WO2010029887A1 - 光電変換装置 - Google Patents

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layer
dielectric film
photoelectric conversion
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賢治 木本
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device, and more particularly to a photoelectric conversion device having excellent characteristics in a photoelectric conversion device having a configuration using an inversion layer induced by a fixed charge.
  • the present invention also relates to a photoelectric conversion device, and more particularly to a photoelectric conversion device having excellent characteristics such as photoelectric conversion efficiency.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 55-59784
  • a first layer made of silicon oxide directly in contact with a semiconductor surface and a first layer formed on the first layer are made of different insulating materials.
  • a solar cell having a second layer and having a fixed charge contained in the second layer is described.
  • an inversion layer is induced on the semiconductor surface by setting a fixed charge at the interface between the first layer and the second layer. By inducing such an inversion layer, it is expected to have higher ultraviolet sensitivity than a normal pn junction doped with impurities.
  • Patent Document 1 describes that the fixed charge density can be further increased when silicon nitride is used for the second layer, and when different ions such as alkali ions are added to the second layer.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 63-48197 discloses a tandem in which a plurality of unit cells in which an n-type amorphous silicon layer, an i-type amorphous silicon layer, and a p-type amorphous silicon layer are stacked in this order are stacked.
  • the solar cell described in Patent Document 1 is excellent because the carrier density in the inversion layer on the semiconductor surface does not increase even when different ions such as alkali ions are added to the second layer made of silicon nitride. There was a problem that a solar cell having the characteristics could not be obtained.
  • the uppermost p-type amorphous silicon layer is formed thin. There is a need to.
  • an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device having excellent characteristics in a photoelectric conversion device having a configuration using an inversion layer induced by a fixed charge.
  • Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device having excellent characteristics such as photoelectric conversion efficiency.
  • the semiconductor layer includes a semiconductor layer and a dielectric film disposed so as to be in contact with the surface of the semiconductor layer, the dielectric film being positive or negative in the vicinity of the interface with the semiconductor layer.
  • a photoelectric conversion device having an impurity that becomes a fixed charge can be provided.
  • the semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon.
  • the band gap of the dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
  • the impurity that is a positive fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony. It may contain at least one selected from
  • the negative fixed charge impurities are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. It may contain at least one selected from the group.
  • the photoelectric conversion device preferably includes a surface inversion layer of the first conductivity type or the second conductivity type in at least a part of the surface region of the semiconductor layer in contact with the dielectric film.
  • the photoelectric conversion device includes an impurity-containing layer containing an impurity having the same conductivity type as that of the surface inversion layer on at least a part of the surface of the semiconductor layer, and an electrode in contact with the impurity-containing layer May be further provided.
  • the electrode may include at least one selected from the group consisting of metal, metal silicide, and a transparent conductive film.
  • the portion where the most impurities exist is advanced 5 nm from the interface between the semiconductor layer and the dielectric film toward the semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface. It is preferably located in a region between the region and a region advanced by 5 nm toward the dielectric film side.
  • the first photoelectric conversion layer includes a first photoelectric conversion layer and a second photoelectric conversion layer.
  • the first photoelectric conversion layer includes the first semiconductor layer and the first semiconductor layer.
  • a surface dielectric film having an impurity which becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer and is in contact with the surface of the layer; and a surface of the first semiconductor layer in contact with the surface dielectric film A surface inversion layer of the first conductivity type or the second conductivity type disposed in at least a part of the region of the first and second conductive types, and a surface inversion opposite to the surface inversion layer disposed on the back surface opposite to the surface of the first semiconductor layer.
  • a first impurity-containing layer having a first impurity of the type, and the second photoelectric conversion layer is provided on the surface of the second semiconductor layer, the surface inversion layer, Is a second impurity-containing layer having a second impurity of opposite conductivity type, and a back surface opposite to the surface of the second semiconductor layer And a third impurity-containing layer having a third impurity having a conductivity type opposite to that of the second impurity, the first impurity-containing layer of the first photoelectric conversion layer,
  • a photoelectric conversion device having a stacked structure in which the second impurity-containing layer of the photoelectric conversion layer is bonded and the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer are stacked can be provided.
  • the thickness of the first semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer
  • the thickness of the second semiconductor layer is the first thickness. 2 is preferably thinner than the carrier diffusion length in the semiconductor layer.
  • the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer far from the light incident side.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon.
  • the band gap of the surface dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the surface dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
  • the impurity that is a positive fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony. It may contain at least one selected from
  • the negative fixed charge impurities are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. It may contain at least one selected from the group.
  • the first semiconductor layer may further include an electrode.
  • the electrode may include at least one selected from the group consisting of metal, metal silicide, and a transparent conductive film.
  • the location where the impurity having the positive or negative fixed charge is most present in the surface dielectric film is between the first semiconductor layer and the surface dielectric film. It is preferable to be located in a region between a region advanced by 5 nm toward the first semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface and a region advanced by 5 nm toward the surface dielectric film.
  • the photoelectric conversion device further includes a third photoelectric conversion layer, and the third photoelectric conversion layer is in contact with the third semiconductor layer and the back surface of the third semiconductor layer. And a third semiconductor in contact with the back surface dielectric film having an impurity that has a fixed charge opposite in polarity to the impurity of the surface dielectric film in the vicinity of the interface with the third semiconductor layer.
  • a back surface inversion layer having a conductivity type opposite to the surface inversion layer disposed in at least a part of the surface area of the layer, and a back surface inversion layer disposed on the surface opposite to the back surface of the third semiconductor layer ?
  • the portion where the impurity is most present in the back surface dielectric film is a direction perpendicular to the interface from the interface between the third semiconductor layer and the back surface dielectric film. Further, it is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the third semiconductor layer side and a region advanced by 5 nm toward the back surface dielectric film side.
  • the semiconductor layer, the surface dielectric film disposed so as to be in contact with the surface of the semiconductor layer, and the back surface opposite to the surface of the semiconductor layer are disposed.
  • the surface dielectric film has an impurity that becomes a fixed charge of the first polarity in the vicinity of the interface with the semiconductor layer, and the back surface dielectric film is in the vicinity of the interface with the semiconductor layer. It is possible to provide a photoelectric conversion device having an impurity that becomes a fixed charge having a second polarity opposite to the first polarity.
  • the semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon.
  • the band gap of the surface dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the front surface dielectric film and the back surface dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride. Good.
  • the impurity that becomes the fixed charge of the first polarity is from lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony.
  • the impurity which contains at least one selected from the group consisting of the second polar fixed charge is boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine and iodine. It may contain at least one selected from
  • the impurities that are fixed charges of the first polarity are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
  • the impurity that contains at least one selected from the group consisting of the second group and has the second polarity fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony It may contain at least one selected from
  • a surface inversion layer of the first conductivity type or the second conductivity type may be provided in at least a part of the region of the surface of the semiconductor layer in contact with the surface dielectric film. preferable.
  • the back surface inversion layer having a conductivity type opposite to that of the surface inversion layer may be provided in at least a part of the back surface region of the semiconductor layer in contact with the back surface dielectric film. preferable.
  • the photoelectric conversion device has an impurity-containing layer containing an impurity of the same conductivity type as that of the surface inversion layer on at least a part of the surface of the semiconductor layer, and an electrode in contact with the impurity-containing layer May be further provided.
  • the electrode may include at least one selected from the group consisting of metal, metal silicide, and a transparent conductive film.
  • the portion where the impurity that becomes the fixed charge of the first polarity is present is the direction perpendicular to the interface from the interface between the semiconductor layer and the surface dielectric film. Further, it is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the semiconductor layer side and a region advanced by 5 nm toward the surface dielectric film side.
  • the portion where the second polarity impurity is most present in the back surface dielectric film is perpendicular to the interface from the interface between the semiconductor layer and the back surface dielectric film. It is preferable to be located in a region between the region advanced 5 nm toward the semiconductor layer side in the direction and the region advanced 5 nm toward the back surface dielectric film side.
  • the first semiconductor layer, the first dielectric film bonded to the surface of the first semiconductor layer, and the back surface of the first semiconductor layer are bonded.
  • the second dielectric film has an impurity which becomes a fixed charge of the second polarity, and the second dielectric film is an impurity contained in the first dielectric film in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer and the interface with the second semiconductor layer. It is possible to provide a photoelectric conversion device having an impurity that becomes a fixed charge having a polarity opposite to that of the photoelectric conversion device.
  • the thickness of the first semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer, and the thickness of the second semiconductor layer is second. It is preferably thinner than the carrier diffusion length in the semiconductor layer.
  • the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer far from the light incident side.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon.
  • the band gap of the first dielectric film and the second dielectric film is 4.2 eV or more.
  • the first dielectric film and the second dielectric film are at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride. It may be.
  • the impurity that becomes the fixed charge of the first polarity is lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony.
  • the impurity which contains at least one selected from the group consisting of the second polar fixed charge is boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine and iodine. It may contain at least one selected from
  • the impurities that are fixed charges of the first polarity are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
  • the impurity that contains at least one selected from the group consisting of the second group and has the second polarity fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony It may contain at least one selected from
  • the first conductivity type or the second conductivity type first is formed in at least a part of the surface region of the first semiconductor layer to which the first dielectric film is bonded. At least a portion of the back surface region of the first semiconductor layer to which the second dielectric film is bonded and at least a surface region of the second semiconductor layer to which the second dielectric film is bonded. Some of them may have a second inversion layer having a conductivity type opposite to that of the first inversion layer.
  • the stacked structure has a first conductivity type semiconductor layer on one side surface and the stacked structure has a second conductivity type semiconductor layer on the other side surface. Also good.
  • the semiconductor layer includes a semiconductor layer and a dielectric film disposed so as to be in contact with the surface of the semiconductor layer, and the dielectric film is positive or negative at least in the vicinity of the interface with the semiconductor layer.
  • a photoelectric conversion device that has impurities that become fixed charges, has a transparent conductive film on the surface of the dielectric film, and carriers are taken out from the transparent conductive film through the dielectric film by a tunnel effect or the like Can be provided.
  • a transparent substrate may be provided on the surface of the transparent conductive film.
  • a surface inversion layer of the first conductivity type or the second conductivity type is included in at least a part of the surface region of the semiconductor layer in contact with the dielectric film. Also good.
  • the semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon.
  • the thickness of the semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the semiconductor layer.
  • the band gap of the dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
  • the thickness of the dielectric film is preferably 3 nm or less.
  • the impurity that becomes a positive fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony. It may contain at least one selected from
  • the negative fixed charge impurities are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. It may contain at least one selected from the group.
  • the portion where the most impurities exist is advanced 5 nm from the interface between the semiconductor layer and the dielectric film toward the semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface. It is preferably located in a region between the region and a region advanced by 5 nm toward the dielectric film side.
  • the first semiconductor layer, the surface dielectric film disposed so as to be in contact with the surface of the first semiconductor layer, and the back surface of the first semiconductor layer are formed.
  • a surface inversion layer of the second conductivity type is formed on at least a part of the region of the surface of the first semiconductor layer having impurities and in contact with the surface dielectric film, and a transparent conductive film is formed on the surface of the surface dielectric film And a photoelectric conversion device in which carriers pass through the surface dielectric film by the tunnel effect or the like and are taken out from the transparent conductive film.
  • the band gap of the first semiconductor layer is not less than the band gap of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer
  • the band gap of the second semiconductor layer is preferably greater than or equal to the band gap of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer.
  • the thickness of the second semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the second semiconductor layer.
  • the thickness of the third semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the third semiconductor layer.
  • the band gap of the surface dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the surface dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
  • the thickness of the surface dielectric film is preferably 3 nm or less.
  • the impurity that becomes a positive fixed charge is a group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony. It may contain at least one selected from
  • the negative fixed charge impurities are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. It may contain at least one selected from the group.
  • the location where the impurity having the positive or negative fixed charge is most present is from the interface between the first semiconductor layer and the surface dielectric film to the interface. It is preferably located in a region between a region advanced 5 nm toward the first semiconductor layer in the vertical direction and a region advanced 5 nm toward the surface dielectric film.
  • the first semiconductor layer, the surface dielectric film disposed so as to be in contact with the surface of the first semiconductor layer, and the back surface of the first semiconductor layer are formed.
  • the second conductivity type impurity-containing layer on the front surface is joined, and the first conductivity type impurity-containing layer on the back surface of the second semiconductor layer and the third half
  • the surface dielectric film has an impurity which becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer.
  • the second conductive type surface inversion layer is formed in at least a part of the surface region of the first semiconductor layer in contact with the surface dielectric film, and the back surface dielectric film is an impurity contained in the surface dielectric film.
  • a reverse charge layer of the first conductivity type is formed in at least a part of the back surface region of the third semiconductor layer in contact with the back surface dielectric film.
  • a transparent conductive film on the surface of the surface dielectric film, a back electrode on the back surface of the back dielectric film, and carriers pass through the surface dielectric film and the back surface dielectric film by a tunnel effect or the like. Photoelectrically extracted from the transparent conductive film and back electrode respectively. It is a conversion apparatus.
  • the band gap of the first semiconductor layer is not less than the band gap of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer
  • the band gap of the second semiconductor layer is preferably greater than or equal to the band gap of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer is equal to or less than the thickness of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer
  • the thickness of the second semiconductor layer is preferably equal to or less than the thickness of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer.
  • the thickness of the second semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the second semiconductor layer.
  • the thickness of the third semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the third semiconductor layer.
  • the band gap of the surface dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the front surface dielectric film and the back surface dielectric film are each at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride. It may consist of
  • the thickness of the front surface dielectric film and the thickness of the back surface dielectric film are each 3 nm or less.
  • the impurities that are positive or negative fixed charges of the surface dielectric film are lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, and barium.
  • Impurities that contain at least one selected from the group consisting of phosphorous, arsenic, and antimony, and that serve as fixed charges in the back dielectric film are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine And at least one selected from the group consisting of chlorine, bromine and iodine.
  • impurities that become fixed charges of the surface dielectric film are boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine.
  • the impurity that is a fixed charge of the back surface dielectric film including at least one selected from the group consisting of iodine and lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic and It may contain at least one selected from the group consisting of antimony.
  • the portion where the impurity serving as the fixed charge of the surface dielectric film is most present is from the interface between the first semiconductor layer and the surface dielectric film to the interface. It is preferable to be located in a region between a region advanced 5 nm toward the first semiconductor layer in a direction perpendicular to the first semiconductor layer and a region advanced 5 nm toward the surface dielectric film.
  • the portion where the impurity serving as the fixed charge of the back surface dielectric film is most present is from the interface between the second semiconductor layer and the back surface dielectric film to the interface. It is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the second semiconductor layer in a direction perpendicular to the second semiconductor layer and a region advanced by 5 nm toward the back surface dielectric film.
  • the first semiconductor layer, the first surface dielectric film placed so as to be in contact with the surface of the first semiconductor layer, and the back surface of the first semiconductor layer A first back surface dielectric film disposed in contact with the first semiconductor layer, a second semiconductor layer disposed on the back surface side of the first semiconductor layer, and a second surface disposed in contact with the surface of the second semiconductor layer.
  • the first back surface dielectric film on the back surface of the semiconductor layer and the second surface dielectric film on the surface of the second semiconductor layer are the first intermediate transparent conductive film.
  • the second back surface dielectric film on the back surface of the second semiconductor layer and the third surface dielectric film on the surface of the third semiconductor layer are interposed via the second intermediate transparent conductive film.
  • the first surface dielectric film has an impurity that becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer, and the first surface dielectric film is in contact with the first surface dielectric film.
  • a first surface inversion layer of the first conductivity type or the second conductivity type is formed in at least a part of the surface region of the semiconductor layer, and the second surface dielectric film is an interface with the second semiconductor layer.
  • a third surface inversion layer having the same conductivity type as the first surface inversion layer is formed on at least a part of the first surface inversion layer, and the first back surface dielectric film is formed in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer.
  • a first back surface inversion layer having a conductivity type opposite to that of the inversion layer is formed, and the second back surface dielectric film has the first back surface dielectric film in the vicinity of the interface with the second semiconductor layer.
  • the back surface of the second semiconductor layer having a fixed charge of the same polarity as the impurity and in contact with the second back surface dielectric film A second back surface inversion layer of the same conductivity type as the first back surface inversion layer is formed in at least a part of the region, and the third back surface dielectric film is in the vicinity of the interface with the third semiconductor layer,
  • the first back surface dielectric film has an impurity that has a fixed charge of the same polarity as the impurity of the first back surface dielectric film, and the first back surface region of the third semiconductor layer that is in contact with the third back surface dielectric film has at least a part of the first surface region.
  • a third back surface inversion layer of the same conductivity type as the back surface inversion layer is formed, has a transparent conductive film on the surface of the first surface dielectric film, and on the back surface of the third back surface dielectric film. It is possible to provide a photoelectric conversion device that includes a back electrode, and carriers are taken out from the transparent conductive film and the back electrode through the surface dielectric film and the back dielectric film by a tunnel effect or the like.
  • the band gap of the first semiconductor layer is not less than the band gap of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer
  • the band gap of the second semiconductor layer is preferably greater than or equal to the band gap of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer is equal to or less than the thickness of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer.
  • the thickness of the second semiconductor layer is preferably equal to or less than the thickness of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the first semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer.
  • the thickness of the second semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the second semiconductor layer.
  • the thickness of the third semiconductor layer is thinner than the carrier diffusion length in the third semiconductor layer.
  • the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, and the third surface dielectric film are provided.
  • Each band gap of the surface dielectric film is preferably 4.2 eV or more.
  • the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, the third surface dielectric film may be made of at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
  • the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, the third surface dielectric film is preferably 3 nm or less.
  • the first surface dielectric film, the second surface dielectric film, and the third surface dielectric film each have an impurity serving as a fixed charge, which is lithium, Including at least one selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic and antimony, a first back surface dielectric film, a second back surface dielectric film, and
  • Each of the impurities serving as fixed charges of the third back surface dielectric film is at least one selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine and iodine. It may contain seeds.
  • the impurities that become fixed charges of the first surface dielectric film, the second surface dielectric film, and the third surface dielectric film are boron
  • a first backside dielectric film and a second backside dielectric film comprising at least one selected from the group consisting of aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine and iodine
  • the third back surface dielectric film has at least one impurity selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic and antimony. It may contain seeds.
  • the first semiconductor layer and the first surface dielectric film are located at a location where the impurity that becomes a fixed charge of the first surface dielectric film is most present. Between the region that is 5 nm toward the first semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface and the region that is 5 nm toward the first surface dielectric film side. preferable.
  • the second semiconductor layer and the second surface dielectric film are located where the impurity that becomes the fixed charge of the second surface dielectric film is most present. And a region perpendicular to the interface from the interface to the second semiconductor layer side and a region advanced by 5 nm to the second surface dielectric film side. preferable.
  • the third semiconductor layer and the third surface dielectric film are located where the impurity that becomes the fixed charge of the third surface dielectric film is most present.
  • the impurity that becomes the fixed charge of the third surface dielectric film is most present.
  • the first semiconductor layer and the first back surface dielectric film are located where the impurity that becomes the fixed charge of the first back surface dielectric film is most present. Between the region that is 5 nm toward the first semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface and the region that is 5 nm toward the first backside dielectric film. preferable.
  • the second semiconductor layer and the second back surface dielectric film are located where the impurity that becomes the fixed charge of the second back surface dielectric film is most present. Between the region that is advanced 5 nm toward the second semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface and the region that is advanced 5 nm toward the second back surface dielectric film side. preferable.
  • the third semiconductor layer and the third back surface dielectric film are located at the place where the impurity that becomes the fixed charge of the third back surface dielectric film is most present. Between the region that is 5 nm toward the third semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface and the region that is 5 nm toward the third back surface dielectric film side. preferable.
  • a transparent substrate may be provided on the surface of the transparent conductive film.
  • the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer may be made of crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon, respectively. Good.
  • (A) is a schematic plan view of the surface on the light incident side of an example of the photoelectric conversion device of the present invention
  • (b) is a schematic cross-sectional view along 1b-1b of (a)
  • c) is a schematic cross-sectional view taken along 1c-1c of FIG.
  • (A) is a schematic plan view of the light incident side surface of another example of the photoelectric conversion device of the present invention
  • (b) is a schematic cross-sectional view taken along 2b-2b of (a).
  • (C) is a schematic sectional view along 2c-2c in (a).
  • (A) is a schematic plan view of the light incident side surface of another example of the photoelectric conversion device of the present invention, and (b) is a schematic cross-sectional view taken along 3b-3b in (a).
  • (C) is a schematic cross-sectional view taken along 3c-3c in (a).
  • (A) is a schematic plan view of the surface on the light incident side of another example of the photoelectric conversion device of the present invention, and (b) is a schematic cross-sectional view taken along 4b-4b in (a).
  • (C) is a schematic cross-sectional view along 4c-4c in (a). It is typical sectional drawing of another example of the photoelectric conversion apparatus of this invention. It is typical sectional drawing of another example of the photoelectric conversion apparatus of this invention.
  • FIG. 15 is a flowchart of a method for manufacturing a sample of the photoelectric conversion device having the configuration illustrated in FIG. It is a figure which shows the result of having performed the composition analysis of the interface vicinity of the silicon oxide film of a sample of the photoelectric conversion apparatus of a structure shown in FIG. 14, and a p-type silicon substrate.
  • the amount of segregation of cesium in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG. 14 and the electrons in the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate by the segregation of cesium It is a figure which shows the relationship with areal density.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a dose amount of cesium ions ion-implanted into a silicon oxide film of a sample of the photoelectric conversion device having the configuration illustrated in FIG. 14 and a sheet resistance of an electron inversion layer in which electrons of a p-type silicon substrate are induced. is there. It is a figure which shows the relationship between the electronic surface density of the electron inversion layer induced
  • FIG. 4 is an energy band diagram in the vicinity of the interface between the p-type silicon substrate and the silicon oxide film in a state after impurities existing at the interface between the silicon substrate and the silicon oxide film are ionized.
