット 3aの厚さは、 0. 01 μ m〜0. 5 μ mの範囲内にあ ることが好ましく、 0. 1 /ζ πι〜0. 3 /z mの範囲内にあることがより好ましい。
[0026] 一方、結晶質シリコン光電変換ユニット 3bの厚さは、 0. 1 πι〜10 /ζ mの範囲内 にあることが好ましぐ 0. 1 m〜5 μ mの範囲内にあることがより好ましい。
[0027] 中間反射層 4a及び裏面反射層 4bは本発明の特徴となる導電型決定不純物、酸 素、窒素及び結晶質シリコン含むシリコン合金層からなり、導電型決定不純物とはボ ロンやアルミ、燐などである。結晶質シリコンの存在はラマン散乱分光法により波数 5 OOcm―1〜 520cm 1の範囲に結晶質シリコン TOフオノン由来のピークを観察すること で確認することができる。また中間反射層 4a及び裏面反射層 4bは基体 1の温度が 3 00°C以下におけるプラズマ CVD法により形成することができる。
[0028] 中間反射層 4a及び裏面反射層 4bは 600nmの波長の光に対して屈折率が 2.5以 下であり、望ましくは 2. 0以下である。屈折率が 2. 5より大きいと十分な反射が得られ ず、十分な光閉じ込め効果を得ることが出来ない。屈折率は以下のように測定される 。ガラス基板のような透明でかつ絶縁性の基体上に中間反射層 4aあるいは裏面反射 層 4bを形成するときと同条件で導電型決定不純物、酸素、窒素及び結晶質シリコン 含むシリコン合金層を 0. 1〜0. 4 m程度形成し、この形成層を分光エリプソメトリー により測定することで屈折率を測定する。また同時に膜厚の決定を行うことも可能で ある。この際形成したシリコン合金層の導電率は 1. 0 X 10—9SZcm以上であり、導電 率の測定は以下のようにして行われる。 0. 1〜0. 4 /z m程度形成された該シリコン合 金層上に真空蒸着法により 1mm X 15mmのアルミ電極を 1mmの間隔を空けて形成 し、 100Vの電圧をその 2電極間に印加した時の電流値力 算出される。この時の計 算に用いられる該シリコン合金層の膜厚は分光エリプソメトリーにて得られた値を用 いる。導電率が 1. 0 X 10— 9SZcmより小さいと、直列抵抗が大きくなり変換効率が低 下する。
[0029] さらに中間反射層 4a及び裏面反射層 4bは層内に窒素を 1 X 1021atomZcc以上 1
X 1022atomZcc以下含んでおり、窒素含有量は二次イオン質量分光法により値が 決定される。窒素含有量が 1 X 1021 atomZccより小さいと、十分な信頼性向上の効 果が期待できず、また窒素含有量が 1 X 1022atomZccより大きいと導電率が下がり 直列抵抗の増加により変換効率が低下する。
[0030] 裏面電極膜 5は電極としての機能を有するだけでなぐ基体 1から薄膜光電変換ュ ニット 3に入射し裏面電極膜 5に到着した光を反射して薄膜光電変換ユニット 3内に 再入射させる反射層としての機能も有している。裏面電極膜 5は、銀やアルミニウム 等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等により、例えば 200ηπ！〜 400nm程度の厚 さに形成することができる。
[0031] なお、裏面電極膜 5と薄膜光電変換ユニット 3との間には、例えば両者の間の接着 性を向上させるために、 ZnOのような非金属材料力 なる透明電導性薄膜 (図示せ ず)を設けることができる。
[0032] また恒温恒湿環境下での環境試験を実施するために光電変換装置の裏面側は封 止榭脂層 6を介して有機保護層 7により封止されている。この封止榭脂層 6は、有機 保護層 7を光電変換装置に接着することが可能な榭脂が用いられる。そのような榭脂 としては、例えば、 EVA (エチレン 'ビュルアセテート共重合体）、 PVB (ポリビュルブ チラール）、 PIB (ポリイソプチレン）、及びシリコーン榭脂等を用いることができる。ま た、有機保護層 7としては、ポリフッ化ビニルフィルム (例えば、テドラーフィルム (登録 商標名 ) )のようなフッ素榭脂系フィルム或 、は PETフィルムのような耐湿性や耐水性 に優れた絶縁フィルムが用いられる。有機保護層 7は、単層構造でもよぐこれらを積 層した積層構造であってもよい。さらに、有機保護層 7は、アルミニウム等力もなる金 属箔がこれらのフィルムで挟持された構造を有してもょ ヽ。アルミニウム箔のような金 属箔は耐湿性や耐水性を向上させる機能を有するので、有機保護層 7をこのような 構造とすることにより、光電変換装置を効果的に水分力 保護することができる。これ ら封止榭脂層 6/有機保護層 7は、真空ラミネート法により光電変換装置の裏面側に 同時に貼着することができる。 実施例
[0033] 以下、本発明を比較例とともにいくつかの実施例に基づいて詳細に説明する力 本 発明はその趣旨を超えない限り以下の記載例に限定されるものではない。
[0034] (実施例 1)
実施例 1として、図 1に示される非晶質シリコン光電変換ユニット 3aと結晶質シリコン 光電変換ユ ット 3bを有する 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置を作製した。
[0035] 厚み 0. 7mmのガラス基板 1上に、透明電極膜 2として厚さ 1 mで凹凸を有する Z ηθ膜 2を CVD法にて形成した。この時の凹凸の深さは 0. 1 m以上 0. 5 m以下 の範囲で、山と山の間隔は 0. 1 m以上 0. 5 m以下の範囲であった。この透明電 極膜 2の上に、反応ガスとしてシラン、水素、メタン及びジボランを導入し p型層 15nm 形成後、反応ガスとしてシランを導入し非晶質シリコン光電変換層を 300nm形成し、 その後反応ガスとしてシラン、水素及びホスフィンを導入し n型層を 10nm形成するこ とで非晶質シリコン光電変換ユニット 3aを形成した。非晶質シリコン光電変換ユニット 3a形成後、反応ガスとしてシラン、水素、ホスフィン、二酸化炭素及びアンモニアを導 入し中間反射層 4aを 60nm形成した。その後反応ガスとしてシラン、水素及びジボラ ンを導入し P型層 lOnm形成後、反応ガスとして水素とシランを導入し結晶質シリコン 光電変換層を 2. 5 m形成し、その後反応ガスとしてシラン、水素及びホスフィンを 導入し n型層を 5nm形成することで結晶質シリコン光電変換ユニット 3bを形成した。 結晶質シリコン光電変換ユニット 3b形成後、反応ガスとしてシラン、水素、ホスフィン、 二酸ィ匕炭素及びアンモニアを導入し裏面反射層 4bを 60nm形成した。非晶質シリコ ン光電変換ユニット 3a、結晶質シリコン光電変換ユニット 3b、中間反射層 4a及び裏 面反射層 4bはいずれもプラズマ CVD法により形成した。
[0036] その後、裏面電極 5との密着性向上のため、スパッタ法にて ZnO膜を 30nm形成後 、同じくスパッタ法にて裏面電極 5として Ag膜 5を形成した。
[0037] その後、 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置の裏面側に封止榭脂層 6として EV Aシートを、その上に、有機保護層 7として黒色のフッ素榭脂系シート (商標名：テドラ 一）を載せ、真空ラミネート法によりラミネートを行い 2接合型薄膜シリコン系光電変換 装置の封止を行った。 [0038] なお、表 1の条件 Aにこの時の中間反射層 4a及び裏面反射層 4bのガス流量条件 を示す。この条件 Aにおける中間反射層 4a及び裏面反射層 4bの屈折率、導電率及 び窒素含有量は以下のように測定した。ガラス基板 1上に、表 1の条件 Aで形成した シリコン合金層を分光エリプソメトリーで測定を行い、 600nmの波長の光に対して屈 折率 1.95、膜厚 189nmという値を得た。その後このシリコン合金層上に真空蒸着法 により lmm X 15mmのアルミ電極を lmmの間隔を空けて形成し、 100Vの電圧をそ の 2電極間に印加し電流値を測定した。電流値が 2. 44 X 10— 5Aであり、これらの値 から導電率を算出すると 8. 63 X 10—4SZcmであった。また、このシリコン合金層を二 次イオン質量分光法により窒素含有量を測定すると、深さ方向に目立った分布は無 く、 2. 7 X 1021atom/cc以上 3. O X 1021atom/cc以下の範囲であった。更に該シ リコン合金層をラマン散乱分光法で測定したところ、波数 511cm 1にピークを観察し たことから、該シリコン合金層は結晶質シリコンを含むことが分力つた。