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and the p-type silicon It is a figure which shows the relationship with the surface density (cm ⁇ -2> ) of the impurity in the surface of a board
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and the p-type silicon It is a figure which shows the relationship with the surface density (cm ⁇ -2> ) of the impurity in the surface of a board
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and the p-type silicon It is a figure which shows the relationship with the surface density (cm ⁇ -2> ) of the impurity in the surface of a board
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and the p-type silicon It is a figure which shows the relationship with the surface density (cm ⁇ -2> ) of the impurity in the surface of a board
  • FIG. 15B is an energy band diagram when an impurity serving as a positive fixed charge is arranged at the interface of FIG. 14B
  • the inversion layer is an electron carrier layer on the surface of the p-type semiconductor, a hole carrier layer on the surface of the n-type semiconductor layer, or i-type induced by an impurity that becomes a fixed charge in the dielectric film.
  • Intrinsic type Including the case of an electron carrier layer or a hole carrier layer on a semiconductor surface.
  • the n-type layer and the p-type layer are formed by doping impurities into the same semiconductor material as the semiconductor layer, but a semiconductor material different from the semiconductor layer may be used.
  • a semiconductor material different from the semiconductor layer may be used.
  • amorphous silicon is used as the semiconductor layer
  • amorphous silicon germanium doped with n-type or p-type impurities, amorphous silicon carbide, or the like can be used as the n-type layer or p-type layer.
  • the semiconductor layer in addition to silicon, gallium nitride, silicon carbide, cadmium tellurium, gallium arsenide, indium phosphide Cu (In, Ga) Se 2 , silicon germanium, germanium, or the like can also be used.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of the surface on the light incident side of an example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • a silicon oxide film 6 as a dielectric film is provided on the surface on the light incident side of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG.
  • a comb-shaped n + layer 3 as an impurity-containing layer is formed below the silicon oxide film 6, and a band-shaped metal electrode 8 is formed as a surface electrode in contact with the comb-shaped n + layer 3. .
  • FIG. 1B shows a schematic cross-section along 1b-1b in FIG. 1A
  • FIG. 1C shows a schematic cross-section along 1c-1c in FIG. 1A.
  • the n + layer 3 is formed on the light incident side surface of a p-type silicon substrate 2 as a semiconductor layer. Is formed.
  • a p + layer 1 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2 opposite to the light incident side surface, and a back electrode 7 is formed so as to be in contact with the back surface of the p + layer 1.
  • the p + layer 1 is a layer containing p-type impurities at a higher concentration than the p-type silicon substrate 2.
  • the silicon oxide film 6 is formed so as to cover the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side.
  • the silicon oxide film 6 has cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge at the interface with the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • a surface inversion layer 4 that functions as an n-type semiconductor is induced in at least a partial region of the surface on the side, like the n + layer 3.
  • the silicon oxide film 6 is formed on the light incident surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the p-type silicon substrate 2 is made of single crystal silicon
  • the light of the p-type silicon substrate 2 is thermally oxidized at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C., preferably 900 ° C. to 1050 ° C.
  • a silicon oxide film 6 can be formed on the incident-side surface.
  • the silicon oxide film 6 may be formed by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or an ALD (Atomic Layer Deposition) method. Further, by forming the silicon oxide film 6 using the plasma CVD method, the silicon oxide film 6 can be formed at a low temperature such as 400 ° C. or lower.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the p + layer 1 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the formation of the p + layer 1 can be performed, for example, by diffusing p-type impurities on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the p-type impurity can be diffused by vapor phase diffusion using a gas containing a p-type impurity (boron) such as BBr 3 .
  • boron boron
  • aluminum or indium can be used as the p-type impurity.
  • the p + layer 1 can also be formed by annealing after introducing a p-type impurity into the back surface of the p-type silicon substrate 2 by using, for example, an ion implantation method or an ion doping method.
  • the n + layer 3 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the formation of the n + layer 3 can be performed by diffusing n-type impurities on the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side.
  • the n-type impurity is diffused by, for example, providing an opening in a part of the silicon oxide film 6 at a location corresponding to the location where the n + layer 3 is formed, and an n-type impurity (phosphorus) such as POCl 3 from the opening. It can be performed by vapor phase diffusion using a gas containing. In addition to phosphorus, for example, arsenic or antimony can be used as the n-type impurity.
  • the n + layer 3 can also be formed by annealing after introducing an n-type impurity into the surface of the p-type silicon substrate 2 using, for example, an ion implantation method or an ion doping method.
  • cesium 5 is contained in the silicon oxide film 6 formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the cesium 5 includes, for example, cesium 5 in the silicon oxide film 6 by ion-implanting cesium ions into the silicon oxide film 6 formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2. Can do.
  • the p-type silicon substrate 2 is annealed.
  • annealing of the p-type silicon substrate 2 can be performed, for example, by annealing the p-type silicon substrate 2 after the cesium ion implantation at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C., for example.
  • cesium 5 in the silicon oxide film 6 can be segregated at the interface with the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side. Since the cesium 5 segregated at the interface between the silicon oxide film 6 and the p-type silicon substrate 2 is positively charged and ionized by releasing electrons to the p-type silicon substrate 2, the p-type silicon substrate in contact with the silicon oxide film 6 is used.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the surface of the light incident side 2.
  • the metal electrode 8 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the metal electrode 8 is formed, for example, by providing an opening at a location of the silicon oxide film 6 corresponding to the location where the metal electrode 8 is formed, and depositing metal in a predetermined shape using a mask or the like. can do.
  • the back electrode 7 is formed on the back surface of the p + layer 1 of the p-type silicon substrate 2.
  • the back electrode 7 can be formed, for example, by evaporating metal on the back surface of the p + layer 1 of the p-type silicon substrate 2.
  • annealing of p-type silicon substrate 2 can be performed by exposing p-type silicon substrate 2 to a hydrogen atmosphere at a temperature of 350 ° C. to 500 ° C., for example.
  • the silicon oxide film 6 and the surface on the light incident side of the p-type silicon substrate 2 are in contact with each other, and the p-type of the silicon oxide film 6
  • the surface inversion layer 4 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 by cesium ionized at the interface with the light incident side surface of the silicon substrate 2.
  • Patent Document 1 in which a first layer that does not include a fixed charge is provided between a second layer that includes a fixed charge and a semiconductor surface.
  • negative charges are more easily induced in the surface inversion layer 4 at a high density, the function as an n-type semiconductor is enhanced, and the recombination of carriers on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 is suppressed. This improves the characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency.
  • the surface inversion layer 4 functioning as an n-type semiconductor instead of the n + layer 3 serving as an absorption source of short-wavelength light on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 short-wavelength light is provided. Therefore, the characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • Charge (electron) density can be controlled.
  • the interface state on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 is terminated with a negative charge induced in the surface inversion layer 4, thereby forming the p-type. Recombination of carriers at the interface state on the light incident surface of the silicon substrate 2 is suppressed, and characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the p-type silicon substrate 2 is used as the semiconductor layer.
  • a semiconductor layer such as crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, or another type of semiconductor other than silicon is used. It may be used.
  • crystalline silicon includes single crystal silicon, polycrystalline silicon, a mixture of single crystal silicon and polycrystalline silicon, or the like.
  • the p-type silicon substrate 2 is made of single crystal silicon.
  • a semiconductor layer made of, for example, amorphous silicon is used instead of the p-type silicon substrate 2, an oxide containing cesium 5 is used.
  • the silicon film 6 is formed, it is preferable to manufacture the photoelectric conversion device of the present embodiment without performing a high-temperature process.
  • the silicon oxide film 6 is used as the dielectric film.
  • the dielectric film is not limited thereto.
  • at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride is used. It may be used.
  • a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more as the dielectric film.
  • a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more since most of sunlight is composed of light having a wavelength of 300 nm or more, when sunlight is incident using a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more, a wavelength of 300 nm or more is used. Since the solar light having a thickness is suppressed from being absorbed by the dielectric film and the conversion loss is reduced, the characteristics of the photoelectric conversion device tend to be further improved.
  • cesium 5 was used as an impurity which becomes a positive fixed charge
  • it is not limited to this, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium,
  • One containing at least one selected from the group consisting of barium, phosphorus, arsenic and antimony can be used.
  • the p-type and n-type conductivity types may be interchanged.
  • an impurity that becomes a negative fixed charge can be used instead of an impurity that becomes a positive fixed charge such as cesium.
  • the impurity that becomes a negative fixed charge include those containing at least one selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Can be used.
  • the impurity that becomes a positive fixed charge and the impurity that becomes a negative fixed charge may each be included in an oxide state.
  • the location where the most impurities are present is from the interface between the p-type silicon substrate 2 as the semiconductor layer and the silicon oxide film 6 as the dielectric film. Positioned in a region between a region advanced 5 nm toward the p-type silicon substrate 2 as a semiconductor layer and a region advanced 5 nm toward the silicon oxide film 6 as a dielectric film in a direction perpendicular to the interface It is preferable to do. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the dielectric film may have an impurity that becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the semiconductor layer. Is present in a region between the region of the semiconductor layer and the dielectric film that is advanced by 5 nm toward the semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface and the region that is advanced by 5 nm toward the dielectric film. If you do.
  • the silicon oxide film 6 on the light incident side of the p-type silicon substrate 2 may function as an antireflection film, and a texture structure and / or a moth-eye structure is formed on the surface of the silicon oxide film 6. Needless to say.
  • the n-type and p-type conductivity types may be interchanged. Note that when the n-type and p-type conductivity types are interchanged in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration, the polarities of the positive and negative charges are also interchanged.
  • the p + layer 1 may not be formed.
  • FIG. 2A is a schematic plan view of the surface on the light incident side of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • 2B shows a schematic cross section taken along 2b-2b in FIG. 2A
  • FIG. 2C shows a schematic cross section taken along 2c-2c in FIG. 2A. Show.
  • the electrode in contact with the n + layer 3 on the entire surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side Is characterized in that a transparent conductive film 9 is formed.
  • the transparent conductive film 9 for example, a single layer made of ITO (Indium Tin Oxide), IO (Indium Oxide), TO (Tin Oxide) or ZO (Zinc Oxide) is used. Alternatively, a multi-layer stack can be used.
  • the transparent conductive film 9 is provided with an opening in a part of the silicon oxide film 6 so that at least a part of the n + layer 3 is exposed, and the transparent conductive film 9 made of ITO, IO, TO, ZO, or the like. Can be formed by vapor deposition or the like so as to cover from above.
  • FIG. 3A is a schematic plan view of the surface on the light incident side of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • FIG. 3B shows a schematic cross section taken along 3b-3b in FIG. 3A
  • FIG. 3C shows a schematic cross section taken along 3c-3c in FIG. 3A. Show.
  • the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side is used as an electrode in contact with the n + layer 3. It is characterized in that the transparent conductive film 9 is formed in a comb shape.
  • the area of the surface of the transparent conductive film 9 formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 can be reduced. Reflection and absorption of light can be suppressed.
  • the improvement of characteristics, such as photoelectric conversion efficiency can further be improved.
  • FIG. 4A is a schematic plan view of the surface on the light incident side of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • 4B shows a schematic cross section taken along 4b-4b in FIG. 4A
  • FIG. 4C shows a schematic cross section taken along 4c-4c in FIG. 4A. Show.
  • a comb is formed as an electrode in contact with the n + layer 3 on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2. It is characterized in that a shaped metal silicide 10 is formed.
  • the comb-shaped metal silicide 10 is formed on the surface of the comb-shaped n + layer 3 by using a conventionally known self-aligned silicidation (SALICIDE) process.
  • SALICIDE self-aligned silicidation
  • the metal silicide 10 is not particularly limited as long as it is made of a compound of at least one arbitrary metal and silicon.
  • titanium silicide TiSi x (x ⁇ 0.5 to 2)
  • erbium silicide ErSi x (x ⁇ 0.5 to 2)
  • ytterbium silicide YbSi x (x ⁇ 0.5 to 2)
  • platinum silicide PtSi x (x ⁇ 0.5 to 1)
  • nickel silicide Ni x Si (x ⁇ 0.5 ⁇ 2)
  • cobalt silicide Co x Si (x ⁇ 0.5 ⁇ 2)
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the first photoelectric conversion layer 51, the second photoelectric conversion layer 52, and the third photoelectric conversion layer 53 are arranged in this order from the light incident side. It has a laminated structure.
  • the first photoelectric conversion layer 51 is disposed so as to be in contact with the first amorphous silicon layer 2a as the first semiconductor layer and the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • a silicon oxide film 6 as a surface dielectric film which is a body film.
  • the silicon oxide film 6 has cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the first amorphous silicon layer 2a.
  • cesium 5 is ionized in the vicinity of the interface with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a and becomes a positive fixed charge, the first amorphous silicon layer in contact with the silicon oxide film 6 is used.
  • a surface inversion layer 4 functioning as an n-type semiconductor is induced in at least a partial region of the light incident side surface 2a.
  • the first amorphous silicon layer 2a has a first impurity having a conductivity type opposite to that of the surface inversion layer 4 on the back surface, which is the surface opposite to the light incident surface (in the present embodiment). Is formed as a first impurity-containing layer having p-type impurities).
  • the second photoelectric conversion layer 52 has a second amorphous silicon layer 2b as a second semiconductor layer.
  • the second amorphous silicon layer 2b has a second impurity having a conductivity type opposite to the first impurity (in this embodiment, an n-type impurity) on the light incident side surface.
  • An n + layer 3 is formed as an impurity-containing layer.
  • a third impurity having a conductivity type opposite to the second impurity Is formed as a third impurity-containing layer having p-type impurities).
  • the third photoelectric conversion layer 53 has a third amorphous silicon layer 2c as a third semiconductor layer.
  • the surface on the light incident side of the third amorphous silicon layer 2c has a fourth impurity having a conductivity type opposite to the third impurity (n-type impurity in the present embodiment). 4 is formed as an impurity-containing layer 4.
  • a fifth impurity having a conductivity type opposite to the fourth impurity (in the present embodiment). Is formed as a fifth impurity-containing layer having p-type impurities).
  • the p + layer 1 formed on the back surface opposite to the light incident side surface of the first photoelectric conversion layer 51 and the light incident side surface of the second photoelectric conversion layer 52 are formed.
  • the n + layer 3 thus formed is joined.
  • the p + layer 1 formed on the back surface opposite to the light incident side surface of the second photoelectric conversion layer 52 and the light incident side surface of the third photoelectric conversion layer 53 are formed.
  • the n + layer 3 thus formed is joined.
  • a transparent conductive film 9 as a surface electrode is formed so as to be in contact with a part of the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a of the first photoelectric conversion layer 51 having the above-described stacked structure
  • a back electrode 7 made of, for example, aluminum is formed so as to be in contact with the p + layer 1 on the back surface of the third amorphous silicon layer 2c of the third photoelectric conversion layer 53 having the above laminated structure.
  • the transparent conductive film 9 is in contact with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2 a through the opening formed in the silicon oxide film 6.
  • the edge portion 11 that is the end portion of the transparent conductive film 9 that is in contact with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a is in contact with the surface inversion layer 4, and the edge portion 11 has a Schottky barrier modulation effect. Since the barrier is reduced and the contact resistance is reduced to enable ohmic connection, carriers generated by the photoelectric conversion device can be taken out more easily.
  • the third photoelectric conversion layer 53 is formed on the surface of the back electrode 7.
  • the third photoelectric conversion layer 53 is formed by forming a p-type amorphous silicon film doped with a p-type impurity on the surface of the back electrode 7 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • n + layer 3 is formed, the doping of the p-type impurity is stopped, a non-doped amorphous silicon film is formed to form a third amorphous silicon layer 2c, and an n-type amorphous silicon film doped with an n-type impurity is further formed. It can be formed by forming the n + layer 3.
  • the p-type amorphous silicon film is formed by doping the p-type impurity by, for example, forming the amorphous silicon film in a state where a doping gas containing the p-type impurity is mixed in the raw material gas of the amorphous silicon film.
  • a doping gas containing the p-type impurity can be used as the p-type impurity.
  • the formation of the n-type amorphous silicon film by doping with the n-type impurity can be performed, for example, by forming the amorphous silicon film in a state where a doping gas containing the n-type impurity is mixed in the raw material gas of the amorphous silicon film.
  • a doping gas containing the n-type impurity can be used as the n-type impurity.
  • phosphorus, arsenic, or antimony can be used as the n-type impurity.
  • the third photoelectric conversion layer 53 is made of amorphous silicon having an nip structure, but p-type single crystal or polycrystalline silicon having an n + layer formed on the surface may be used. In this case, the conversion efficiency is further improved.
  • the second photoelectric conversion layer 52 is formed on the surface of the third photoelectric conversion layer 53.
  • the second photoelectric conversion layer 52 is also a p-type doped with a p-type impurity on the surface of the third photoelectric conversion layer 53 by, for example, a CVD method or the like.
  • the doping of the p-type impurity is stopped to form a non-doped amorphous silicon film to form the second amorphous silicon layer 2b, and further, the n-type impurity Can be formed by forming an n + layer 3 by forming an n-type amorphous silicon film doped with.
  • the first photoelectric conversion layer 51 is formed on the surface of the second photoelectric conversion layer 52.
  • the 1st photoelectric converting layer 51 can be formed as follows, for example. First, a p-type amorphous silicon film doped with a p-type impurity is formed on the surface of the second photoelectric conversion layer 52 by CVD or the like to form the p + layer 1, and then doped with a p-type impurity. Stop and form a non-doped amorphous silicon film to form a first amorphous silicon layer 2a. Thereafter, the first photoelectric conversion layer 51 can be formed by forming the silicon oxide film 6 containing cesium 5 on the surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • the silicon oxide film 6 containing cesium 5 can be formed, for example, by introducing a gas containing cesium such as cesium vapor together with a silicon oxide raw material in a CVD method.
  • the cesium 5 is formed by ion-implanting cesium 5 into the silicon oxide film 6 by ion-implanting cesium ions into the silicon oxide film 6 formed on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a. It can be included.
  • a solution containing cesium such as an aqueous cesium chloride solution or an aqueous cesium hydroxide solution is applied to the surface of the amorphous silicon layer 2a and dried, and then the silicon oxide film 6 is formed by, for example, a CVD method, thereby forming an amorphous film.
  • Cesium 5 can be disposed in the vicinity of the interface between the silicon layer 2 a and the silicon oxide film 6.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 5 is manufactured.
  • the transparent conductive film 9 is provided with an opening in a part of the silicon oxide film 6 so that at least a part of the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a is exposed, for example, ITO, IO,
  • the transparent conductive film 9 made of TO or ZO can be formed by sputtering or vapor deposition so as to cover it.
  • the silicon oxide film 6 and the surface on the light incident side of the first amorphous silicon layer 2a are in contact with each other.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a by cesium ionized at the interface with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • Patent Document 1 in which a first layer that does not include a fixed charge is provided between a second layer that includes a fixed charge and a semiconductor surface.
  • negative charges are more easily induced in the surface inversion layer 4, the function as an n-type semiconductor is enhanced, and recombination of carriers on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2 a is suppressed.
  • the characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency are improved.
  • the surface inversion layer 4 functioning as an n-type semiconductor in place of the n + layer serving as the short wavelength light absorption source on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a, Since light absorption is suppressed as compared with the n + layer, characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the surface inversion layer 4 is induced by the segregation amount of cesium at the interface between the silicon oxide film 6 and the surface of the first amorphous silicon layer 2a on the light incident side.
  • the negative charge density can be controlled.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment configured as described above, by terminating the interface state on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a with the negative charge induced in the surface inversion layer 4, Recombination of carriers at the interface state on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a is suppressed, and characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the semiconductor layer in contact with the surface electrode has a high concentration.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the surface of the first amorphous silicon layer 2a by the ionized cesium in the silicon oxide film 6. Since the surface inversion layer 4 and the transparent conductive film 9 can be brought into contact with each other, it is not necessary to form a high concentration impurity doped layer.
  • amorphous silicon is used for each of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer.
  • the present invention is not limited thereto, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are not limited thereto.
  • a semiconductor layer such as crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, or another type of semiconductor other than silicon may be used.
  • crystalline silicon includes single crystal silicon, polycrystalline silicon, a mixture of single crystal silicon and polycrystalline silicon, or the like.
  • the first photoelectric conversion layer 51, the second photoelectric conversion layer 52, and the third photoelectric layer are used.
  • the laminated structure with the conversion layer 53 can be manufactured as follows, for example. First, a p + layer 1 is formed by diffusing a p-type impurity on one surface of crystalline silicon, and a silicon substrate (double-sided doped) is formed by diffusing an n-type impurity on the other surface of crystalline silicon.
  • Two silicon substrates are produced, and p-type impurities are diffused only on one surface of the crystalline silicon to form the p + layer 1, and n-type impurities are not diffused on the other surface of the crystalline silicon.
  • a silicon substrate (one-side doped silicon substrate) on which the + layer 3 is not formed is produced. Then, the n + layer 3 of one double-sided doped silicon substrate is bonded to the p + layer 1 of the single-sided doped silicon substrate, and the n + layer of another double-sided doped silicon substrate is bonded to the p + layer 1 of the double-sided doped silicon substrate.
  • the above laminated structure can be produced.
  • the transparent conductive film 9 made of ITO, IO, TO, ZO or the like is formed by using, for example, a sputtering method, a CVD method, or a sol-gel method, and the laminated structure on the opposite side to the transparent conductive film 9 is formed.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment can be manufactured by forming the back electrode 7 in contact with the p-type layer on the back surface.
  • the cesium 5 may be segregated at the interface between the silicon oxide film 6 and the one-side doped silicon substrate by forming a silicon oxide film 6 and then implanting cesium ions into the silicon oxide film 6 and then annealing. Good.
  • the cesium 5 ionized in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 6 and the first semiconductor layer is annealed by annealing the silicon oxide film 6, cesium for obtaining an optimum electron density in the surface inversion layer 4. Since the margin of the ion implantation amount is wide, a photoelectric conversion device with stable quality and high characteristics can be provided.
  • cesium ions are ion-implanted into the silicon oxide film 6 and then annealed to thereby change the cesium between the silicon oxide film 6 and the one-side doped silicon substrate.
  • the silicon oxide film 6 may be thinned until it has a desired thickness by segregating at the interface and then performing treatment with a hydrofluoric acid solution or reactive ion etching.
  • the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is preferably equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer far from the light incident side. More preferably, the band gap of the second semiconductor layer close to the light incident side is equal to or greater than the band gap of the third semiconductor layer far from the light incident side. Further, the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer far from the light incident side, and the band gap of the second semiconductor layer close to the light incident side is light.
  • the band gap of the third semiconductor layer far from the incident side is equal to or greater than the band gap of the third semiconductor layer far from the incident side (the band gap of the third semiconductor layer ⁇ the band gap of the second semiconductor layer ⁇ the band gap of the first semiconductor layer).
  • the first semiconductor layer for example, amorphous silicon carbide (SiC) is used for the second semiconductor layer, amorphous silicon is used for the second semiconductor layer, and microcrystalline silicon is used for the third semiconductor layer.
  • SiC amorphous silicon carbide
  • a configuration in which amorphous silicon carbide is used for the semiconductor layer, amorphous silicon is used for the second semiconductor layer, and amorphous silicon germanium (SiGe) is used for the third semiconductor layer can be given.
  • the thickness of the first semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the first semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by using the stacked structure as in this embodiment will also be increased. Can be high.
  • the thickness of the second semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the second semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the second semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by using the stacked structure as in this embodiment will also be increased. Can be high.
  • the thickness of the third semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the third semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the third semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by the stacked structure as in this embodiment will also be obtained. Can be high.
  • the silicon oxide film 6 is used as the surface dielectric film.
  • the present invention is not limited to this.
  • at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride is used. May be used.
  • the surface dielectric film it is preferable to use a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more.
  • a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more since most of sunlight is composed of light having a wavelength of 300 nm or more, when sunlight is incident using a surface dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more, it is 300 nm or more. Since sunlight having a wavelength is suppressed from being absorbed by the dielectric film and conversion loss is reduced, characteristics of the photoelectric conversion device tend to be further improved.
  • cesium 5 was used as an impurity which becomes a positive fixed charge
  • it is not limited to this, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium,
  • One containing at least one selected from the group consisting of barium, phosphorus, arsenic and antimony can be used.
  • the p-type and n-type conductivity types may be interchanged.
  • an impurity that becomes a negative fixed charge can be used instead of an impurity that becomes a positive fixed charge such as cesium.
  • the impurity that becomes a negative fixed charge include those containing at least one selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Can be used.
  • the impurity that becomes a positive fixed charge and the impurity that becomes a negative fixed charge may each be included in an oxide state.
  • the locations where the above-mentioned impurities are most present are the first amorphous silicon layer 2a as the first semiconductor layer and the silicon oxide film as the surface dielectric film. 6 from the interface to the first amorphous silicon layer 2a as the first semiconductor layer in the direction perpendicular to the interface, and to the silicon oxide film 6 side as the surface dielectric film It is preferably located in a region between the region advanced by 5 nm. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the surface dielectric film may have an impurity that becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer.
  • a part of the region advances from the interface between the first semiconductor layer and the surface dielectric film by 5 nm toward the first semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface and 5 nm toward the surface dielectric film. It suffices if it exists in a region between the facing regions.
  • the silicon oxide film 6 on the light incident side of the first amorphous silicon layer 2a may function as an antireflection film, and a texture structure and / or a moth-eye structure is formed on the surface of the silicon oxide film 6. Needless to say.
  • the n-type and p-type conductivity types may be interchanged. Note that when the n-type and p-type conductivity types are interchanged in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration, the polarities of the positive and negative charges are also interchanged.
  • the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer preferably has a p + layer on the light incident side surface. This is due to the following reason. Carrier generation during light irradiation occurs frequently on the light incident side of the semiconductor layer. Therefore, by providing a p + layer on the surface of the semiconductor layer on the light incident side, holes having a lifetime shorter than that of electrons are increased to p +. The moving distance until reaching the layer can be reduced. Therefore, conversion efficiency can be improved by suppressing recombination of holes.
  • a single-layer or a multi-layer stack of layers made of ITO, IO, TO, or ZO can be used as the transparent conductive film 9.
  • a metal electrode may be used instead of the transparent conductive film 9.
  • the electrode be formed only on a part of the surface of the first semiconductor layer in consideration of light incidence.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 6, one surface of the first amorphous silicon layer 2 a as the first semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer 51 on the light incident side surface.
  • the n + layer 3 is formed in the part, and the transparent conductive film 9 is formed in contact with the n + layer 3.
  • the contact resistance of the transparent conductive film 9 can be reduced as compared with the photoelectric conversion device in the configuration of Embodiment 5, so that the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device, etc. It becomes possible to improve the characteristics.
  • ionized cesium 5 serving as a positive fixed charge is disposed in the vicinity of the interface with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a. Therefore, negative charges are induced in the region of the n + layer 3 in contact with the silicon oxide film 6 to form the accumulation layer 13.
  • Contact resistance between the storage layer 13 and the transparent conductive film 9 can also reduce the contact resistance of the transparent conductive film 9.
  • any overlapping area with the + layer can be a storage layer.
  • the n + layer 3 is provided with a mask having an opening at a location corresponding to the location where the n + layer 3 is formed on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a as the first semiconductor layer. Later, n-type impurities can be formed by diffusing from this opening. The n-type impurity can be diffused by vapor phase diffusion using a gas containing an n-type impurity such as POCl 3 . Further, for example, the n + layer 3 can be formed by doping an n-type impurity such as phosphorus, arsenic or antimony by ion implantation or ion doping into the opening.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 7, one surface of the first amorphous silicon layer 2 a as the first semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer 51 on the light incident side.
  • the metal silicide 10 is formed on the part.
  • the metal silicide 10 has a low resistance like metal, so that a low resistance comb-shaped electrode can be formed by the metal silicide 10, and the transparent conductive film As a result, it is possible to improve characteristics such as the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device as compared with the photoelectric conversion device of Embodiment 5.
  • the metal silicide 10 can be formed by using a conventionally known self-aligned silicidation (SALICIDE) process, for example.
  • SALICIDE self-aligned silicidation
  • the metal silicide 10 can be used without particular limitation as long as it is made of a compound of at least one arbitrary metal and silicon.
  • metals that combine with silicon include Ti, Ni, Co, Er, Yb, Pt, etc. are mentioned.
  • nickel silicide (Ni x Si (x ⁇ 0.5 to 2)) or cobalt silicide (Co x Si (x ⁇ 0.5 to 2)) that can be formed at a low temperature is used as a metal combined with silicon.
  • Ni x Si (x ⁇ 0.5 to 2) nickel silicide
  • Co x Si (x ⁇ 0.5 to 2) cobalt silicide
  • the wiring layer may be formed using a transparent conductive film or the like in contact with the metal silicide 10.
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 8, one surface of the first amorphous silicon layer 2 a as the first semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer 51 on the light incident side surface.
  • a metal silicide 10 is formed on the portion, and an n + layer 3 formed by segregation of n-type impurities in a region between the metal silicide 10 and the first amorphous silicon layer 2a is formed.
  • the rectification characteristics between the metal silicide 10 and the first amorphous silicon layer 2a can be improved compared to the photoelectric conversion device of the configuration of the seventh embodiment, and Since the resistance between the metal silicide 10 and the surface inversion layer 4 can be lowered, characteristics such as photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be improved.
  • the contact resistance of the transparent conductive film 9 can be further reduced as compared with the photoelectric conversion device having the configuration in Embodiment 7, and thus the photoelectric conversion device of the photoelectric conversion device can be reduced. It is possible to further improve characteristics such as conversion efficiency.
  • a transparent conductive film in contact with the metal silicide 10 may be formed.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the surface dielectric film 4 has a positive polarity so as to be in contact with the back surface of the third amorphous silicon layer 2c of the third photoelectric conversion layer 53.
  • a silicon oxide film 60 is formed as a back surface dielectric film having an impurity 50 which is a negative fixed charge having a polarity opposite to that of cesium 5 which is a fixed charge.
  • the negative fixed charge contained in the back surface dielectric film becomes negative fixed charge by ionization or the like in the vicinity of the interface with the back surface of the third amorphous silicon layer 2c.
  • a back surface inversion layer 40 that functions as a p-type semiconductor is induced in at least a partial region of the back surface of the third amorphous silicon layer 2c in contact with the film.
  • a transparent electrode such as a transparent conductive film is used as the back electrode 7, and not only from the first photoelectric conversion layer 51 side but also from the third photoelectric conversion layer 53 side.
  • absorption of short wavelength light by the p + layer 1 of the third photoelectric conversion layer can be suppressed, so that characteristics such as photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be improved. It becomes possible.
  • the silicon oxide film 60 is used as the back surface dielectric film, it is needless to say that it is not limited to this.
  • at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride is used. May be.
  • the portion where the impurity 50 contained most in the silicon oxide film 60 as the back surface dielectric film is present is the third amorphous silicon as the third semiconductor layer.
  • the back surface dielectric film is fixed in the vicinity of the interface with the third semiconductor layer and has a polarity opposite to that of the impurities that are positive or negative fixed charges contained in the surface dielectric film. It is preferable to have an impurity serving as a charge, but at least a part of this impurity is from the interface between the third semiconductor layer and the back surface dielectric film in the direction perpendicular to the interface. It suffices to exist in a region between the region advanced 5 nm toward the layer side and the region advanced 5 nm toward the back surface dielectric film side.
  • FIG. 10 shows a schematic perspective view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • irregularities 15 are formed on the light incident surface of the p-type silicon substrate 2 as the semiconductor layer of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 10, and the irregularities 15 are formed.
  • a silicon oxide film 6 as a surface dielectric film is provided on the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side.
  • An n + layer 3 is formed on a part of the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 as a semiconductor layer.
  • the silicon oxide film 6 has cesium (not shown) as an impurity that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2, and the cesium is p-type. Since it is ionized near the interface with the light incident side surface of the silicon substrate 2 and becomes a positive fixed charge, at least a partial region of the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 in contact with the silicon oxide film 6 As in the case of the n + layer 3, a surface inversion layer 4 that functions as an n-type semiconductor is induced.
  • a p + layer 1 is formed on a part of the back surface opposite to the light incident surface of the p-type silicon substrate 2, and silicon oxide is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • a membrane 26 is installed.
  • a back electrode 7 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2 via a silicon oxide film 26. The back electrode 7 is formed on the back surface of the p + layer 1 through an opening formed in the silicon oxide film 26. It is formed so as to contact a part.
  • a metal electrode 8 as a surface electrode is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 via a silicon oxide film 6, and the metal electrode 8 is an opening formed in the silicon oxide film 6. And is in contact with part of the surface of the n + layer 3.
  • the irregularities 15 are formed on the light incident surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the irregularities 15 can be formed, for example, by forming a texture structure on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 by wet etching using a potassium hydroxide aqueous solution or a sodium hydroxide aqueous solution.
  • the unevenness 15 can be formed by removing a part of the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 by, for example, laser light irradiation, RIE (Reactive Ion Etching) or plasma irradiation. .
  • a silicon oxide film 6 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 and a silicon oxide film 26 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2 opposite to the light incident side surface.
  • the silicon oxide film 6 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side by, for example, thermal oxidation at a temperature of 950 ° C. or higher.
  • a silicon oxide film 26 can be formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the p + layer 1 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the formation of the p + layer 1 is performed by, for example, placing a mask having an opening at a position corresponding to the position where the p + layer 1 is formed on the back surface of the p type silicon substrate 2 and then p-type impurities from the opening. This can be done by diffusing.
  • the p-type impurity can be diffused by vapor phase diffusion using a gas containing a p-type impurity such as BBr 3 .
  • the n + layer 3 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the formation of the n + layer 3 can be performed by diffusing n-type impurities on the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side.
  • the diffusion of the n-type impurity is, for example, by providing an opening in a part of the silicon oxide film 6 at a location corresponding to the location where the n + layer 3 is formed, and a gas containing an n-type impurity such as POCl 3 from the opening. Can be carried out by vapor phase diffusion using.
  • cesium 5 is contained in the silicon oxide film 6 formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the cesium 5 contains, for example, cesium 5 ionized into the silicon oxide film 6 by ion-implanting cesium ions into the silicon oxide film 6 formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2. Can be made.
  • the p-type silicon substrate 2 is annealed.
  • annealing of the p-type silicon substrate 2 can be performed, for example, by annealing the p-type silicon substrate 2 after the cesium ion implantation at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C., for example.
  • ionized cesium 5 in the silicon oxide film 6 can be segregated at the interface with the surface on the light incident side of the p-type silicon substrate 2, so that the light incident on the p-type silicon substrate 2 in contact with the silicon oxide film 6.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the surface on the side.
  • the metal electrode 8 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the metal electrode 8 is provided with an opening in the silicon oxide film 6 at a position where the surface of the n + layer 3 to be in contact with the metal electrode 8 is exposed, and the metal is deposited in a predetermined shape using a mask or the like. Or the like.
  • the back electrode 7 is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the back electrode 7 is formed, for example, by providing an opening in the silicon oxide film 6 at a location where the surface of the p + layer 1 to be in contact with the back electrode 7 is exposed, and evaporating metal using a mask or the like. can do.
  • annealing of p-type silicon substrate 2 can be performed by exposing p-type silicon substrate 2 to a hydrogen atmosphere at a temperature of 350 ° C. to 500 ° C., for example.
  • the silicon oxide film 6 and the surface on the light incident side of the p-type silicon substrate 2 are in contact with each other, and the p-type of the silicon oxide film 6
  • the surface inversion layer 4 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 by cesium ionized at the interface with the light incident side surface of the silicon substrate 2.
  • Patent Document 1 in which a first layer that does not include a fixed charge is provided between a second layer that includes a fixed charge and a semiconductor surface.
  • negative charges are more easily induced in the surface inversion layer 4 at a high density, the function as an n-type semiconductor is enhanced, and the recombination of carriers on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 is suppressed. This improves the characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency.
  • the surface inversion layer 4 functioning as an n-type semiconductor instead of the n + layer 3 serving as an absorption source of short-wavelength light on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 short-wavelength light is provided. Therefore, the characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the built-in potential is increased as compared with the case where the n + layer 3 is formed, so that the internal electric field of the p-type silicon substrate 2 is increased. Due to this large internal electric field, the drift component is more dominant in the carrier conduction than the diffusion component, the carrier moving speed is increased, and the recombination of carriers is suppressed. Thereby, carrier collection efficiency can be improved.
  • the charge density can be controlled.
  • the interface state on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 is terminated with a negative charge induced in the surface inversion layer 4, thereby forming the p-type. Recombination of carriers at the interface state on the light incident surface of the silicon substrate 2 is suppressed, and characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the light confinement effect inside the p-type silicon substrate 2 can also be obtained by the back electrode 7 formed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • FIG. 11 shows a schematic perspective view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • a silicon oxide film 60 as a back dielectric film is disposed on the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • a negative fixed charge having a polarity different from that of cesium contained in the silicon oxide film 6 provided as a surface dielectric film on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 is obtained. It is characterized by having impurities (not shown).
  • the silicon oxide film 60 has an impurity that becomes a negative fixed charge in the vicinity of the interface with the back surface of the p-type silicon substrate 2, and the impurity that becomes a negative fixed charge is the back surface of the p-type silicon substrate 2.
  • the p-type semiconductor is formed in at least a part of the back surface of the p-type silicon substrate 2 in contact with the silicon oxide film 60. As a result, the back surface inversion layer 40 is induced.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side, but also the surface of the p-type silicon substrate 2 on the light incident side. Since the back surface inversion layer 40 is formed on the back surface on the opposite side to the surface, and the recombination of carriers can be suppressed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 2 and the back surface on the opposite side, respectively. Compared with ten photoelectric conversion devices, characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved. Further, in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration, light absorption by the p + layer 1 can be suppressed as compared with the photoelectric conversion device of the tenth embodiment.
  • the silicon oxide film 60 is used as the back surface dielectric film, it is needless to say that it is not limited to this.
  • at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride is used. May be.
  • the silicon oxide film 60 as the back surface dielectric film to contain an impurity that becomes a negative fixed charge
  • a method similar to that for the silicon oxide film 6 as the surface dielectric film can be used.
  • the locations where the most impurities contained in the silicon oxide film 60 as the back surface dielectric film are present are the p-type silicon substrate 2 as the semiconductor layer and the back surface dielectric. From the interface with the silicon oxide film 60 as the film, the region advanced 5 nm toward the p-type silicon substrate 2 in the direction perpendicular to the interface, and 5 nm toward the silicon oxide film 60 side as the back dielectric film. It is preferable to be located in a region between the two regions. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the back surface dielectric film has a fixed charge with a polarity opposite to the positive or negative fixed charge contained in the surface dielectric film in the vicinity of the interface with the semiconductor layer.
  • an impurity a region in which at least a part of the impurity advances from the interface between the semiconductor layer and the back surface dielectric film by 5 nm toward the semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface; It suffices to be present in a region between the region advanced 5 nm toward the back surface dielectric film side.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 12 includes a thin film silicon layer 12a as a first semiconductor layer and a first dielectric film bonded to the light incident surface of the thin film silicon layer 12a.
  • it has a configuration including a laminated structure with a thin film silicon layer 12b as a second semiconductor layer.
  • it may have a periodic structure of (silicon oxide film containing positive fixed charges) / (thin film silicon layer) / (silicon oxide film containing negative fixed charges).
  • the silicon oxide film 6a has an impurity 20 that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the thin film silicon layer 12a.
  • the impurity 20 which becomes a positive fixed charge becomes a positive fixed charge by ionization or the like, the surface of the light incident side of the thin film silicon layer 12a with which the silicon oxide film 6a is in contact is formed. Negative charge is induced in at least a part of the region to induce the first inversion layer 4a functioning as an n-type semiconductor.
  • the silicon oxide film 6b has an impurity 21 that becomes a negative fixed charge in the vicinity of the interface with the thin film silicon layer 12a and in the vicinity of the interface with the thin film silicon layer 12b.
  • the impurity 21 that becomes a negative fixed charge becomes a negative fixed charge by ionization or the like. Therefore, at least a part of the back surface of the thin film silicon layer 12a with which the silicon oxide film 6b is in contact.
  • a positive charge is induced in the region to induce the second inversion layer 4b functioning as a p-type semiconductor, and at least a part of the light incident side surface of the thin film silicon layer 12b in contact with the silicon oxide film 6b is formed in the region.
  • Positive charge is induced to induce a third inversion layer 4c that functions as a p-type semiconductor.
  • Another laminated structure having the above-described configuration is bonded to the back surface of the thin film silicon layer 12b.
  • the outermost layer of the bonded stacked structure has a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the back surface of the thin film silicon layer 12b.
  • the silicon oxide film 6c including the impurity 20 is disposed, and the impurity 20 has a positive fixed charge in the silicon oxide film 6c. Thereby, a negative charge is induced on the back surface of the thin film silicon layer 12b to induce the fourth inversion layer 4d functioning as an n-type semiconductor.
  • a pin-structure photoelectric conversion layer is formed by each semiconductor layer and the inversion layers formed on both surfaces of each semiconductor layer.
  • the layers are sequentially stacked.
  • the positive fixed charge or the negative fixed charge since the positive fixed charge or the negative fixed charge only needs to exist in the vicinity of the interface, it may exist in the silicon oxide film.
  • an n-type semiconductor layer 17 as a first conductivity type semiconductor layer is provided on one side surface of the stacked structure having the above configuration, and a second conductivity type semiconductor layer is provided on the other side surface of the stacked structure having the above configuration.
  • the p-type semiconductor layer 16 is provided, and the n-type semiconductor layer 17 and the p-type semiconductor layer 16 are provided with electrodes (not shown).
  • Carrier extraction by the mechanism as described above is performed on each semiconductor layer and each dielectric film of the stacked structure that constitutes the photoelectric conversion device of this embodiment, so that carriers are extracted from the photoelectric conversion device of this embodiment. Can be taken out.
  • the laminated structure is formed by using, for example, a CVD method on a surface of a predetermined substrate such as a glass substrate, a silicon oxide film containing an impurity that becomes a negative fixed charge, a thin film silicon layer, a positive fixed charge. Then, the silicon oxide film and the thin film silicon layer containing the impurities to be formed can be sequentially stacked in this order.
  • an impurity that becomes a positive fixed charge or an impurity that becomes a negative fixed charge into the silicon oxide film for example, an impurity that becomes a positive fixed charge after a thin film silicon layer is formed by a CVD method or the like. Or ions of impurities that become negative fixed charges may be implanted. Moreover, after applying and drying an aqueous solution containing an impurity that becomes a positive or negative fixed charge, such as a cesium hydroxide aqueous solution, a cesium chloride aqueous solution, or an aluminum hydroxide aqueous solution, the silicon oxide film is formed by a CVD method.
  • an aqueous solution containing an impurity that becomes a positive or negative fixed charge such as a cesium hydroxide aqueous solution, a cesium chloride aqueous solution, or an aluminum hydroxide aqueous solution
  • a silicon oxide film containing an impurity that becomes a positive or negative fixed charge such as cesium or aluminum can be formed.