[0039] [表 1]
単位は全て sccm
Figure imgf000011_0001
[0040] 以上のようにして得られた 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置に AMI. 5の光を lOOmWZcm2の光量で照射して出力特性を測定したところ、表 2の実施例 1、 0時 間の欄に示すように、面積 lcm2当たりに換算した出力特性は、開放電圧 (Voc)が 1 . 38V、短絡電流密度 (Jsc)が 13. 8mAZcm2、曲線因子（F. F. )が 72. 2%、そし て変換効率 (Eff)が 13. 8%であった。
[0041] [表 2]
Figure imgf000011_0002
[0042] 次にこの 2接合型薄膜シリコン系光電変換装置の信頼性試験を実施するため、 JIS 基準に基づき大気圧、空気雰囲気下、温度 85°C、湿度 85%RHで維持されたォー ブン内に開放状態で放置し、 250時間放置後、先述した方法と同一方法で出力測 定を行う事を繰り返した。その結果を図 2の黒丸に示す。なお、図 2の値は 0時間の変 換効率 (Eff)を基準として規格ィ匕した値である。また 3000時間経過時の出力特性は 表 2の実施例 1、 3000時間の欄に示すように開放電圧 (Voc)が 1. 39V、短絡電流 密度 (Jsc)が 13. 9mAZcm2、曲線因子 (F. F. )が 71. 6%、そして変換効率 (Eff) 力 5%であった。
[0043] (比較例 1)
実施例 1の構造で、中間反射層 4a及び裏面反射層 4bを表 1の条件 Bに示す様に、 反応ガスとしてシラン、水素、ホスフィン及び二酸化炭素を導入形成した。この条件 B における中間反射層 4a及び裏面反射層 4bの屈折率、導電率及び窒素含有量を実 施例 1と同一の方法で測定した結果、 600nmの波長の光に対して屈折率 1.99、導 電率 2. 37 X 10— 4SZcm、窒素含有量は 6. 5 X 1019atom/cc以上 3. 0 X 102°ato mZcc以下の範囲であった。更に該シリコン合金層をラマン散乱分光法で測定した ところ、波数 514cm 1にピークを観察したことから、該シリコン合金層は結晶質シリコ ンを含むことが分力つた。実施例 1と同様に出力特性を測定したところ、表 2の比較例 1、 0時間の欄に示すように、開放電圧 (Voc)が 1. 37V、短絡電流密度 (Jsc)が 13. 6mAZcm2、曲線因子 (F. F. )力 2%、そして変換効率 (Eff)が 13. 7%であつ た。信頼性は図 2の白丸に実施例 1と同一、同時に行った信頼性試験の結果で示す 様に、変換効率 (Eff)の低下が実施例 1と比較して早く発生した。なお、黒丸と同様、 白丸の値も 0時間の変換効率 (Eff)を基準として規格ィ匕した値である。また 3000時 間経過時の出力特性は表 2の比較例 1、 3000時間の欄に示すように開放電圧 (Voc )が 1. 36V、短絡電流密度 (Jsc)が 13. 7mAZcm2、曲線因子（F. F. )が 66. 8% 、そして変換効率 (Eff)が 12. 5%であり、実施例 1と比較して曲線因子 (F. F. )の 低下が顕著であった。
[0044] (実施例 2)
実施例 1の構造で、中間反射層 4aを有さず、更に結晶質シリコン光電変換層の膜 厚を 1. 5 mとして、他は同一条件、同一構造で 2接合型薄膜光電変換装置を形成 し、実施例 1と同様に出力特性の測定及び信頼性試験を行ったところ、出力特性は 表 2の実施例 2、 0時間の欄に示すように、開放電圧 (Voc)が 1. 39V、短絡電流密 度 (Jsc)が 11.