  • it can be formed by bonding a thin film silicon layer formed on the surface with a silicon oxide film containing an impurity that becomes a positive fixed charge by ion implantation or the like.
  • impurities that become fixed charges are introduced into the silicon oxide film by ion implantation or the like and annealed.
  • the surface of the single crystal silicon substrate can be peeled and sequentially stacked on a glass substrate or the like.
  • a part of the laminated structure is removed to expose a part of the surface of the substrate.
  • the removal of the laminated structure can be performed by etching, for example.
  • an n-type semiconductor layer 17 and a p-type semiconductor layer 16 are deposited on the removed portion of the stacked structure.
  • the n-type semiconductor layer 17 and the p-type semiconductor layer 16 can be deposited by, for example, a CVD method.
  • an n-type electrode 18 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 17 and a p-type electrode 19 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 16.
  • each of the n-type electrode 18 and the p-type electrode 19 can be formed, for example, by vapor-depositing a metal used for the n-type electrode 18 and a metal used for the p-type electrode 19. .
  • the n-type semiconductor layer 17 and the p-type semiconductor layer 16 are cut along the broken lines shown in FIG. 13, whereby the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 12 can be manufactured. . Further, wiring may be appropriately formed without cutting the n-type semiconductor layer 17 and the p-type semiconductor layer 16.
  • the silicon oxide film 6a is in contact with the thin film silicon layer 12a, and the silicon oxide film 6b is formed of the thin film silicon layer 12a and the thin film silicon layer 12b. Is in contact with both.
  • Patent Document 1 in which a first layer that does not include a fixed charge is provided between a second layer that includes a fixed charge and a semiconductor surface.
  • positive or negative charges are more easily induced in the inversion layers such as the first inversion layer 4a, the second inversion layer 4b, the third inversion layer 4c, and the fourth inversion layer 4d.
  • the function as an n-type semiconductor or a p-type semiconductor is enhanced, the recombination of carriers on the surface of each semiconductor layer is suppressed, and thus the characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency are improved.
  • the n + layer or p serving as an absorption source of short-wavelength light on the surface of the semiconductor layer such as the thin film silicon layer 12a and the thin film silicon layer 12b on the light incident side.
  • the inversion is performed depending on the amount of segregation of impurities that become positive or negative fixed charges at the interface between the dielectric film such as a silicon oxide film and the semiconductor layer such as a thin film silicon layer.
  • the density of positive or negative charges induced in the layer can be controlled.
  • the interface state on the light incident side surface of the thin film silicon layer 12a is terminated with a negative charge induced in the first inversion layer 4a, whereby the thin film Carrier recombination at the interface state on the light incident side surface of the silicon layer 12a is suppressed, and characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • thin film silicon layers are used for the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, respectively, but the thin film silicon layer is made of, for example, crystalline silicon, amorphous silicon, or microcrystalline silicon. Alternatively, it may be made of a semiconductor other than silicon.
  • crystalline silicon includes single crystal silicon, polycrystalline silicon, a mixture of single crystal silicon and polycrystalline silicon, or the like.
  • the material may be different for each semiconductor layer of the above laminated structure.
  • the structure may include amorphous silicon, polycrystalline silicon, and single crystal silicon in this order from the light incident side.
  • the above laminated structure can be produced by, for example, bonding together crystalline silicon on which the dielectric film is formed.
  • the band gap of the semiconductor layer near the light incident side is equal to or larger than the band gap of the semiconductor layer farther from the light incident side than the semiconductor layer.
  • Examples of the laminated structure of the semiconductor layer having such a band gap include, for example, a structure in which amorphous silicon carbide, amorphous silicon and microcrystalline silicon are laminated from the light incident side, and an amorphous carbonized structure from the light incident side.
  • a structure in which silicon, amorphous silicon, and amorphous silicon germanium are stacked can be given.
  • the thickness of at least one semiconductor layer constituting the stacked structure is preferably thinner than the carrier diffusion length in the semiconductor layer. In this case, recombination of carriers in the semiconductor layer can be effectively suppressed and the probability that incident light is absorbed can be increased by using a stacked structure as in this embodiment. it can.
  • the silicon oxide film is used as the dielectric film constituting the laminated structure such as the first dielectric film and the second dielectric film, but it is needless to say that the present invention is not limited thereto. At least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride can also be used.
  • the dielectric film constituting the laminated structure such as the first dielectric film and the second dielectric film
  • a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more since most of sunlight is composed of light having a wavelength of 300 nm or more, when sunlight is incident using a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more, a wavelength of 300 nm or more is used. Since the solar light having a thickness is suppressed from being absorbed by the dielectric film and the conversion loss is reduced, the characteristics of the photoelectric conversion device tend to be further improved.
  • the positive fixed charge is, for example, at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony. Those containing seeds can be used.
  • Examples of the impurity that becomes a negative fixed charge include those containing at least one selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Can be used.
  • the p-type and n-type conductivity types may be switched, and the polarity of the fixed charge may be switched.
  • the portion where the above-described impurity is most present is from the interface between the semiconductor layer and the dielectric film toward the semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface. It is preferably located in a region between the region advanced by 5 nm and the region advanced by 5 nm toward the dielectric film side. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • At least a part of the impurities that become positive or negative fixed charges in each dielectric film advances from the interface between the semiconductor layer and the dielectric film to the semiconductor layer side in a direction perpendicular to the interface by 5 nm. It suffices to exist in a region between the region and the region advanced by 5 nm toward the dielectric film side.
  • the silicon oxide film 6a on the light incident side of the thin film silicon layer 12a may function as an antireflection film, and the texture structure and the surface of the silicon oxide film 6a Needless to say, a moth-eye structure or the like may be formed.
  • the number of semiconductor layers and the number of dielectric films in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration are not limited to the above configuration.
  • the n-type and p-type conductivity types may be interchanged. Note that when the n-type and p-type conductivity types are interchanged in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration, the polarities of the positive and negative charges are also interchanged.
  • FIG. 27 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 27 includes a first amorphous silicon layer 2a as a first semiconductor layer, a second amorphous silicon layer 2b as a second semiconductor layer, and a third
  • the third amorphous silicon layer 2c as a semiconductor layer has a stacked structure in which the layers are stacked in this order from the light incident side.
  • a silicon oxide film 6 as a surface dielectric film which is a dielectric film, is provided so as to be in contact with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • cesium 5 In the vicinity of the interface with the amorphous silicon layer 2a, there is ionized cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge.
  • the cesium 5 is ionized near the interface with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a and becomes a positive fixed charge, the first amorphous silicon layer 2a with which the silicon oxide film 6 is in contact is formed. Negative charge is induced in at least a part of the surface of the light incident side of the surface inversion surface 4 to function as an n-type semiconductor.
  • a transparent conductive film 9 is disposed on the light incident side surface of the silicon oxide film 6, and a glass substrate 14 as a transparent substrate is disposed on the light incident side surface of the transparent conductive film 9. .
  • a p-type layer 109 as a first conductivity type impurity-containing layer is formed on the back surface of the first amorphous silicon layer 2a opposite to the surface on the light incident side, and the p-type layer 109 is a p-type semiconductor. Function.
  • n-type layer 110 as a second conductivity type impurity-containing layer is formed on the light incident side surface of the second amorphous silicon layer 2b, and the light incident side surface of the second amorphous silicon layer 2b
  • a p-type layer 111 as a first conductivity type impurity-containing layer is formed on the reverse side of the opposite side.
  • the n-type layer 110 functions as an n-type semiconductor
  • the p-type layer 111 functions as a p-type semiconductor.
  • n-type layer 112 as a second conductivity type impurity-containing layer is formed on the surface of the third amorphous silicon layer 2c on the light incident side, and the surface of the second amorphous silicon layer 2b on the light incident side
  • a p-type layer 113 serving as a first conductivity type impurity-containing layer is formed on the back surface of the opposite side.
  • the n-type layer 112 functions as an n-type semiconductor
  • the p-type layer 113 functions as a p-type semiconductor.
  • the back electrode 7 is provided so as to be in contact with the back surface of the p-type layer 113 on the back surface of the third amorphous silicon layer 2c.
  • the p-type layer 109 on the back surface of the first amorphous silicon layer 2a and the n-type layer 110 on the light incident side surface of the second amorphous silicon layer 2b are joined. Further, the p-type layer 111 on the back surface of the second amorphous silicon layer 2b and the n-type layer 112 which is an n-type impurity-containing layer on the light incident side surface of the third amorphous silicon layer 2c are joined. These junctions constitute a laminated structure in which the first amorphous silicon layer 2a, the second amorphous silicon layer 2b, and the third amorphous silicon layer 2c are sequentially laminated from the light incident side.
  • Carriers generated by the incidence of light on the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration are extracted from the transparent conductive film 9 on the light incident side and the back electrode 7 on the back side. On the incident side, carriers pass through the silicon oxide film 6 by the tunnel effect or the like and are extracted from the transparent conductive film 9.
  • the transparent conductive film 9 is formed on the surface of the glass substrate 14 which is the back surface opposite to the light incident surface.
  • the transparent conductive film 9 is formed by using, for example, ITO (on the surface opposite to the surface on the light incident side of the glass substrate 14 by using a sputtering method, a vapor deposition method, a sol-gel method, or the like. It can be performed by forming Indium Tin Oxide, IO (Indium Oxide), TO (Tin Oxide) or ZO (Zinc Oxide).
  • the silicon oxide film 6 is formed on the surface that is the back surface opposite to the light incident surface of the transparent conductive film 9 after the cesium 5 is arranged.
  • the silicon oxide film 6 can be formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, or a method of exposing to an atmosphere containing oxygen.
  • cesium 5 which is an impurity that becomes a positive fixed charge, is disposed on the surface that is the back surface opposite to the surface on the light incident side of the silicon oxide film 6.
  • the cesium 5 is formed on the silicon oxide film 6 by using, for example, a method of applying a solution containing cesium such as a cesium chloride aqueous solution or a cesium hydroxide aqueous solution to the silicon oxide film 6 or a method of exposing to cesium vapor. Can be arranged.
  • cesium 5 is included in the source gas of the silicon oxide film 6 used in the CVD method, the ALD method, or the like.
  • cesium can be contained in the silicon oxide film 6.
  • the first amorphous silicon layer 2a and the p-type layer 109 are sequentially stacked on the surface of the silicon oxide film 6 which is the back surface opposite to the light incident surface.
  • these layers are formed by, for example, p-type amorphous silicon doped with p-type impurities such as boron after forming a first amorphous silicon layer 2a by forming a non-doped amorphous silicon film by CVD or the like.
  • the p-type layer 109 can be formed and sequentially stacked.
  • the p-type amorphous silicon film is formed by doping the p-type impurity.
  • the amorphous silicon film is formed in a state where a doping gas (for example, diborane) containing the p-type impurity is mixed in the raw material gas of the amorphous silicon film. It can be done by doing.
  • a doping gas for example, diborane
  • boron, aluminum, gallium, or indium can be used as the p-type impurity.
  • the n-type layer 110, the second amorphous silicon layer 2b, and the p-type layer 111 are sequentially stacked on the surface of the p-type layer 109 that is the back surface opposite to the light incident side surface.
  • an amorphous silicon film is formed in a state in which a doping gas containing an n-type impurity (for example, phosphine or arsine) is mixed in the raw material gas of the amorphous silicon film, for example, by a CVD method or the like.
  • a doping gas containing an n-type impurity for example, phosphine or arsine
  • n-type layer 110 doping of the n-type impurity is stopped to form a non-doped amorphous silicon film to form the second amorphous silicon layer 2b, and further, a doping gas containing p-type impurities (for example, , Diborane, etc.) can be stacked by forming the p-type layer 111 by forming an amorphous silicon film in a state where the material gas of the amorphous silicon film is mixed.
  • phosphorus, arsenic, or antimony can be used as the n-type impurity.
  • the n-type layer 112, the third amorphous silicon layer 2c, and the p-type layer 113 are sequentially laminated on the surface that is the back surface opposite to the light incident side surface of the p-type layer 111.
  • these layers are non-doped by stopping the doping of the n-type impurity.
  • the amorphous silicon film is formed to form the third amorphous silicon layer 2c, and the p-type amorphous silicon film doped with the p-type impurity is further formed to form the p-type layer 113.
  • the back surface electrode 7 is formed on the surface which is the back surface opposite to the light incident side surface of the p-type layer 113.
  • the back electrode 7 can be formed, for example, by vapor-depositing a metal such as aluminum on the surface of the p-type layer 113 that is the back surface opposite to the light incident surface.
  • annealing may be performed in a hydrogen atmosphere at 200 to 500 ° C., for example. Accordingly, dangling bonds are terminated with hydrogen, and carrier recombination hardly occurs, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • an amorphous silicon film or the like can be stacked on the back electrode 7 in the reverse stacking order.
  • the silicon oxide film 6 and the surface on the light incident side of the first amorphous silicon layer 2a are in contact with each other.
  • the surface inversion layer 4 is formed on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a by the cesium 5 ionized at the interface with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • a silicon oxide film 6 containing ionized cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge is disposed so as to be in contact with the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a, and the first amorphous silicon layer In the vicinity of the interface with 2a, ionized cesium 5 can be arranged as an impurity that becomes a positive fixed charge.
  • ionized cesium 5 can be arranged as an impurity that becomes a positive fixed charge.
  • the first amorphous silicon layer 2a The characteristics of the photoelectric conversion device such as the photoelectric conversion efficiency are improved by suppressing the recombination of carriers caused by the interface state on the surface of the light incident side of the substrate or the level of the n-type or p-type impurity. .
  • a potential gradient is generated in the direction of hindering the flow of carriers in the vicinity of the junction between the transparent conductive film and the p-type amorphous silicon layer (or n-type amorphous silicon layer). This is mainly because the activation rate of impurities in the amorphous silicon layer is low and a Schottky barrier is formed at the interface between the metal and the semiconductor. Further, in the conventional photovoltaic element disclosed in Patent Document 1, an electromotive force is generated in the direction of reducing the total electromotive force at a pn junction portion connecting the amorphous silicon layers.
  • each pn junction portion generates power in the direction opposite to that of the amorphous silicon layer, and when a current flows through the entire photovoltaic element, a forward bias voltage is applied to the pn junction portion.
  • the direction is opposite to the total electromotive force of one photovoltaic element.
  • the characteristics of the photoelectric conversion device are improved.
  • the surface inversion layer 4 is induced by the segregation amount of cesium 5 at the interface between the silicon oxide film 6 and the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a.
  • the density of the generated electrons can be controlled.
  • the margin of the cesium ion implantation amount for obtaining the optimum electron density in the surface inversion layer 4 is wide.
  • a photoelectric conversion device with high quality and stable quality can be provided.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment configured as described above, by terminating the interface state on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a with the negative charge induced in the surface inversion layer 4, Recombination of carriers at the interface state on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a is suppressed, and characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the surface inversion layer 4 may be formed on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a by the ionized cesium 5 in the silicon oxide film 6.
  • the surface inversion layer 4 and the transparent conductive film 9 can be brought into contact with each other through an extremely thin silicon oxide film 6 through which carriers can pass by a tunnel effect or the like, a high-concentration impurity doped layer is formed using a high temperature process. Even if it is not formed, the contact resistance between the transparent conductive film 9 and the first amorphous silicon layer 2a can be lowered.
  • amorphous silicon is used for each of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer.
  • the present invention is not limited thereto, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are not limited thereto.
  • the third semiconductor layer for example, a semiconductor layer such as crystalline silicon, amorphous silicon, microcrystalline silicon, or another type of semiconductor other than silicon may be used.
  • crystalline silicon includes single crystal silicon, polycrystalline silicon, a mixture of single crystal silicon and polycrystalline silicon, or the like.
  • the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer may each be formed of a semiconductor layer of the same material, and the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer may be formed. At least one of the layers may be formed of a semiconductor layer made of a different material.
  • a stacked structure of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer can be produced, for example, as follows. First, a p-type layer is formed by diffusing p-type impurities on one surface of crystalline silicon, and a n-type layer is formed by diffusing n-type impurities on the other surface of crystalline silicon (double-side doped silicon substrate). 2), p-type impurities are diffused only on one surface of crystalline silicon to form a p-type layer, and n-type layers are not diffused on the other surface of crystalline silicon.
  • One silicon substrate (one-side doped silicon substrate) that is not formed is manufactured. Then, the n-type layer of one double-sided doped silicon substrate is bonded to the p-type layer of the single-sided doped silicon substrate, and the n-type layer of another double-sided doped silicon substrate is bonded to the p-type layer of the double-sided doped silicon substrate.
  • the above laminated structure can be manufactured.
  • cesium 5 is arranged on the surface of the exposed single-sided doped silicon substrate, it is exposed, for example, by CVD, ALD, RTO (Rapid Thermal Oxidation), or plasma oxidation.
  • a silicon oxide film 6 is formed on a part of the surface of the single-side doped silicon substrate.
  • the transparent conductive film 9 made of ITO, IO, TO, ZO or the like is formed by using, for example, a sputtering method, a CVD method, or a sol-gel method, and the laminated structure on the opposite side to the transparent conductive film 9 is formed.
  • the photoelectric conversion device of the present embodiment can be manufactured by forming the back electrode 7 in contact with the p-type layer on the back surface.
  • the cesium 5 may be segregated at the interface between the silicon oxide film 6 and the one-side doped silicon substrate by forming a silicon oxide film 6 and then implanting cesium ions into the silicon oxide film 6 and then annealing. Good.
  • the cesium 5 ionized in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 6 and the first semiconductor layer is annealed by annealing the silicon oxide film 6, cesium for obtaining an optimum electron density in the surface inversion layer 4. Since the margin of the ion implantation amount is wide, a photoelectric conversion device with stable quality and high characteristics can be provided.
  • cesium ions are ion-implanted into the silicon oxide film 6 and then annealed to thereby change the cesium between the silicon oxide film 6 and the one-side doped silicon substrate.
  • the silicon oxide film 6 may be thinned until it has a desired thickness by segregating at the interface and then performing treatment with a hydrofluoric acid solution or reactive ion etching.
  • the stacked structure of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer can be manufactured as follows, for example.
  • an n-type layer is formed on the surface of a silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate.
  • the n-type layer can be formed, for example, by performing activation annealing after ion-implanting an n-type impurity such as phosphorus, arsenic or antimony into the surface of the silicon substrate.
  • the n-type layer may be formed by forming an n-type amorphous silicon film doped with the n-type impurity on the surface of the silicon substrate.
  • a p-type microcrystalline silicon film, a non-doped microcrystalline silicon film, an n-type microcrystalline silicon film, a p-type amorphous silicon film, and a non-doped amorphous silicon film are formed on the n-type layer by using, for example, a CVD method. Deposit in order.
  • a solution containing cesium such as an aqueous cesium hydroxide solution or an aqueous cesium chloride solution is applied on the non-doped amorphous silicon film and dried to dispose cesium on the surface of the non-doped amorphous silicon film.
  • a silicon oxide film is formed by, for example, a CVD method or a plasma oxidation method. Thereafter, a transparent conductive film is formed on the silicon oxide film. Moreover, what is necessary is just to form any one of ITO, IO, TO, or ZO for a transparent conductive film, for example using a sputtering method, a vapor deposition method, or a sol-gel method.
  • the back electrode is formed on the back surface of the silicon substrate.
  • the back electrode can be formed, for example, by forming a metal such as aluminum by using a sputtering method or a vapor deposition method.
  • annealing at 300 to 500 ° C. may be performed in an atmosphere containing hydrogen.
  • dangling bonds existing in the film-to-film interface, crystal grain boundaries, or amorphous silicon can be terminated with hydrogen, so that carrier recombination can be suppressed, and the conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be reduced. Can be improved.
  • the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is preferably equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer far from the light incident side. More preferably, the band gap of the second semiconductor layer close to the light incident side is equal to or greater than the band gap of the third semiconductor layer far from the light incident side. Furthermore, the band gap of the first semiconductor layer close to the light incident side is equal to or larger than the band gap of the second semiconductor layer farther from the light incident side than the first semiconductor layer, and the second gap close to the light incident side.
  • the band gap of the semiconductor layer is greater than or equal to the band gap of the third semiconductor layer farther from the light incident side than the second semiconductor layer (the band gap of the third semiconductor layer ⁇ the band gap of the second semiconductor layer ⁇ the first
  • the band gap of the semiconductor layer is more preferable.
  • the first semiconductor layer for example, amorphous silicon carbide (SiC) is used for the second semiconductor layer, amorphous silicon is used for the second semiconductor layer, and microcrystalline silicon is used for the third semiconductor layer.
  • SiC amorphous silicon carbide
  • a configuration in which amorphous silicon carbide is used for the semiconductor layer, amorphous silicon is used for the second semiconductor layer, and amorphous silicon germanium (SiGe) is used for the third semiconductor layer can be given.
  • the configuration of the semiconductor layer for satisfying the relationship of the band gap of the third semiconductor layer ⁇ the band gap of the second semiconductor layer ⁇ the band gap of the first semiconductor layer is, for example, the first semiconductor layer
  • amorphous silicon carbide (SiC) is used for the second semiconductor layer
  • amorphous silicon is used for the second semiconductor layer
  • single crystal or polycrystalline silicon is used for the third semiconductor layer.
  • the configuration of the semiconductor layer for satisfying the relationship of the band gap of the third semiconductor layer ⁇ the band gap of the second semiconductor layer ⁇ the band gap of the first semiconductor layer is, for example, the first semiconductor layer
  • amorphous silicon is used
  • microcrystalline silicon is used for the second semiconductor layer
  • single crystal or polycrystalline silicon is used for the third semiconductor layer.
  • the size relationship of the band gap of a semiconductor material containing silicon is amorphous silicon carbide> polycrystalline silicon carbide> single crystal silicon carbide> amorphous silicon> microcrystalline silicon> polycrystalline silicon> single crystal silicon> amorphous silicon germanium Since> polycrystalline silicon germanium> single crystalline silicon germanium, a material having a larger band gap may be stacked so as to be on the light incident side.
  • the thickness of the first semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the first semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the first semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by using the stacked structure as in this embodiment will also be increased. Can be high.
  • the thickness of the second semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the second semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the second semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by using the stacked structure as in this embodiment will also be increased. Can be high.
  • the thickness of the third semiconductor layer is preferably thinner than the carrier diffusion length in the third semiconductor layer. In this case, the recombination of carriers in the third semiconductor layer can be effectively suppressed, and the probability that incident light is absorbed by the stacked structure as in this embodiment will also be obtained. Can be high.
  • the silicon oxide film 6 is used as the surface dielectric film, but it is needless to say that the silicon oxide film 6 is selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride and silicon nitride. At least one kind may be used.
  • the surface dielectric film it is preferable to use a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more.
  • a dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more since most of sunlight is composed of light having a wavelength of 300 nm or more, when sunlight is incident using a surface dielectric film having a band gap of 4.2 eV or more, it is 300 nm or more. Since sunlight having a wavelength is not absorbed and conversion loss is reduced, the characteristics of the photoelectric conversion device tend to be further improved.
  • the thickness of the surface dielectric film is preferably 3 nm or less, and more preferably 1 nm or less. That is, in the photoelectric conversion device of this embodiment, from the viewpoint of improving the tunnel effect, the thickness of the silicon oxide film 6 as the surface dielectric film is preferably 3 nm or less. Furthermore, by setting the thickness of the silicon oxide film 6 to 1 nm or less, carrier conduction by direct tunneling becomes dominant, and the resistance between the transparent conductive film 8 and the surface inversion layer 4 can be reduced.
  • cesium 5 was used as an impurity which becomes a positive fixed charge
  • it is not limited to this, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium,
  • One containing at least one selected from the group consisting of barium, phosphorus, arsenic and antimony can be used.
  • the p-type and n-type conductivity types may be interchanged.
  • an impurity that becomes a negative fixed charge can be used instead of an impurity that becomes a positive fixed charge such as cesium.
  • the impurity that becomes a negative fixed charge include those containing at least one selected from the group consisting of boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Can be used.
  • the surface dielectric film may have an impurity that becomes a positive or negative fixed charge in the vicinity of the interface with the first semiconductor layer.
  • a part of the region advances from the interface between the first semiconductor layer and the surface dielectric film by 5 nm toward the first semiconductor layer in a direction perpendicular to the interface and 5 nm toward the surface dielectric film. It suffices if it exists in a region between the facing regions.
  • the silicon oxide film 6 on the light incident side of the first amorphous silicon layer 2a may function as an antireflection film, and a texture structure and / or a moth-eye structure is formed on the surface of the silicon oxide film 6. Needless to say.
  • the photoelectric conversion device of this embodiment having the above structure, the case where a stacked structure in which three layers of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer are stacked has been described.
  • the number of stacked semiconductor layers is not limited as long as it is one or more including the first semiconductor layer. Note that the total thickness of the semiconductor layers is preferably 100 ⁇ m or more. This tends to enable efficient photoelectric conversion for long wavelength light.
  • the n-type and p-type conductivity types may be interchanged. Note that when the n-type and p-type conductivity types are interchanged in the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration, the polarity of positive and negative charges, and electrons and holes are also interchanged.
  • a single-layer or a multi-layer stack of layers made of ITO, IO, TO, or ZO can be used as the transparent conductive film 9.
  • amorphous silicon is used for the first semiconductor layer as in the photoelectric conversion device of the present embodiment
  • an impurity that becomes a negative fixed charge as an impurity contained in the silicon oxide film 6 as the surface dielectric film It is preferable to form a surface inversion layer 4 functioning as a p-type semiconductor by inducing positive charges on the light incident surface of the first semiconductor layer.
  • FIG. 28 shows a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the back surface dielectric film is formed on the back surface opposite to the light incident side of the third amorphous silicon layer 2c as the third semiconductor layer. This is characterized in that the silicon oxide film 26 is provided.
  • the silicon oxide film 26 as the back surface dielectric film is an impurity serving as a positive fixed charge contained in the silicon oxide film 6 as the surface dielectric film in the vicinity of the interface with the third amorphous silicon layer 2c. It has an impurity 25 which is a negative fixed charge having a polarity opposite to that of cesium 5.
  • the back surface functions as a p-type semiconductor by inducing positive charges in at least a part of the back surface region of the third amorphous silicon layer 2c in contact with the silicon oxide film 26 due to the presence of the impurity 25 that becomes a negative fixed charge.
  • An inversion layer 24 is formed.
  • Carriers generated by the incidence of light on the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration are extracted from the transparent conductive film 9 on the light incident side and the back electrode 7 on the back side.
  • carriers pass through the silicon oxide film 6 by the tunnel effect or the like and are extracted from the transparent conductive film 9.
  • carriers pass through the silicon oxide film 26 by the tunnel effect or the like and pass from the back electrode 7. It is taken out.
  • a transparent electrode such as a transparent conductive film is used as the back electrode 7, and not only from the first amorphous silicon layer 2 a side as the first semiconductor layer, but the third electrode.
  • a transparent electrode such as a transparent conductive film is used as the back electrode 7, and not only from the first amorphous silicon layer 2 a side as the first semiconductor layer, but the third electrode.
  • a p-type layer formed by diffusing p-type impurities on the back surface of the third amorphous silicon layer 2c when light is also incident from the third amorphous silicon layer 2c side as a semiconductor layer.
  • absorption of light having a short wavelength by the p-type layer can be suppressed, characteristics such as photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be improved.
  • the interface state on the back surface of the third amorphous silicon layer 2c is terminated with a positive charge induced in the back surface inversion layer 24, so that the third amorphous silicon layer is terminated.
  • Carrier recombination at the interface level on the back surface of the layer 2c is suppressed, and the characteristics of the photoelectric conversion device such as photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • the back surface electrode 7 consists of transparent electrodes, such as a transparent conductive film, as the back surface electrode 7, it is using the laminated body of the layer of the layer which consists of ITO, IO, TO, or ZO, for example. it can.
  • the back surface electrode 7 may consist of metal electrodes, such as aluminum, for example.
  • the thickness of the first semiconductor layer is equal to or less than the thickness of the second semiconductor layer, and the thickness of the second semiconductor layer is the third semiconductor.
  • the thickness is preferably equal to or less than the thickness of the layer.
  • the photoelectric conversion efficiency of a photoelectric conversion device composed of semiconductor layers connected in series is such that a wider spectrum of light is incident on a light incident side semiconductor layer, so that the generated current per unit thickness is also higher for a light incident side semiconductor layer. It tends to grow.
  • the current generated in each semiconductor layer is equal because the current in the semiconductor layer with the smallest amount of generated current determines the amount of current flowing through the entire photoelectric conversion device. It is preferable that Therefore, by forming the semiconductor layer farther from the light incident side, the current amount generated in each semiconductor layer can be made almost uniform, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • the silicon oxide film 26 is used as the back dielectric film.
  • the silicon oxide film 26 is not limited to this.
  • silicon carbide, silicon oxide, oxynitride At least one selected from the group consisting of silicon and silicon nitride may be used.
  • the portion where the impurity 25 contained in the silicon oxide film 26 as the back surface dielectric film is most present is the third amorphous silicon as the third semiconductor layer.
  • the back surface dielectric film is fixed in the vicinity of the interface with the third semiconductor layer and has a polarity opposite to that of the impurities that are positive or negative fixed charges contained in the surface dielectric film.
  • the impurities it is preferable that at least a part of the impurities is in a direction perpendicular to the interface from the interface between the third semiconductor layer and the back surface dielectric film.
  • it may be present in a region between a region advanced by 5 nm toward the third semiconductor layer side and a region advanced by 5 nm toward the back surface dielectric film side.
  • the thickness of the back dielectric film is preferably 3 nm or less and more preferably 1 nm or less from the viewpoint of improving the carrier tunnel effect. . That is, in the photoelectric conversion device of the present embodiment, from the viewpoint of improving the tunnel effect, the thickness of the silicon oxide film 26 as the back dielectric film is preferably 3 nm or less, and more preferably 1 nm or less. preferable.
  • the impurity 25 that becomes a negative fixed charge for example, boron, aluminum, gallium, indium, platinum, fullerene fluoride, fullerene oxide, fluorine, chlorine, bromine And those containing at least one selected from the group consisting of iodine.
  • the p-type and n-type conductivity types may be interchanged.
  • an impurity that becomes a positive fixed charge can be used instead of an impurity that becomes a negative fixed charge.
  • an impurity that becomes a positive fixed charge for example, at least selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, phosphorus, arsenic, and antimony What contains 1 type can be used.
  • the impurity 25 contained in the back surface dielectric film is, for example, a solution containing the impurity 25 that becomes a negative fixed charge such as aluminum (for example, aluminum in an alkaline aqueous solution).
  • a solution containing the impurity 25 that becomes a negative fixed charge such as aluminum (for example, aluminum in an alkaline aqueous solution).
  • the like on the light incident side of the third amorphous silicon layer 2c using a method of exposing to vapor containing impurities 25 that are negative fixed charges such as aluminum, a sputtering method, etc.
  • the back surface opposite to the light incident surface of the third amorphous silicon layer 2c is formed by CVD, ALD, plasma oxidation, or the like.
  • the silicon oxide film 26 is disposed at the interface between the third amorphous silicon layer 2 c and the silicon oxide film 26. Door can be.
  • the source gas of the silicon oxide film 26 used for CVD, ALD, or the like includes a molecule containing the impurity 25 that becomes a negative fixed charge in the source gas, thereby forming the impurity 25 that becomes a negative fixed charge in the silicon oxide film 26. It can also be contained.
  • the impurity 25 contained in the silicon oxide film 26 is, for example, a third amorphous silicon layer formed by a thermal oxidation method, a CVD method, an ALD method, a plasma oxidation method, or the like.
  • the impurity can be formed, for example, by implanting impurities 25 into the silicon oxide film 26.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of another example of the photoelectric conversion device of the present invention.
  • the silicon oxide film 32 on the back surface of the first amorphous silicon layer 2a and the silicon oxide film 34 on the surface of the second amorphous silicon layer 2b Are joined via the first intermediate transparent conductive film 33, and the silicon oxide film 37 on the back surface of the second amorphous silicon layer 2b and the silicon oxide film 39 on the surface of the third amorphous silicon layer 2c are in the second middle. It is characterized in that it is joined via a transparent conductive film 38.
  • the cesium 5 ionized as an impurity that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 6 and the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a is used.
  • the silicon oxide film 34 has ionized cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the light incident side surface of the second amorphous silicon layer 2b.
  • the silicon film 39 has ionized cesium 5 as an impurity that becomes a positive fixed charge in the vicinity of the interface with the light incident side surface of the third amorphous silicon layer 2c.
  • the silicon oxide film 26 has an impurity 25 that becomes a negative fixed charge in the vicinity of the interface with the back surface of the third amorphous silicon layer 2c, and the silicon oxide film 37 has a back surface of the second amorphous silicon layer 2b.
  • the silicon oxide film 32 has an impurity 25 that becomes a negative fixed charge in the vicinity of the interface with the back surface of the first amorphous silicon layer 2a. is doing.
  • the surface inversion layer functions as an n-type semiconductor by inducing electrons on the light incident side surface of the first amorphous silicon layer 2a. 4 is formed, and a back surface inversion layer 31 that functions as a p-type semiconductor is formed on the back surface of the first amorphous silicon layer 2a by inducing holes.
  • a surface inversion layer 35 that functions as an n-type semiconductor is formed on the surface of the second amorphous silicon layer 2b on the light incident side, and functions as an n-type semiconductor.
  • a positive electrode is formed on the back surface of the second amorphous silicon layer 2b.
  • a reverse surface inversion layer 36 that functions as a p-type semiconductor by inducing holes is formed.
  • a surface inversion layer 40 that functions as an n-type semiconductor is formed on the light incident side surface of the third amorphous silicon layer 2c, and the back surface of the third amorphous silicon layer 2c is formed on the back surface of the third amorphous silicon layer 2c.
  • a back surface inversion layer 24 that functions as a p-type semiconductor by inducing holes is formed.
  • Carriers generated by the incidence of light on the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above-described configuration are extracted to the outside from the transparent conductive film 9 on the light incident side and the back electrode 7 on the back side, respectively.
  • carriers pass through the silicon oxide film 6 by the tunnel effect or the like and are extracted from the transparent conductive film 9.
  • carriers pass through the silicon oxide film 26 by the tunnel effect or the like and can be extracted from the back electrode 7. it can.
  • electrons out of the carriers generated in the second amorphous silicon layer 2b are in the back inversion layer 36, in the silicon oxide film 37, in the second intermediate transparent conductive film 38, and in the silicon oxide film 39 by the tunnel effect or the like.
  • holes move in the surface inversion layer 40 and the holes in the surface inversion layer 35, the silicon oxide film 34, the first intermediate transparent conductive film 33, the silicon oxide film 32, and the back surface inversion layer by a tunnel effect or the like. It will move in 31.
  • the pn junction portion has a high resistance and characteristics such as photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device. It tends to decrease.
  • the conventional transparent conductive film and the silicon oxide film containing an impurity that becomes a positive or negative fixed charge are allowed to pass through the tunnel effect or the like.
  • the resistance can be reduced as compared with the pn junction of the photovoltaic element described. This is because the silicon oxide film formed on the light incident side surface and the back surface of the intermediate transparent conductive film contains impurities that become positive or negative fixed charges, so that the transmission probability due to the tunnel effect or the like can be improved. This is because it can.
  • the first intermediate transparent conductive film 33 and the second intermediate transparent conductive film 38 for example, a single-layer or a multi-layer stack of ITO, IO, TO, or ZO is used. Can do.
  • the transparent conductive film 8, the first intermediate transparent conductive film 33, and the second intermediate transparent conductive film 38 may each be a transparent conductive film made of the same material. At least one of the film 33 and the second intermediate transparent conductive film 38 may be made of a transparent conductive film made of a different material.
  • the silicon oxide film 6 is used as the first surface dielectric film
  • the silicon oxide film 32 is used as the first back surface dielectric film
  • the silicon oxide film 34 is used as the second surface dielectric film.
  • the silicon oxide film 37 is used as the second back surface dielectric film
  • the silicon oxide film 39 is used as the third surface dielectric film
  • the silicon oxide film 26 is used as the third back surface dielectric film.
  • the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, the third surface dielectric film, and the third back surface dielectric film are each oxidized.
  • at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride may be used.
  • the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, the third surface dielectric film, and the third back surface dielectric film May be made of the same dielectric material, the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, the third surface At least one of the dielectric film and the third back surface dielectric film may be made of a dielectric film made of a different material.
  • the band gaps of the first surface dielectric film, the first back surface dielectric film, the second surface dielectric film, the second back surface dielectric film, and the third surface dielectric film are 4.2 eV.
  • the above is preferable.
  • sunlight having a wavelength of 300 nm or more is not absorbed and conversion loss is small. Therefore, the characteristics of the photoelectric conversion device tend to be further improved.
  • the portion where the impurity 25 contained in the silicon oxide film 32 is the most is present from the interface between the first amorphous silicon layer 2a and the silicon oxide film 32. It is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the first amorphous silicon layer 2 a in a direction perpendicular to the interface and a region advanced by 5 nm toward the silicon oxide film 32. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the portion where the most ionized cesium 5 contained in the silicon oxide film 34 is present is from the interface between the second amorphous silicon layer 2b and the silicon oxide film 34.
  • it is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the second amorphous silicon layer 2b in a direction perpendicular to the interface and a region advanced by 5 nm toward the silicon oxide film. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the portion where the impurity 25 contained in the silicon oxide film 37 is most present is from the interface between the second amorphous silicon layer 2b and the silicon oxide film 37. It is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the second amorphous silicon layer 2b in a direction perpendicular to the interface and a region advanced by 5 nm toward the silicon oxide film 37. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the portion where the most ionized cesium 5 contained in the silicon oxide film 39 is present is from the interface between the third amorphous silicon layer 2c and the silicon oxide film 39.
  • it is preferably located in a region between a region advanced by 5 nm toward the third amorphous silicon layer 2c in a direction perpendicular to the interface and a region advanced by 5 nm toward the silicon oxide film 39. In this case, the characteristics of the photoelectric conversion device of the present embodiment having the above configuration tend to be further improved.
  • the thicknesses of the silicon oxide film 32, the silicon oxide film 34, the silicon oxide film 37, and the silicon oxide film 39 are respectively set from the viewpoint of improving the carrier tunnel effect. It is preferably 3 nm or less, and more preferably 1 nm or less.
  • the silicon oxide film 32 is made of, for example, a solution containing impurities 25 that become negative fixed charges such as aluminum (a solution obtained by dissolving aluminum in an alkaline aqueous solution).
  • a solution containing impurities 25 that become negative fixed charges such as aluminum
  • the surface on the light incident side of the first amorphous silicon layer 2a by, for example, a CVD method, an ALD method, a method of exposing to an atmosphere containing oxygen, or the like It can form on the surface used as the back surface on the opposite side. Further, for example, impurities 25 may be ion-implanted into the silicon oxide film 32.
  • the first intermediate transparent conductive film 33 is formed on the light incident side of the silicon oxide film 32 by using, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, or a sol-gel method. What is necessary is just to form by vapor-depositing ITO, IO, TO, or ZO etc. on the surface used as the back surface on the opposite side to the surface.
  • the silicon oxide film 34 is formed using the first intermediate transparent conductive film 33 by using, for example, a CVD method, an ALD method, or a method of exposing to an atmosphere containing oxygen. It can be formed on the surface which becomes the back surface opposite to the surface on the light incident side. Thereafter, the cesium 5 becomes the back surface opposite to the light incident side surface of the silicon oxide film 34 by using, for example, a method of applying a solution containing cesium such as a cesium chloride aqueous solution or a method of exposing to cesium vapor. After disposing on the surface, the second amorphous silicon layer 2b can be formed by, for example, the CVD method.
  • the silicon oxide film 37 is made of, for example, a solution containing impurities 25 that become negative fixed charges such as aluminum (a solution obtained by dissolving aluminum in an alkaline aqueous solution).
  • a solution containing impurities 25 that become negative fixed charges such as aluminum
  • the back surface opposite to the light incident side surface of the second amorphous silicon layer 2 by using a coating method, a method of exposing to vapor containing impurities 25 that become negative fixed charges such as aluminum, and a sputtering method.
  • the surface of the second amorphous silicon layer 2 on the light incident side is deposited by, for example, a CVD method, an ALD method, or a method of exposing to an atmosphere containing oxygen after depositing an impurity 25 that becomes a negative fixed charge on the surface to be It can form on the surface used as the back surface on the opposite side. Further, for example, impurities 25 may be ion-implanted into the silicon oxide film 37.
  • the second intermediate transparent conductive film 38 is formed on the light incident side of the silicon oxide film 37 by using, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, a sol-gel method, or the like.
  • ITO, IO, TO, ZO, or the like may be formed on the surface that is the back surface opposite to the front surface.
  • the silicon oxide film 39 is formed by using the second intermediate transparent conductive film 38 using, for example, a CVD method, an ALD method, or a method of exposing to an atmosphere containing oxygen. It can be formed on the surface which becomes the back surface opposite to the surface on the light incident side. After that, for example, by using a method of applying a solution containing cesium such as a cesium chloride aqueous solution or a method of exposing to cesium vapor, the cesium 5 becomes the back surface opposite to the light incident side surface of the silicon oxide film 39. After disposing on the surface, the third amorphous silicon layer 2c can be formed by, for example, the CVD method.
  • the stacked structure of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer can be manufactured as follows, for example.
  • a silicon oxide film is formed on the surface of a silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate by using, for example, a thermal oxidation method or a CVD method.
  • cesium is ion-implanted into the silicon oxide film as an impurity that becomes a positive fixed charge. Subsequently, cesium is segregated at the interface between the silicon oxide film and the silicon substrate by annealing at about 800 to 1100 ° C., preferably 850 to 950 ° C.
  • the transparent conductive film is formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, a sol-gel method, or the like.
  • a silicon oxide film is formed on the transparent conductive film.
  • the silicon oxide film attached to the back surface of the silicon substrate may be removed by treating the back surface of the silicon substrate with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like.
  • the silicon substrate is dipped in a solution containing aluminum (for example, an aluminum solution in an alkaline aqueous solution), so that aluminum as a negative fixed charge is converted into the outermost silicon oxide film and the back surface of the silicon substrate. Adhere to.
  • a solution containing aluminum for example, an aluminum solution in an alkaline aqueous solution
  • a plurality of silicon substrates having a stacked structure manufactured as described above are manufactured, the back surface of the first silicon substrate having the stacked structure, and the silicon oxide film on the front side of the second silicon substrate having the stacked structure. Paste them so that they touch each other. Next, bonding is performed so that the back surface of the second silicon substrate having the above stacked structure is in contact with the silicon oxide film on the front surface side of the third silicon substrate having the above stacked structure.
  • the silicon substrates are bonded together in the same manner as described above.
  • a back electrode is formed.
  • annealing may be performed in a hydrogen atmosphere at 300 to 500 ° C. Accordingly, dangling bonds are terminated with hydrogen, and carrier recombination hardly occurs, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • the number of stacked silicon layers in this embodiment is three, it is not particularly limited and may be one or more.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a sample of the photoelectric conversion device manufactured in this example.
  • the n + layer 102 is formed on a part of the light incident side surface of the p-type silicon substrate 101. Further, a silicon oxide film 105 and a silicon nitride film 106 are formed in this order on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 101, and contact holes provided in the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 106 are formed. An electrode 107 in contact with the n + layer 102 is provided.