Figure imgf000013_0001
曲線因子 (F. F. )が 73. 4%、そして変換効率 (Eff)が 11. 9%であった。信頼性試験は図 3の黒丸に示す様な結果となり、 3000時間経過 時の出力特性は表 2の実施例 2、 3000時間の欄に示すように開放電圧 (Voc)が 1. 39V、短絡電流密度 (Jsc)が 11. 7mAZcm2、曲線因子（F. F. )が 72. 2%、そし て変換効率 (Eff)が 11. 8%であった。なお、図 3の値は 0時間の変換効率 (Eff)を 基準として規格ィ匕した値である。
[0045] (比較例 2)
実施例 2の構造で、裏面反射層 4bを表 1の条件 Bで形成し、他は同一条件、同一 構造で 2接合型薄膜光電変換装置を形成し、実施例 2と同様に出力特性の測定を行 い、実施例 2と同時に信頼性試験を行った。出力特性は表 2の比較例 2、 0時間の欄 に示すように、開放電圧 (Voc)が 1. 40V、短絡電流密度 (Jsc)が 11. 6mAZcm2、 曲線因子 (F. F. )が 74. 3%、そして変換効率 (Eff)が 12. 0%であった。信頼性試 験は図 3の白丸に示す様な結果となり、変換効率 (Eff)の低下が実施例 2と比較して 早く発生した。なお、黒丸と同様、白丸の値も 0時間の変換効率 (Eff)を基準として規 格ィ匕した値である。 3000時間経過時の出力特性は表 2の比較例 2、 3000時間の欄 に示すように開放電圧 (Voc)が 1. 39V、短絡電流密度 (Jsc)が 11. 7mA/cm2、曲 線因子 (F. F. )が 68. 3%、そして変換効率 (Eff)が 11. 1%であり、実施例 2と比較 して曲線因子 (F. F. )の低下が顕著であった。
[0046] (実施例 3)
実施例 1の構造で、裏面反射層 4bを有さず、他は同一条件、同一構造で 2接合型 薄膜光電変換装置を形成し、実施例 1と同様に出力特性の測定及び信頼性試験を 行ったところ、出力特性は表 2の実施例 3、 0時間の欄に示すように、開放電圧 (Voc )が 1. 38V、短絡電流密度 (Jsc)が 12. 8mAZcm2、曲線因子（F. F. )が 74. 3% 、そして変換効率 (Eff)が 13. 1%であった。信頼性試験は図 4の黒丸に示す様な結 果となり、 3000時間経過時の出力特性は表 2の実施例 3、 3000時間の欄に示すよう に開放電圧 (Voc)が 1. 37V、短絡電流密度 (Jsc)が 12.
Figure imgf000013_0002
曲線因子 (F . F. )が 73. 5%、そして変換効率 (Eff)が 12. 9%であった。なお、図 4の値は 0時 間の変換効率 (Eff)を基準として規格ィ匕した値である。
(比較例 3)
実施例 3の構造で、中間反射層 4aを表 1の条件 Bで形成し、他は同一条件、同一 構造で 2接合型薄膜光電変換装置を形成し、実施例 2と同様に出力特性の測定を行 い、実施例 2と同時に信頼性試験を行った。出力特性は表 2の比較例 2、 0時間の欄 に示すように、開放電圧 (Voc)が 1. 38V、短絡電流密度 (Jsc)が 12. 9mA/cm2、 曲線因子 (F. F. )が 74. 4%、そして変換効率 (Eff)が 13. 2%であった。信頼性試 験は図 4の白丸に示す様な結果となり、変換効率 (Eff)の低下が実施例 3と比較して 早く発生した。なお、黒丸と同様、白丸の値も 0時間の変換効率 (Eff)を基準として規 格ィ匕した値である。 3000時間経過時の出力特性は表 2の比較例 3、 3000時間の欄 に示すように開放電圧 (Voc)が 1. 38V、短絡電流密度 (Jsc)が 12. 9mA/cm2、曲 線因子 (F. F. )が 70. 2%、そして変換効率 (Eff)が 12. 6%であり、実施例 3と比較 して曲線因子 (F. F. )の低下が顕著であった。

Claims

請求の範囲
少なくとも一つの半導体接合を備えるシリコン系薄膜を主体とした薄膜シリコン系光 電変換ユニットを一つ以上有し、該薄膜シリコン系光電変換ユニットの光入射側と反 対側に、導電型決定不純物、酸素、窒素及び結晶質シリコンを含むシリコン合金層 を有することを特徴とする光電変換装置であって、該シリコン合金層の屈折率が 2. 5 以下で、かつ、窒素含有量が 1 X 1021atom/cc以上 1 X 1022atomZcc以下である ことを特徴とする光電変換装置。
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