  • the silicon oxide film 105 has ionized cesium 104 in the vicinity of the interface with the surface on the light incident side of the p-type silicon substrate 101, the light incident side of the p-type silicon substrate 101 with which the silicon oxide film 105 is in contact.
  • a surface inversion layer 103 functioning as an n-type semiconductor is formed by inducing negative charges in the surface region.
  • a back electrode is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 101.
  • step S1 p-type silicon substrate 101 is fabricated by annealing silicon into which boron ions are implanted at a temperature of 1190 ° C.
  • step S2 a silicon oxide film 105 is formed on the light incident side surface of the p-type silicon substrate 101 by a thermal oxidation method, and then a silicon nitride film 106 is formed by a plasma CVD method.
  • step S3 after providing a contact hole in a part of the stacked body of the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 106, the n + layer 102 is formed by diffusing POCl 3 from the contact hole.
  • step S4 cesium ions are ion-implanted into the silicon oxide film 105 formed on the surface of the p-type silicon substrate 101 on the light incident side.
  • step S5 the p-type silicon substrate 101 after the cesium ion implantation is heated to 900 ° C., whereby surface inversion is performed on the light incident side surface region of the p-type silicon substrate 101 in contact with the silicon oxide film 105.
  • Layer 103 is formed.
  • step S6 the p-type silicon substrate 101 on which the electrode 107 is formed is annealed in a hydrogen atmosphere through a contact hole provided in the stacked body of the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 106, as shown in FIG. A sample of the photoelectric conversion device having the configuration is manufactured.
  • FIG. 16 shows the results of a composition analysis performed in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG.
  • the results shown in FIG. 16 indicate that the concentration of cesium 104 in the entire silicon oxide film 105 is changed variously (2 ⁇ 10 15 cm ⁇ 2 , 1 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 and 5 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 ).
  • the results are obtained when the composition analysis in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 is performed by high resolution RBS (Rutherford Back Scattering).
  • the horizontal axis in FIG. 16 indicates the distance (nm) from the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG. 14, and the vertical axis indicates the cesium concentration ( ⁇ 10 21 cm -3 ), silicon concentration (atomic%) and oxygen concentration (atomic%) are shown.
  • the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 moves to the silicon oxide film 106 side.
  • Most of the cesium 104 exists within the distance of 5 nm and the distance to the p-type silicon substrate 101 side, and the ionized cesium 104 is in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101. It can be seen that segregation occurs.
  • FIG. 17 shows a cesium segregation amount (cm ⁇ 2 ) in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG.
  • the relationship with the electron surface density (cm ⁇ -2> ) of the electron inversion layer induced on the surface of 101 is shown.
  • the horizontal axis of FIG. 17 indicates the dose amount of cesium ions implanted into the silicon oxide film 105
  • the vertical axis of FIG. 17 indicates cesium in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101. 2 and the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101 by the segregation of cesium.
  • results shown in FIG. 17 indicate that the dose of cesium ions implanted into the silicon oxide film 105 is variously changed to produce a sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG. The electron surface density of the electron inversion layer is measured. Moreover, the segregation amount of cesium shown in FIG. 17 is calculated based on the result shown in FIG. Also, the results shown in FIG. 17 indicate that the boron concentration of the p-type silicon substrate 101 is changed (6.5 ⁇ 10 14 cm ⁇ 3 , 2.9 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 , 1.4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3). And 6.6 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 ).
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101 As shown in FIG. 17, as the dose of cesium ions implanted into the silicon oxide film 105 increases, the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101. However, when the dose of cesium ions reaches 2 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 or more, the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer is almost constant (about 2 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 ). It turns out that it becomes.
  • the amount of segregation (cm ⁇ 2 ) of cesium near the interface between the silicon oxide film 105 and the p-type silicon substrate 101 increases.
  • the amount of segregation (cm ⁇ 2 ) of cesium becomes substantially constant.
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101 is substantially constant as the electron surface density of the electron inversion layer optimum for the photoelectric conversion device, A wide process margin for obtaining an optimum electron surface density of the electron inversion layer in the photoelectric conversion device of the present invention can be ensured, and the electron surface density of the electron inversion layer can be controlled with high accuracy. .
  • FIG. 18 shows a dose amount (cm ⁇ 2 ) of cesium ions ion-implanted into the silicon oxide film 105 of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG. 14 and the surface of the p-type silicon substrate 101 on which electrons are induced.
  • the relationship with the sheet resistance (k ⁇ / ⁇ ) is shown.
  • the horizontal axis of FIG. 18 indicates the dose of cesium ions implanted into the silicon oxide film 105
  • the vertical axis of FIG. 18 indicates the sheet of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101. Resistance (k ⁇ / ⁇ ) is shown. Further, the results shown in FIG.
  • the sheet resistance (k ⁇ / ⁇ ) of the electron inversion layer induced in the p-type silicon substrate 101 decreases.
  • the dose of cesium ions exceeds a certain level (2 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 or more)
  • the sheet resistance (k ⁇ / ⁇ ) of the electron inversion layer on the surface of the p-type silicon substrate 101 is almost constant (about 2 k ⁇ / ⁇ ).
  • the sheet resistance optimum for the photoelectric conversion device of the present invention is obtained. A wide process margin to obtain can be ensured, and the sheet resistance can be controlled with high accuracy.
  • FIG. 19 shows the relationship between the electron surface density (cm ⁇ 2 ) and the temperature (K) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101 of the sample of the photoelectric conversion device having the configuration shown in FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 19 represents temperature (K)
  • the vertical axis of FIG. 19 represents the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101.
  • the results shown in FIG. 19 show that the dose of cesium ions implanted into the silicon oxide film 105 is changed (5 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 , 5 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 and 2 ⁇ 10 15 cm ⁇ 2). ).
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced on the surface of the p-type silicon substrate 101 decreases. This indicates a temperature dependence opposite to that of an n + layer formed by a normal dopant such as phosphorus or arsenic doped in silicon.
  • FIG. 20 (a) shows an energy band diagram in the vicinity of the interface between the p-type silicon substrate and the silicon oxide film before the impurities present at the interface between the p-type silicon substrate and the silicon oxide film are ionized.
  • FIG. 20B shows an energy band diagram in the vicinity of the interface between the p-type silicon substrate and the silicon oxide film after the impurities present at the interface between the p-type silicon substrate and the silicon oxide film are ionized.
  • an impurity exists at the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and the impurity forms an impurity level 200.
  • Impurity level 200 is formed at a position of ⁇ E A (E A represents activation energy for generating electron carriers by the impurity) above the lower end of the conduction band of the p-type silicon substrate.
  • E A represents activation energy for generating electron carriers by the impurity
  • FIG. 20B electrons are emitted from the impurity level 200 to the p-type silicon substrate, and the vacant impurity level behaves as a positive charge (impurity is reduced). Ionize).
  • the energy band of the p-type silicon substrate is bent in the vicinity of the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate, and an electron inversion layer is formed in the vicinity of the interface.
  • a level 202 corresponding to the surface inversion layer is formed on the surface of the p-type silicon substrate corresponding to the ionized impurity level 201.
  • the activation energy E A for generating electron carriers by cesium as an impurity is ⁇ 0.11 eV to ⁇ 0.13 eV.
  • the alternate long and short dash line shows the behavior when the activation energy E A of electron carrier generation by cesium as an impurity is ⁇ 0.13 eV
  • the solid line shows the activation energy E A of ⁇ 0.12 eV.
  • the behavior in particular in the case of -0.12 eV is consistent with the result shown in FIG.
  • FIGS. 21 to 25 show the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate when the activation energy E A is sequentially changed by ⁇ 0.02 eV from ⁇ 0.00 eV to ⁇ 0.20 eV. relationship surface density of existing impurities and (cm -2) and electron surface density of the electron inversion layer (cm -2) is indicated by lines. From the results of the above-described experiment, when cesium is used as the impurity, E A ⁇ This corresponds to the case of ⁇ 0.12 eV.
  • FIG. 21 shows the relationship when the boron concentration in the p-type silicon substrate is 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3
  • FIG. 22 shows that the boron concentration in the p-type silicon substrate is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3
  • FIG. 23 shows the relationship when the boron concentration in the p-type silicon substrate is 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • FIG. 24 shows the relationship when the boron concentration in the p-type silicon substrate is 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • FIG. 25 shows the boron concentration in the p-type silicon substrate being 6 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 . Shows the relationship.
  • 21 to 25 indicate a range showing excellent characteristics as a photoelectric conversion device. That is, if the upper limit of the range of the hatched portion is exceeded, the electron surface density of the electron inversion layer becomes too large, and the surface of the p-type silicon substrate becomes metallic, making it difficult for light to enter, and the characteristics deteriorate. If the lower limit of the range is not reached, the electron inversion density of the electron inversion layer becomes too small, the resistance increases, and the characteristics deteriorate.
  • the surface density of ionized cesium is expressed as the sum of the electron surface density of the electron inversion layer induced in the p-type silicon substrate and the space charge density in the depletion layer formed on the surface of the p-type silicon substrate.
  • the surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer is sufficiently high, the surface density (cm ⁇ 2 ) of cesium existing at the interface and p
  • the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer induced in the silicon substrate is almost the same. However, in the range of the hatched portion shown in FIGS.
  • the surface density (cm ⁇ 2 ) of the ionized cesium is smaller than the electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer.
  • the surface density of the cesium present at the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate (cm -2 ) Needs to be introduced into the silicon oxide film so as to be higher than the desired electron surface density (cm ⁇ 2 ) of the electron inversion layer.
  • FIG. 26 (a) as in the conventional patent document 1, a silicon oxide film is formed on the surface of a p-type silicon substrate, a silicon nitride film is formed on the silicon oxide film, and a silicon nitride film, a silicon oxide film, The energy band figure when the impurity which becomes a positive fixed charge is arrange
  • positioned in the interface of this is shown.
  • a silicon oxide film is formed on the surface of the p-type silicon substrate, and the interface between the silicon oxide film and the p-type silicon substrate is positive. The energy band figure when the impurity used as the fixed charge is arranged.
  • the silicon oxide film directly formed on the surface of the p-type silicon substrate has an impurity that becomes a positive fixed charge at the interface with the surface of the p-type silicon substrate as shown in FIG. since the dielectric film interposed unlike the case of 26 (a) is not present, the effective increase in the activation energy -E a impurities which become positive fixed charges does not occur. Therefore, in this case, since the amount of electrons moving to the level 202 corresponding to the inversion layer on the surface of the p-type silicon substrate is not reduced, the electron surface density of the inversion layer on the surface of the p-type silicon substrate is not reduced.
  • the sample of the photoelectric conversion device shown in FIG. 14 is not configured to move carriers using the tunnel effect, but the experimental results in this example are the tunnels exemplified in FIGS. 27 to 29, for example. It is considered that the present invention can also be applied to a photoelectric conversion device configured to move a carrier using an effect or the like.
  • the photoelectric conversion device of the present invention may be suitably used for, for example, a solar battery.

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Abstract

　半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）と、半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）の表面に接するように設置された誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）とを含み、誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）は、半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５，２０，２１，２５，５０，１０４）を有する光電変換装置である。また、半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）の表面に接するように設置された誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）とを含み、誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）は、半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５，２５）を有し、誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）の表面上に透明導電膜（９，３３，３８）を有しており、キャリアがトンネル効果等によって誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）を移動して透明導電膜（９，３３，３８）から外部に取り出される光電変換装置である。

Description

光電変換装置
　本発明は、光電変換装置に関し、特に、固定電荷により誘起した反転層を利用した構成の光電変換装置において優れた特性を有する光電変換装置に関する。
　また、本発明は、光電変換装置に関し、特に、光電変換効率などの特性に優れた光電変換装置に関する。
　たとえば特許文献１（特開昭５５－５９７８４号公報）には、半導体表面に直接接する酸化シリコンからなる第一層と、その第一層上に形成された第一層とは異なる絶縁材料からなる第二層とを有し、第二層内に固定電荷が含まれている構成の太陽電池が記載されている。
　特許文献１に記載の太陽電池においては、第一層と第二層との界面に固定電荷が設置されることによって、半導体表面に反転層が誘起される。このような反転層を誘起することによって、不純物をドープした通常のｐｎ接合よりも高い紫外感度を有することが予想される。
　また、特許文献１には、第二層に窒化シリコンを用いること、さらには第二層中にアルカリイオンなどの異種イオンを加える場合には、固定電荷密度をさらに高くできることが記載されている。
　また、たとえば特許文献２（特公昭６３－４８１９７号公報）には、ｎ型アモルファスシリコン層、ｉ型アモルファスシリコン層およびｐ型アモルファスシリコン層がこの順序で積層された単位セルが複数積層されたタンデム構造の光起電力素子であって、最下部に導電性基板を備えるとともに、最上部に透明導電膜を備えた構成の光起電力素子が開示されている（たとえば、特許文献１の第２図および第３頁左欄第９～１７行目等）。
　この特許文献２に開示された光起電力素子においては、光の照射によって生じたキャリアは導電性基板および透明導電膜からそれぞれ取り出される。
特開昭５５－５９７８４号公報 特公昭６３－４８１９７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池においては、窒化シリコンからなる第二層中にアルカリイオンなどの異種イオンを加えた場合でも、半導体表面の反転層におけるキャリア密度が高くならないことから、優れた特性の太陽電池を得ることができないという問題があった。
　また、特許文献２に記載の光起電力素子においては、短波長の光が最上部のｐ型アモルファスシリコン層で吸収されるため、光起電力素子の短波長の光の光電変換効率が低くなるという問題があった。
　最上部のｐ型アモルファスシリコン層で吸収される短波長の光の量を低減して光起電力素子の変換効率を向上させる観点からは、最上部のｐ型アモルファスシリコン層の厚さを薄く形成する必要がある。
　しかしながら、大面積の基板上にたとえば１０ｎｍ以下といった薄さのｐ型アモルファスシリコン層を均一に形成するのは非常に困難であった。
　また、アモルファスシリコンでは、ドナーおよびアクセプタの活性化率が低いため、活性化していないドナー不純物、活性化していないアクセプタ不純物またはそれらの周辺に形成されるダングリングボンド等が再結合中心として機能するため、ｎ型層およびｐ型層においてキャリア再結合が起こりやすいという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、固定電荷により誘起した反転層を利用した構成の光電変換装置において優れた特性を有する光電変換装置を提供することにある。
　また、本発明の目的は、光電変換効率などの特性に優れた光電変換装置を提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、半導体層と、半導体層の表面に接するように設置された誘電体膜とを含み、誘電体膜は、半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有する光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第１の態様の光電変換装置においては、半導体層が、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置においては、誘電体膜のバンドギャップが４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置においては、誘電体膜が、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置において、正の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置において、負の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置は、誘電体膜が接する半導体層の表面の領域の少なくとも一部に、第１導電型または第２導電型の表面反転層を含むことが好ましい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置は、半導体層の表面の少なくとも一部に表面反転層と同一の導電型の不純物を含有する不純物含有層を有し、不純物含有層に接する電極をさらに備えていてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置において、電極は、金属、金属シリサイドおよび透明導電膜からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置において、不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層と誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第１の態様の光電変換装置において、半導体層の表面には凹凸が形成されていることが好ましい。
　また、本発明の第２の態様によれば、第１の光電変換層と、第２の光電変換層とを含み、第１の光電変換層は、第１の半導体層と、第１の半導体層の表面に接するように設置されて第１の半導体層との界面近傍に正または負の固定電荷となる不純物を有する表面誘電体膜と、表面誘電体膜が接する第１の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に設置された第１導電型または第２導電型の表面反転層と、第１の半導体層の表面とは反対側の裏面に設置されて表面反転層とは逆の導電型の第１の不純物を有する第１の不純物含有層とを備えており、第２の光電変換層は、第２の半導体層と、第２の半導体層の表面に設置されて表面反転層とは逆の導電型の第２の不純物を有する第２の不純物含有層と、第２の半導体層の表面とは反対側の裏面に設置されて第２の不純物とは逆の導電型の第３の不純物を有する第３の不純物含有層とを備えており、第１の光電変換層の第１の不純物含有層と、第２の光電変換層の第２の不純物含有層とが接合されて第１の光電変換層と第２の光電変換層とが積層されてなる積層構造を有する光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第２の態様の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さは第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄く、第２の半導体層の厚さは第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、第１の半導体層および第２の半導体層は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜は、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、正の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、負の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層に電極をさらに備えていてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、電極は、金属、金属シリサイドおよび透明導電膜からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置においては、表面誘電体膜において正または負の固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層と表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置は、第３の光電変換層をさらに含み、第３の光電変換層は、第３の半導体層と、第３の半導体層の裏面に接するように設置されて第３の半導体層との界面近傍に表面誘電体膜が有する不純物とは逆の極性の固定電荷となる不純物を有する裏面誘電体膜と、裏面誘電体膜が接する第３の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に設置された表面反転層とは逆の導電型の裏面反転層と、第３の半導体層の裏面とは反対側の表面に設置されて裏面反転層とは逆の導電型の第４の不純物を有する第４の不純物含有層とを備えており、第３の光電変換層の第４の不純物含有層と、第２の光電変換層の第３の不純物含有層とが接合されて、第２の光電変換層と第３の光電変換層とが積層されてなる積層構造を有していてもよい。
　また、本発明の第２の態様の光電変換装置において、裏面誘電体膜において不純物が最も多く存在する箇所は、第３の半導体層と裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第３の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第３の態様によれば、半導体層と、半導体層の表面上に接するように設置された表面誘電体膜と、半導体層の表面とは反対側の裏面に接するように設置された裏面誘電体膜とを含み、表面誘電体膜は、半導体層との界面近傍に、第１極性の固定電荷となる不純物を有し、裏面誘電体膜は、半導体層との界面近傍に、第１極性とは逆の第２極性の固定電荷となる不純物を有する光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第３の態様の光電変換装置において、半導体層は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜および裏面誘電体膜は、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、第１極性の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含み、第２極性の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、第１極性の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含み、第２極性の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、半導体層の表面には凹凸が形成されていることが好ましい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜が接する半導体層の表面の領域の少なくとも一部に、第１導電型または第２導電型の表面反転層を有することが好ましい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、裏面誘電体膜が接する半導体層の裏面の領域の少なくとも一部に、表面反転層とは逆の導電型の裏面反転層を有することが好ましい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置は、半導体層の表面の少なくとも一部に表面反転層と同一の導電型の不純物を含有する不純物含有層を有し、不純物含有層に接する電極をさらに備えていてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、電極は、金属、金属シリサイドおよび透明導電膜からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、第１極性の固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層と表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第３の態様の光電変換装置において、裏面誘電体膜において第２極性の不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層と裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　さらに、本発明の第４の態様によれば、第１の半導体層と、第１の半導体層の表面に接合された第１の誘電体膜と、第１の半導体層の裏面に接合された第２の誘電体膜と、第２の誘電体膜の裏面に接合された第２の半導体層とを含み、第１の誘電体膜は第１の半導体層との界面近傍において第１極性または第２極性の固定電荷となる不純物を有し、第２の誘電体膜は第１の半導体層との界面近傍および第２の半導体層との界面近傍において第１の誘電体膜に含まれる不純物とは逆の極性の固定電荷となる不純物を有している光電変換装置を提供することができる。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さが第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄く、第２の半導体層の厚さが第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１の半導体層および第２の半導体層は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜は、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１極性の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含み、第２極性の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１極性の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含み、第２極性の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、第１の誘電体膜が接合する第１の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第１導電型または第２導電型の第１の反転層を有し、第２の誘電体膜が接合する第１の半導体層の裏面の領域の少なくとも一部および第２の誘電体膜が接合する第２の半導体層の表面の領域の少なくとも一部にそれぞれ第１の反転層とは逆の導電型の第２の反転層を有していてもよい。
　また、本発明の第４の態様の光電変換装置において、積層構造の一方の側面に第１導電型半導体層を有し、積層構造の他方の側面に第２導電型半導体層を有していてもよい。
　本発明の第５の態様によれば、半導体層と、半導体層の表面に接するように設置された誘電体膜とを含み、誘電体膜は、少なくとも半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有し、誘電体膜の表面上に透明導電膜を有しており、キャリアがトンネル効果等によって誘電体膜を通過して透明導電膜から外部に取り出される光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第５の態様の光電変換装置においては、透明導電膜の表面上に透明基板を備えていてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置においては、誘電体膜が接する半導体層の表面の領域の少なくとも一部に、第１導電型または第２導電型の表面反転層を含んでいてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、半導体層は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、半導体層の厚さは、半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、誘電体膜は、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、誘電体膜の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、正の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、負の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第５の態様の光電変換装置において、不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層と誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第６の態様によれば、第１の半導体層と、第１の半導体層の表面に接するように設置された表面誘電体膜と、第１の半導体層の裏面に形成された第１導電型不純物含有層と、第１の半導体層の裏面側に設置された第２の半導体層と、第２の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層と、第２の半導体層の裏面に形成された第１導電型不純物含有層と、第２の半導体層の裏面側に設置された第３の半導体層と、第３の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層と、第３の半導体層の裏面に形成された第１導電型不純物含有層とを含み、第１の半導体層の裏面の第１導電型不純物含有層と、第２の半導体層の表面の第２導電型不純物含有層とが接合され、第２の半導体層の裏面の第１導電型不純物含有層と、第３の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層とが接合されており、表面誘電体膜は、第１の半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有し、表面誘電体膜が接する第１の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第２導電型の表面反転層が形成されており、表面誘電体膜の表面上に透明導電膜を有しており、キャリアがトンネル効果等によって表面誘電体膜を通過して透明導電膜から外部に取り出される光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第６の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層のバンドギャップが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であり、第２の半導体層のバンドギャップが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さは、第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、第２の半導体層の厚さは、第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、第３の半導体層の厚さは、第３の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜は、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、正の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、負の固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第６の態様の光電変換装置において、正または負の固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層と表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第７の態様によれば、第１の半導体層と、第１の半導体層の表面に接するように設置された表面誘電体膜と、第１の半導体層の裏面に形成された第１導電型不純物含有層と、第１の半導体層の裏面側に設置された第２の半導体層と、第２の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層と、第２の半導体層の裏面に形成された第１導電型不純物含有層と、第２の半導体層の裏面側に設置された第３の半導体層と、第３の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層と、第３の半導体層の裏面に形成された裏面誘電体膜とを含み、第１の半導体層の裏面の第１導電型不純物含有層と、第２の半導体層の表面の第２導電型不純物含有層とが接合され、第２の半導体層の裏面の第１導電型不純物含有層と、第３の半導体層の表面に形成された第２導電型不純物含有層とが接合されており、表面誘電体膜は、第１の半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有し、表面誘電体膜が接する第１の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第２導電型の表面反転層が形成されており、裏面誘電体膜は、表面誘電体膜に含まれる不純物とは逆の極性の固定電荷となる不純物を有しており、裏面誘電体膜が接する第３の半導体層の裏面の領域の少なくとも一部に第１導電型の裏面反転層が形成されており、表面誘電体膜の表面上に透明導電膜を有し、裏面誘電体膜の裏面上に裏面電極を有しており、キャリアがトンネル効果等によって表面誘電体膜および裏面誘電体膜を通過して透明導電膜および裏面電極からそれぞれ外部に取り出される光電変換装置である。
　ここで、本発明の第７の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層のバンドギャップが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であり、第２の半導体層のバンドギャップが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層の厚さが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層の厚さ以下であり、第２の半導体層の厚さが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層の厚さ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さは、第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、第２の半導体層の厚さは、第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、第３の半導体層の厚さは、第３の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置においては、表面誘電体膜および裏面誘電体膜はそれぞれ、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置においては、表面誘電体膜の厚さおよび裏面誘電体膜の厚さはそれぞれ３ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置においては、表面誘電体膜が有する正または負の固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含み、裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含み、裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層と表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第７の態様の光電変換装置において、裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第２の半導体層と裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第２の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様によれば、第１の半導体層と、第１の半導体層の表面に接するように設置された第１の表面誘電体膜と、第１の半導体層の裏面に接するように設置された第１の裏面誘電体膜と、第１の半導体層の裏面側に設置された第２の半導体層と、第２の半導体層の表面に接するように設置された第２の表面誘電体膜と、第２の半導体層の裏面に接するように設置された第２の裏面誘電体膜と、第２の半導体層の裏面側に設置された第３の半導体層と、第３の半導体層の表面に接するように設置された第３の表面誘電体膜と、第３の半導体層の裏面に接するように設置された第３の裏面誘電体膜とを含み、第１の半導体層の裏面の第１の裏面誘電体膜と、第２の半導体層の表面の第２の表面誘電体膜とは第１の中間透明導電膜を介して接合され、第２の半導体層の裏面の第２の裏面誘電体膜と、第３の半導体層の表面の第３の表面誘電体膜とは第２の中間透明導電膜を介して接合されており、第１の表面誘電体膜は、第１の半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有し、第１の表面誘電体膜が接する第１の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第１導電型または第２導電型の第１の表面反転層が形成されており、第２の表面誘電体膜は、第２の半導体層との界面近傍に、第１の表面誘電体膜が有する不純物と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、第２の表面誘電体膜が接する第２の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第１の表面反転層と同一の導電型の第２の表面反転層が形成されており、第３の表面誘電体膜は、第３の半導体層との界面近傍に、第１の表面誘電体膜が有する不純物と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、第３の表面誘電体膜が接する第３の半導体層の表面の領域の少なくとも一部に第１の表面反転層と同一の導電型の第３の表面反転層が形成されており、第１の裏面誘電体膜は、第１の半導体層との界面近傍に、第１の表面誘電体膜が有する不純物と逆の極性の固定電荷となる不純物を有し、第１の裏面誘電体膜が接する第１の半導体層の裏面の領域の少なくとも一部に第１の表面反転層とは逆の導電型の第１の裏面反転層が形成されており、第２の裏面誘電体膜は、第２の半導体層との界面近傍に、第１の裏面誘電体膜が有する不純物と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、第２の裏面誘電体膜が接する第２の半導体層の裏面の領域の少なくとも一部に第１の裏面反転層と同一の導電型の第２の裏面反転層が形成されており、第３の裏面誘電体膜は、第３の半導体層との界面近傍に、第１の裏面誘電体膜が有する不純物と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、第３の裏面誘電体膜が接する第３の半導体層の裏面の領域の少なくとも一部に第１の裏面反転層と同一の導電型の第３の裏面反転層が形成されており、第１の表面誘電体膜の表面上に透明導電膜を有し、第３の裏面誘電体膜の裏面上に裏面電極を有しており、キャリアがトンネル効果等によって表面誘電体膜および裏面誘電体膜を通過して透明導電膜および裏面電極からそれぞれ外部に取り出される光電変換装置を提供することができる。
　ここで、本発明の第８の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層のバンドギャップが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であり、第２の半導体層のバンドギャップが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層の厚さが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層の厚さ以下であり、第２の半導体層の厚さが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層の厚さ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さは、第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第２の半導体層の厚さは、第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第３の半導体層の厚さは、第３の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜および第３の表面誘電体膜のそれぞれのバンドギャップが４．２ｅＶ以上であることが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜、第３の表面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜がそれぞれ、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなっていてもよい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜、第３の表面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜のそれぞれの厚さは３ｎｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜、第２の表面誘電体膜および第３の表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物はそれぞれ、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含み、第１の裏面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物はそれぞれ、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜、第２の表面誘電体膜および第３の表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物はそれぞれ、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含み、第１の裏面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物はそれぞれ、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層と第１の表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第１の表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第２の表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第２の半導体層と第２の表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第２の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第２の表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第３の表面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第３の半導体層と第３の表面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第３の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第３の表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第１の裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層と第１の裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第１の裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第２の裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第２の半導体層と第２の裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第２の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第２の裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置において、第３の裏面誘電体膜が有する固定電荷となる不純物が最も多く存在する箇所は、第３の半導体層と第３の裏面誘電体膜との界面から界面に対して垂直な方向に第３の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、第３の裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置においては、透明導電膜の表面上に透明基板を備えていてもよい。
　また、本発明の第８の態様の光電変換装置においては、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層はそれぞれ、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなっていてもよい。
　本発明によれば、固定電荷により誘起した反転層を利用した構成の光電変換装置において優れた特性を有する光電変換装置を提供することができる。
　また、本発明によれば、光電変換効率などの特性に優れた光電変換装置を提供することができる。
（ａ）は本発明の光電変換装置の一例の光入射側の表面の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の１ｂ－１ｂに沿った模式的な断面図であり、（ｃ）は（ａ）の１ｃ－１ｃに沿った模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の２ｂ－２ｂに沿った模式的な断面図であり、（ｃ）は（ａ）の２ｃ－２ｃに沿った模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の３ｂ－３ｂに沿った模式的な断面図であり、（ｃ）は（ａ）の３ｃ－３ｃに沿った模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の４ｂ－４ｂに沿った模式的な断面図であり、（ｃ）は（ａ）の４ｃ－４ｃに沿った模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な斜視図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な斜視図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 図１２に示す構成の光電変換装置の製造方法の一例の工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の実施例で作製した光電変換装置のサンプルの模式的な断面図である。 図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの作製方法のフローチャートである。 図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面近傍の組成分析を行なった結果を示す図である。 図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面近傍におけるセシウムの偏析量と、セシウムの偏析によりｐ型シリコン基板の表面に誘起される電子反転層の電子面密度との関係を示す図である。 図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量と、ｐ型シリコン基板の電子が誘起された電子反転層のシート抵抗との関係を示す図である。 図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルのｐ型シリコン基板の表面に誘起される電子反転層の電子面密度と温度との関係を示す図である。 （ａ）はｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面に存在する不純物がイオン化する前の状態のｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面近傍におけるエネルギーバンド図であり、（ｂ）はｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面に存在する不純物がイオン化した後の状態のｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面近傍におけるエネルギーバンド図である。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板の表面における不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す図である。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板の表面における不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す図である。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板の表面における不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す図である。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板の表面における不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す図である。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板の表面における不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す図である。 （ａ）は従来の特許文献１に記載のように、ｐ型シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成して、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面に正の固定電荷となる不純物を配置したときのエネルギーバンド図であり、（ｂ）は図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルのように、ｐ型シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に正の固定電荷となる不純物を配置したときのエネルギーバンド図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図である。 本発明の光電変換装置の他の一例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。
　また、本発明において、反転層とは、誘電体膜中の固定電荷となる不純物によって誘起される、ｐ型半導体表面の電子キャリア層、ｎ型半導体層表面の正孔キャリア層、または、ｉ型（真性型）半導体表面の電子キャリア層または正孔キャリア層の場合も含む。
　また、本発明の実施の形態においては、ｎ型層およびｐ型層を、半導体層と同じ半導体材料に不純物をドープすることによって形成したが、半導体層とは異なる半導体材料を用いてもよい。たとえば、半導体層としてアモルファスシリコンを用いる場合、ｎ型またはｐ型不純物をドープしたアモルファスシリコンゲルマニウム、または、アモルファス炭化シリコンなどをｎ型層またはｐ型層として用いることもできる。
　また、本発明の実施の形態においては、半導体層として主にシリコンを用いる場合を中心に説明するが、半導体層としてはシリコンのほかに、窒化ガリウム、炭化シリコン、カドミウムテルル、ガリウム砒素、インジウムリン、Ｃｕ(Ｉｎ，Ｇａ)Ｓｅ2、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム等を用いることもできる。
　＜実施の形態１＞
　図１（ａ）に、本発明の光電変換装置の一例の光入射側の表面の模式的な平面図を示す。ここで、図１（ａ）に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の光入射側の表面には誘電体膜としての酸化シリコン膜６が設置されている。また、酸化シリコン膜６の下部には不純物含有層としての櫛形状のｎ+層３が形成されており、櫛形状のｎ+層３に接する表面電極として帯状の金属電極８が形成されている。
　図１（ｂ）に、図１（ａ）の１ｂ－１ｂに沿った模式的な断面を示し、図１（ｃ）に図１（ａ）の１ｃ－１ｃに沿った模式的な断面を示す。図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、本実施の形態の光電変換装置においては、半導体層としてのｐ型シリコン基板２の光入射側の表面には上記のｎ+層３が形成されている。また、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とは反対側の表面となる裏面にはｐ+層１が形成されており、ｐ+層１の裏面に接するように裏面電極７が形成されている。なお、ｐ+層１は、ｐ型シリコン基板２よりも高濃度でｐ型不純物が含有されている層である。
　さらに、上記の酸化シリコン膜６は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面を覆うようにして形成されている。そして、酸化シリコン膜６は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面において、正の固定電荷となる不純物としてのセシウム５を有している。
　ここで、セシウム５は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面近傍においてイオン化して正の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６が接するｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の少なくとも一部の領域にはｎ+層３と同様にｎ型半導体として機能する表面反転層４が誘起される。
　なお、ｐ型シリコン基板２の代わりに、真性タイプのシリコン基板を用いてもよい。
　以下、図１に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に酸化シリコン膜６を形成する。ここで、ｐ型シリコン基板２が単結晶シリコンからなる場合には、たとえば８００℃～１２００℃の温度で、好ましくは９００℃～１０５０℃の温度で熱酸化することによりｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に酸化シリコン膜６を形成することができる。なお、酸化シリコン膜６は、たとえばＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法やＡＬＤ（Atomic　Layer　Deposition）法などを用いて形成してもよい。また、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜６を形成することにより、たとえば４００℃以下といった低温で酸化シリコン膜６を形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の裏面にｐ+層１を形成する。ここで、ｐ+層１の形成は、たとえばｐ型シリコン基板２の裏面にｐ型不純物を拡散させることなどによって行なうことができる。また、ｐ型不純物の拡散は、たとえばＢＢｒ3などのｐ型不純物（ボロン）を含むガスを用いた気相拡散により行なうことができる。なお、ｐ型不純物としては、ボロン以外にも、たとえばアルミニウムやインジウムなどを用いることができる。また、ｐ+層１は、たとえばイオン注入法またはイオンドーピング法などを用いてｐ型不純物をｐ型シリコン基板２の裏面に導入した後にアニールすることなどによっても形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ+層３を形成する。ここで、ｎ+層３の形成は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ型不純物を拡散させることによって行なうことができる。また、ｎ型不純物の拡散は、たとえば、ｎ+層３の形成箇所に対応する箇所の酸化シリコン膜６の一部に開口部を設け、その開口部からＰＯＣｌ3などのｎ型不純物（リン）を含むガスを用いた気相拡散により行なうことができる。なお、ｎ型不純物としては、リン以外にも、たとえば砒素またはアンチモンなどを用いることができる。また、ｎ+層３は、たとえばイオン注入法またはイオンドーピング法などを用いてｎ型不純物をｐ型シリコン基板２の表面に導入した後にアニールすることなどによっても形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に形成された酸化シリコン膜６にセシウム５を含有させる。ここで、セシウム５は、たとえば、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上に形成された酸化シリコン膜６にセシウムイオンをイオン注入することによって、酸化シリコン膜６にセシウム５を含有させることができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２のアニールを行なう。ここで、ｐ型シリコン基板２のアニールは、たとえば上記のセシウムイオン注入後のｐ型シリコン基板２をたとえば８００℃～１０００℃の温度でアニールすることにより行なうことができる。これにより、酸化シリコン膜６中のセシウム５をｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面に偏析させることができる。酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２との界面に偏析したセシウム５は電子をｐ型シリコン基板２に放出することによって正に帯電してイオン化するため、酸化シリコン膜６が接するｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に金属電極８を形成する。ここで、金属電極８は、たとえば、金属電極８が形成される箇所に対応する酸化シリコン膜６の箇所に開口部を設け、マスクなどを用いて金属を所定の形状に蒸着すること等によって形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２のｐ+層１の裏面に裏面電極７を形成する。ここで、裏面電極７は、たとえば、ｐ型シリコン基板２のｐ+層１の裏面に金属を蒸着すること等によって形成することができる。
　最後に、上記の金属電極８および裏面電極７の形成後のｐ型シリコン基板２のアニールを行なうことによって、上記の構成を有する本実施の形態の光電変換装置の一例が作製される。ここで、ｐ型シリコン基板２のアニールは、たとえば３５０℃～５００℃の温度の水素雰囲気にｐ型シリコン基板２を曝すことによって行なうことができる。
　以上のようにして作製した上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とが接しており、酸化シリコン膜６のｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面でイオン化したセシウムによって、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、固定電荷を含む第二層と半導体表面との間に固定電荷を含まない第一層が設置された構成の特許文献１に記載の太陽電池と比べて表面反転層４に高密度に負電荷が誘起されやすく、ｎ型半導体としての機能が高められ、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面におけるキャリアの再結合が抑制されることなどにより、光電変換効率などの光電変換装置の特性が向上する。
　また、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に短波長の光の吸収源となるｎ+層３の代わりに、ｎ型半導体として機能する表面反転層４を設けることによって、短波長の光の吸収がｎ+層３と比べて抑えられるため、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面におけるセシウムの偏析量によって表面反転層４に誘起される負電荷（電子）の密度を制御することができる。
　特に、本実施の形態のように、酸化シリコン膜６へのセシウムイオン注入とアニールによって酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２との界面にセシウムを偏析させる場合、表面反転層４における最適な負電荷の密度を得るためのセシウムイオン注入量のマージンが広いため、安定した品質で高特性の光電変換装置を提供することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面における界面準位を表面反転層４に誘起される負電荷で終端することにより、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、上記においては、半導体層としてｐ型シリコン基板２を用いたが、これには限定されず、たとえば結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンまたはシリコン以外の他の種類の半導体などの半導体層を用いてもよい。なお、結晶シリコンには、単結晶シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンと多結晶シリコンとの混合体などが含まれる。
　また、上記においては、ｐ型シリコン基板２が単結晶シリコンからなる場合について説明したが、ｐ型シリコン基板２に代えてたとえばアモルファスシリコンからなる半導体層を用いた場合には、セシウム５を含む酸化シリコン膜６を形成した後には、高温プロセスを行なわないようにして本実施の形態の光電変換装置を作製することが好ましい。
　また、上記においては、誘電体膜として酸化シリコン膜６を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、誘電体膜としては、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いることが好ましい。たとえば太陽光の大部分は３００ｎｍ以上の波長を有する光から構成されているため、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いて太陽光を入射させた場合には、３００ｎｍ以上の波長を有する太陽光が誘電体膜で吸収されるのが抑制され、変換ロスが少なくなるため、光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記においては、正の固定電荷となる不純物としてセシウム５を用いた場合について説明したが、これには限定されず、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、ｐ型とｎ型の導電型が入れ替わっていてもよい。この場合には、セシウムのような正の固定電荷となる不純物の代わりに、負の固定電荷となる不純物を用いることができる。負の固定電荷となる不純物としては、たとえば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　なお、正の固定電荷となる不純物および負の固定電荷となる不純物はそれぞれ酸化物の状態で含まれていてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、上記の不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層としてのｐ型シリコン基板２と誘電体膜としての酸化シリコン膜６との界面から、この界面に対して垂直な方向に半導体層としてのｐ型シリコン基板２側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜としての酸化シリコン膜６側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本実施の形態の光電変換装置においては、誘電体膜が、半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有していればよいが、この不純物の少なくとも一部が、半導体層と誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　また、上記においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の酸化シリコン膜６を反射防止膜として機能させてもよく、酸化シリコン膜６の表面にテクスチャ構造および／またはモスアイ構造などを形成してもよいことは言うまでもない。
　また、上述したように、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｎ型とｐ型の導電型を入れ替えてもよい。なお、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においてｎ型とｐ型の導電型を入れ替えた場合には、正と負の電荷の極性も入れ替わることになる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ+層１については形成しなくてもよい。
　＜実施の形態２＞
　図２（ａ）に、本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図を示す。また、図２（ｂ）に図２（ａ）の２ｂ－２ｂに沿った模式的な断面を示し、図２（ｃ）に図２（ａ）の２ｃ－２ｃに沿った模式的な断面を示す。
　ここで、図２（ａ）～図２（ｃ）に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の全面にｎ+層３と接する電極として透明導電膜９が形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成とすることによって、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の全面から光を入射させることができ、電極の低抵抗化による光電変換装置の光電変換効率などの特性の向上をさらに向上させることが可能になる。また、電極のパターンニング工程および電極のパターンニング用のマスクが必要なくなるため、製造コストの低減および製造効率の向上も可能となる。
　なお、透明導電膜９としては、たとえば、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）、ＩＯ（Indium　Oxide；酸化インジウム）、ＴＯ（Tin　Oxide；酸化スズ）またはＺＯ（Zinc　Oxide；酸化亜鉛）からなる層の単層または複数層の積層体を用いることができる。
　また、透明導電膜９は、たとえば、ｎ+層３の少なくとも一部が露出するように酸化シリコン膜６の一部に開口部を設け、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどからなる透明導電膜９をその上から覆うように蒸着等することによって形成することができる。
　本実施の形態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、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態３＞
　図３（ａ）に、本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図を示す。また、図３（ｂ）に図３（ａ）の３ｂ－３ｂに沿った模式的な断面を示し、図３（ｃ）に図３（ａ）の３ｃ－３ｃに沿った模式的な断面を示す。
　ここで、図３（ａ）～図３（ｃ）に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ+層３と接する電極としての透明導電膜９が櫛形状に形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成とすることによって、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上に形成される透明導電膜９の表面の面積を低減することができるため、透明導電膜９による光の反射や吸収を抑制することができる。これにより、本実施の形態の光電変換装置においては、実施の形態２の構成の光電変換装置と比べて、光電変換効率などの特性の向上をさらに向上させることが可能になる。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態４＞
　図４（ａ）に、本発明の光電変換装置の他の一例の光入射側の表面の模式的な平面図を示す。また、図４（ｂ）に図４（ａ）の４ｂ－４ｂに沿った模式的な断面を示し、図４（ｃ）に図４（ａ）の４ｃ－４ｃに沿った模式的な断面を示す。
　ここで、図４（ａ）～図４（ｃ）に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ+層３と接する電極として櫛形状の金属シリサイド１０が形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成とすることによって、従来から公知の自己整合シリサイド化（SALICIDE）プロセスを用いることによって櫛形状のｎ+層３の表面上に櫛形状の金属シリサイド１０を形成することができ、電極のパターンニング工程および電極のパターンニング用のマスクが必要なくなるため、製造コストの低減および製造効率の向上が可能となる。
　なお、金属シリサイド１０としては、少なくとも１種の任意の金属とシリコンとの化合物からなるものであれば特には限定されず用いることができ、たとえば、チタンシリサイド（ＴｉＳｉx（ｘ≒０．５～２））、エルビウムシリサイド（ＥｒＳｉx（ｘ≒０．５～２））、イッテルビウムシリサイド（ＹｂＳｉx（ｘ≒０．５～２））、白金シリサイド（ＰｔＳｉx（ｘ≒０．５～１））、ニッケルシリサイド（ＮｉxＳｉ（ｘ≒０．５～２））またはコバルトシリサイド（ＣｏxＳｉ（ｘ≒０．５～２））などを用いることができる。また、ｐ型シリコン基板２の代わりに、アモルファスシリコンなどを用いる場合のように低温プロセスが必要である場合であっても、ＮｉxＳｉ（ｘ≒１～２）、ＣｏxＳｉ（ｘ≒１～２）を用いることにより、たとえば４００℃以下の低温で金属シリサイド１０を形成することが可能である。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１～実施の形態３と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態５＞
　図５に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。図５に示す構成の本実施の形態の光電変換装置は、第１の光電変換層５１と、第２の光電変換層５２と、第３の光電変換層５３とが光入射側からこの順序で積層された積層構造を有している。
　ここで、第１の光電変換層５１は、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａと、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に接するように設置されている誘電体膜である表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６とを有している。
　また、酸化シリコン膜６は、第１のアモルファスシリコン層２ａとの界面近傍に、正の固定電荷となる不純物としてのセシウム５を有している。ここで、セシウム５は、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面近傍においてイオン化して正の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６が接する第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の少なくとも一部の領域にはｎ型半導体として機能する表面反転層４が誘起される。
　また、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とは反対側の表面となる裏面には、上記の表面反転層４とは逆の導電型の第１の不純物（本実施の形態においてはｐ型不純物）を有する第１の不純物含有層としてのｐ+層１が形成されている。
　また、第２の光電変換層５２は、第２の半導体層としての第２のアモルファスシリコン層２ｂを有している。
　ここで、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面に上記の第１の不純物とは逆の導電型の第２の不純物（本実施の形態においてはｎ型不純物）を有する第２の不純物含有層としてのｎ+層３が形成されている。
　また、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面とは反対側の表面となる裏面には、上記の第２の不純物とは逆の導電型の第３の不純物（本実施の形態においてはｐ型不純物）を有する第３の不純物含有層としてのｐ+層１が形成されている。
　また、第３の光電変換層５３は、第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃを有している。
　ここで、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面には、上記の第３の不純物とは逆の導電型の第４の不純物（本実施の形態においてはｎ型不純物）を有する第４の不純物含有層としてのｎ+層３が形成されている。
　また、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面とは反対側の表面となる裏面には、上記の第４の不純物とは逆の導電型の第５の不純物（本実施の形態においてはｐ型不純物）を有する第５の不純物含有層としてのｐ+層１が形成されている。
　そして、上記の第１の光電変換層５１の光入射側の表面とは反対側の裏面に形成されたｐ+層１と、上記の第２の光電変換層５２の光入射側の表面に形成されたｎ+層３とが接合されている。また、上記の第２の光電変換層５２の光入射側の表面とは反対側の裏面に形成されたｐ+層１と、上記の第３の光電変換層５３の光入射側の表面に形成されたｎ+層３とが接合されている。これらの接合によって、第１の光電変換層５１、第２の光電変換層５２および第３の光電変換層５３が光入射側からこの順序で積層された積層構造を構成している。
　また、上記の積層構造の第１の光電変換層５１の第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の一部に接するように表面電極としての透明導電膜９が形成されているとともに、上記の積層構造の第３の光電変換層５３の第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面のｐ+層１に接するようにたとえばアルミニウムなどからなる裏面電極７が形成されている。ここで、透明導電膜９は、酸化シリコン膜６に形成された開口部を通して第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面と接している。
　なお、透明導電膜９と第１のアモルファスシリコン層２ａとの大部分の接触部においてはショットキバリアにより導通を図ることが困難であり、光電変換装置で生成したキャリアを取り出すのは難しい。しかしながら、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に接触する透明導電膜９の端部であるエッジ部１１は表面反転層４と接触し、エッジ部１１においてはショットキバリア変調効果によりショットキバリアが低減して接触抵抗が低くなりオーミック接続が可能となるため、光電変換装置で生成したキャリアをより容易に外部に取り出すことが可能になる。
　以下、図５に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、裏面電極７の表面上に第３の光電変換層５３を形成する。ここで、第３の光電変換層５３は、たとえばＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法などによって、裏面電極７の表面上に、ｐ型不純物をドープさせたｐ型アモルファスシリコン膜を形成してｐ+層１を形成した後に、ｐ型不純物のドープを停止してノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第３のアモルファスシリコン層２ｃを形成し、さらにはｎ型不純物をドープさせたｎ型アモルファスシリコン膜を形成してｎ+層３を形成することによって形成することができる。
　また、ｐ型不純物のドープによるｐ型アモルファスシリコン膜の形成は、たとえば、ｐ型不純物を含むドーピングガスをアモルファスシリコン膜の原料ガスに混入した状態でアモルファスシリコン膜を成膜することによって行なうことができる。なお、ｐ型不純物としては、たとえば、ボロン、インジウムまたはアルミニウムなどを用いることができる。
　また、ｎ型不純物のドープによるｎ型アモルファスシリコン膜の形成は、たとえば、ｎ型不純物を含むドーピングガスをアモルファスシリコン膜の原料ガスに混入した状態でアモルファスシリコン膜を成膜することによって行なうことができる。なお、ｎ型不純物としては、たとえば、リン、砒素またはアンチモンなどを用いることができる。
　なお、第３の光電変換層５３として、ｎ－ｉ－ｐ構造のアモルファスシリコンを用いたが、表面にｎ+層を形成したｐ型の単結晶または多結晶シリコンを用いてもよい。この場合には、変換効率がさらに向上する。
　次に、第３の光電変換層５３の表面上に第２の光電変換層５２を形成する。ここで、第２の光電変換層５２も、第３の光電変換層５３と同様に、たとえばＣＶＤ法などによって、第３の光電変換層５３の表面上に、ｐ型不純物をドープさせたｐ型アモルファスシリコン膜を形成してｐ+層１を形成した後に、ｐ型不純物のドープを停止してノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第２のアモルファスシリコン層２ｂを形成し、さらにはｎ型不純物をドープさせたｎ型アモルファスシリコン膜を形成してｎ+層３を形成することによって形成することができる。
　次に、第２の光電変換層５２の表面上に第１の光電変換層５１を形成する。ここで、第１の光電変換層５１は、たとえば以下のようにして形成することができる。まず、ＣＶＤ法などによって、第２の光電変換層５２の表面上に、ｐ型不純物をドープさせたｐ型アモルファスシリコン膜を形成してｐ+層１を形成した後に、ｐ型不純物のドープを停止してノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第１のアモルファスシリコン層２ａを形成する。その後、第１のアモルファスシリコン層２ａの表面上にセシウム５を含む酸化シリコン膜６を形成することによって、第１の光電変換層５１を形成することができる。
　ここで、セシウム５を含む酸化シリコン膜６は、たとえばＣＶＤ法において、酸化シリコンの原料とともにセシウム蒸気などのセシウムを含むガスを導入することにより形成することができる。また、セシウム５は、たとえば、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面上に形成された酸化シリコン膜６にセシウムイオンをイオン注入することによって、酸化シリコン膜６にイオン化したセシウム５を含有させることができる。また、アモルファスシリコン層２ａの表面に、たとえば塩化セシウム水溶液または水酸化セシウム水溶液などのセシウムを含有する溶液を塗布し、乾燥した後、たとえばＣＶＤ法などによって酸化シリコン膜６を形成することにより、アモルファスシリコン層２ａと酸化シリコン膜６との界面付近にセシウム５を配置することができる。
　最後に、第１の光電変換層５１の光入射側の表面上に透明導電膜９を形成することによって、図５に示す構成の本実施の形態の光電変換装置が作製される。ここで、透明導電膜９は、たとえば、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の少なくとも一部が露出するように酸化シリコン膜６の一部に開口部を設け、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどからなる透明導電膜９をその上から覆うように、スパッタリングまたは蒸着等することによって形成することができる。
　以上のようにして作製した上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６と第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とが接しており、酸化シリコン膜６の第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面でイオン化したセシウムによって、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、固定電荷を含む第二層と半導体表面との間に固定電荷を含まない第一層が設置された構成の特許文献１に記載の太陽電池と比べて表面反転層４に高密度に負電荷が誘起されやすく、ｎ型半導体としての機能が高められ、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面におけるキャリアの再結合が抑制されることなどにより、光電変換効率などの光電変換装置の特性が向上する。
　また、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に短波長の光の吸収源となるｎ+層の代わりに、ｎ型半導体として機能する表面反転層４を設けることによって、短波長の光の吸収がｎ+層と比べて抑えられるため、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６と第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面におけるセシウムの偏析量によって表面反転層４に誘起される負電荷の密度を制御することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面における界面準位を表面反転層４に誘起される負電荷で終端することにより、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、本実施の形態の光電変換装置のように、表面電極と接する半導体層にアモルファスシリコンを用いている場合には、不純物の活性化率が低くなるため、表面電極と接する半導体層に高濃度の不純物ドープ層を形成することは難しいが、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６中のイオン化したセシウムによって第１のアモルファスシリコン層２ａの表面に表面反転層４を形成することができ、表面反転層４と透明導電膜９とを接触させることができるため、高濃度の不純物ドープ層を形成する必要がない。
　また、上記においては、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層としてそれぞれアモルファスシリコンを用いたが、これには限定されず、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層としては、たとえば結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンまたはシリコン以外の他の種類の半導体などの半導体層をそれぞれ用いてもよい。なお、結晶シリコンには、単結晶シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンと多結晶シリコンとの混合体などが含まれる。
　また、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層にそれぞれ結晶シリコンを用いた場合には、第１の光電変換層５１と第２の光電変換層５２と第３の光電変換層５３との積層構造は、たとえば、以下のようにして作製することができる。まず、結晶シリコンの一方の表面にｐ型不純物を拡散させてｐ+層１を形成し、結晶シリコンの他方の表面にｎ型不純物を拡散させてｎ+層３を形成したシリコン基板（両面ドープシリコン基板）を２枚作製するとともに、結晶シリコンの一方の表面のみにｐ型不純物を拡散させてｐ+層１を形成し、結晶シリコンの他方の表面にはｎ型不純物を拡散させずにｎ+層３を形成しなかったシリコン基板（片面ドープシリコン基板）を１枚作製する。そして、片面ドープシリコン基板のｐ+層１に１枚の両面ドープシリコン基板のｎ+層３を貼り合わせるとともに、当該両面ドープシリコン基板のｐ+層１に他の両面ドープシリコン基板のｎ+層３を貼り合わせることによって、上記の積層構造を作製することができる。
　その後、露出している片面ドープシリコン基板の表面にセシウム５を配置した後、たとえば、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＲＴＯ（Rapid　Thermal　Oxidation：急速熱酸化）法、またはプラズマ酸化法などによって露出している片面ドープシリコン基板の表面の一部に酸化シリコン膜６を形成する。続いて、たとえば、スパッタ法、ＣＶＤ法またはゾルゲル法などを用いることによって、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどからなる透明導電膜９を形成し、当該透明導電膜９とは逆側の上記積層構造の裏面のｐ型層に接して裏面電極７を形成することによって本実施の形態の光電変換装置を作製することができる。なお、セシウム５は、酸化シリコン膜６を形成した後、酸化シリコン膜６中にセシウムイオンをイオン注入し、その後アニールすることによって、酸化シリコン膜６と片面ドープシリコン基板の界面に偏析させてもよい。
　このように、酸化シリコン膜６のアニールによって酸化シリコン膜６と第１の半導体層との界面近傍にイオン化したセシウム５を偏析させる場合、表面反転層４における最適な電子の密度を得るためのセシウムイオン注入量のマージンが広いため、安定した品質で高特性の光電変換装置を提供することができる。また、所望の膜厚よりも厚い酸化シリコン膜６を形成した後、酸化シリコン膜６中にセシウムイオンをイオン注入し、続いてアニールすることによってセシウムを酸化シリコン膜６と片面ドープシリコン基板との界面に偏析させ、その後、フッ酸水溶液などでの処理または反応性イオンエッチングなどを行なうことによって、酸化シリコン膜６が所望の膜厚になるまで薄膜化してもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。また、光入射側に近い第２の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上であることがより好ましい。さらには、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であり、かつ光入射側に近い第２の半導体層のバンドギャップが光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上である（第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップ）ことがさらに好ましい。このような光入射側から短波長の光から長波長の光を順次吸収できるような積層構造とすることによって、本実施の形態の光電変換装置に入射した光の吸収量が大きくなるため、光電変換効率などの本実施の形態の光電変換装置の特性が向上する傾向にある。
　なお、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスの炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用い、第２の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第３の半導体層に微結晶シリコンを用いる構成が挙げられる。
　また、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の他の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスの炭化ケイ素を用い、第２の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第３の半導体層にアモルファスのシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を用いる構成が挙げられる。
　また、第１の半導体層の厚さは、第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第１の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、第２の半導体層の厚さは、第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第２の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、第３の半導体層の厚さは、第３の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第３の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、上記においては、表面誘電体膜として酸化シリコン膜６を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、表面誘電体膜としては、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いることが好ましい。たとえば太陽光の大部分は３００ｎｍ以上の波長を有する光から構成されているため、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である表面誘電体膜を用いて太陽光を入射させた場合には、３００ｎｍ以上の波長を有する太陽光が誘電体膜で吸収されるのが抑制され、変換ロスが少なくなるため、光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記においては、正の固定電荷となる不純物としてセシウム５を用いた場合について説明したが、これには限定されず、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、ｐ型とｎ型の導電型が入れ替わっていてもよい。この場合には、セシウムのような正の固定電荷となる不純物の代わりに、負の固定電荷となる不純物を用いることができる。負の固定電荷となる不純物としては、たとえば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　なお、正の固定電荷となる不純物および負の固定電荷となる不純物はそれぞれ酸化物の状態で含まれていてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、上記の不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａと表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６との界面から、この界面に対して垂直な方向に第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａ側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本発明の光電変換装置においては、表面誘電体膜が、第１の半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有していればよいが、この不純物の少なくとも一部が、第１の半導体層と表面誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　また、上記においては、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の酸化シリコン膜６を反射防止膜として機能させてもよく、酸化シリコン膜６の表面にテクスチャ構造および／またはモスアイ構造などを形成してもよいことは言うまでもない。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の３層を積層した積層構造を有する場合について説明したが、３層に限定されるものではないことは言うまでもない。
　また、上述したように、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｎ型とｐ型の導電型を入れ替えてもよい。なお、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においてｎ型とｐ型の導電型を入れ替えた場合には、正と負の電荷の極性も入れ替わることになる。
　また、本実施の形態の光電変換装置のように、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層にそれぞれアモルファスシリコンを用いる場合には、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層はそれぞれ光入射側の表面にｐ+層を有していることが好ましい。これは次のような理由による。光照射時のキャリア生成は、半導体層の中でも光入射側で多く起こるため、半導体層の光入射側の表面にｐ+層を設けることによって、電子に比べてライフタイムの短い正孔がｐ+層に到達するまでの移動距離を小さくすることができる。したがって、正孔の再結合を抑制することによって、変換効率を向上させることができる。
　上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、透明導電膜９として、たとえば、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯからなる層の単層または複数層の積層体を用いることができる。
　なお、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、透明導電膜９に代えて、金属電極を用いてもよい。しかしながら、第１の半導体層に接する電極として金属電極を用いる場合には、光入射を考慮して、第１の半導体層の表面の一部のみに形成されていることが好ましい。
　＜実施の形態６＞
　図６に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図６に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１の光電変換層５１の第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の一部にｎ+層３が形成されており、ｎ+層３に透明導電膜９が接するようにして形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成とすることによって、実施の形態５の構成の光電変換装置と比べて、透明導電膜９の接触抵抗を低減することができるため、光電変換装置の光電変換効率などの特性を向上させることが可能になる。
　また、本実施の形態の光電変換装置の酸化シリコン膜６においては、正の固定電荷となるイオン化されたセシウム５が第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面近傍に配置されているため、酸化シリコン膜６と接するｎ+層３の領域に負電荷が誘起されて蓄積層１３が形成される。この蓄積層１３と透明導電膜９との接触によっても透明導電膜９の接触抵抗を低減することができる。なお、上記および下記のいずれの実施の形態の光電変換装置の構成においても、負の電荷が誘起される反転層とｎ+層との重複領域、および正の電荷が誘起される反転層とｐ+層との重複領域はいずれも蓄積層となりうることは言うまでもない。
　また、ｎ+層３は、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に、ｎ+層３の形成箇所に対応する箇所に開口部を有するマスクを設置した後にｎ型不純物をこの開口部から拡散させることによって形成することができる。なお、ｎ型不純物の拡散は、たとえば、ＰＯＣｌ3などのｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散により行なうことができる。また、たとえば、上記の開口部へのイオン注入またはイオンドーピングによって、リン、砒素またはアンチモンなどのｎ型不純物をドーピングすることによってｎ+層３を形成することもできる。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態５と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態７＞
　図７に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図７に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１の光電変換層５１の第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の一部に金属シリサイド１０が形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成とすることによって、金属シリサイド１０は、金属のように低抵抗であるために金属シリサイド１０によって低抵抗の櫛形状の電極を形成することができ、また透明導電膜による光の吸収を抑制することができることから、実施の形態５の光電変換装置と比べて、光電変換装置の光電変換効率などの特性を向上させることが可能になる。
　なお、金属シリサイド１０は、たとえば従来から公知の自己整合シリサイド化（SALICIDE）プロセスを用いることによって形成することができる。ＳＡＬＩＣＩＤＥプロセスを用いることにより、電極加工用のマスクを不要とし、容易に電極を形成することが可能となる。
　また、金属シリサイド１０としては、少なくとも１種の任意の金属とシリコンとの化合物からなるものであれば特には限定されず用いることができ、シリコンと化合する金属としては、たとえば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｅｒ、ＹｂまたはＰｔなどが挙げられる。なかでも、シリコンと化合する金属としては、低温で形成可能なニッケルシリサイド（ＮｉxＳｉ（ｘ≒０．５～２））またはコバルトシリサイド（ＣｏxＳｉ（ｘ≒０．５～２））などを用いることができる。
　また、本実施の形態の光電変換装置においては、金属シリサイド１０に接する透明導電膜等を用いて配線層を形成しても良い。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態５と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態８＞
　図８に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図８に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１の光電変換層５１の第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の一部に金属シリサイド１０が形成されており、金属シリサイド１０と第１のアモルファスシリコン層２ａとの間の領域にｎ型不純物が偏析することによって形成されたｎ+層３が形成されている点に特徴がある。
　本実施の形態のような構成においても、実施の形態７の構成の光電変換装置と比べて、金属シリサイド１０と第１のアモルファスシリコン層２ａとの間の整流特性を改善することができ、また金属シリサイド１０と表面反転層４と間の抵抗を下げることができるため、光電変換装置の光電変換効率などの特性を向上させることが可能になる。
　また、本実施の形態のような構成とすることによって、実施の形態７の構成の光電変換装置と比べて、透明導電膜９の接触抵抗をさらに低減することができるため、光電変換装置の光電変換効率などの特性をさらに向上させることが可能になる。
　また、本実施の形態の光電変換装置においては、金属シリサイド１０と接する透明導電膜を形成しても良い。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態５～７と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態９＞
　図９に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図９に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第３の光電変換層５３の第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面に接するように、表面誘電体膜４が有する正の固定電荷となるセシウム５とは逆の極性の負の固定電荷となる不純物５０を有する裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０が形成されている点に特徴がある。
　ここで、裏面誘電体膜に含まれる負の固定電荷となる不純物は、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面との界面近傍においてイオン化等して負の固定電荷となっているため、裏面誘電体膜が接する第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面の少なくとも一部の領域にはｐ型半導体として機能する裏面反転層４０が誘起される。
　上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、裏面電極７として透明導電膜などの透明電極を用いて、第１の光電変換層５１側からだけでなく第３の光電変換層５３側からも光を入射させたときに、第３の光電変換層のｐ+層１による短波長の光の吸収を抑制することができるため、光電変換装置の光電変換効率などの特性を向上させることが可能になる。
　なお、裏面誘電体膜としては、酸化シリコン膜６０を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０に含まれる不純物５０が最も多く存在する箇所は、第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃと裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０との界面から、この界面に対して垂直な方向に第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃ側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本発明の光電変換装置においては、裏面誘電体膜が、第３の半導体層との界面近傍に、表面誘電体膜に含まれる正または負の固定電荷となる不純物と逆の極性の固定電荷となる不純物を有していることが好ましいが、この不純物の少なくとも一部が、第３の半導体層と裏面誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に第３の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態５と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態１０＞
　図１０に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な斜視図を示す。ここで、図１０に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の半導体層としてのｐ型シリコン基板２の光入射側の表面には凹凸１５が形成されており、凹凸１５が形成されているｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上には表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６が設置されている。また、半導体層としてのｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の一部にはｎ+層３が形成されている。
　また、酸化シリコン膜６は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面近傍において、正の固定電荷となる不純物としてのセシウム（図示せず）を有しており、セシウムはｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面近傍においてイオン化して正の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６が接するｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の少なくとも一部の領域にはｎ+層３と同様にｎ型半導体として機能する表面反転層４が誘起される。
　また、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とは反対側の表面となる裏面の一部にはｐ+層１が形成されているとともに、ｐ型シリコン基板２の裏面上には酸化シリコン膜２６が設置されている。また、ｐ型シリコン基板２の裏面上には酸化シリコン膜２６を介して裏面電極７が形成されており、裏面電極７は酸化シリコン膜２６に形成された開口部を通してｐ+層１の裏面の一部に接するように形成されている。
　また、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上には酸化シリコン膜６を介して表面電極としての金属電極８が形成されており、金属電極８は酸化シリコン膜６に形成された開口部を通してｎ+層３の表面の一部に接するように形成されている。
　以下、図１０に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に凹凸１５を形成する。ここで、凹凸１５の形成は、たとえば、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液を用いたウエットエッチングによりｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にテクスチャ構造を形成することにより行なうことができる。
　また、凹凸１５の形成は、たとえば、レーザ光の照射、ＲＩＥ（Reactive　Ion　Etching）またはプラズマ照射などによってｐ型シリコン基板２の光入射側の表面の一部を除去することによっても行なうことができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上に酸化シリコン膜６を形成するとともに、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とは反対側の裏面上に酸化シリコン膜２６を形成する。ここで、ｐ型シリコン基板２が単結晶シリコンからなる場合には、たとえば９５０℃以上の温度で熱酸化することによりｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に酸化シリコン膜６を形成するとともに、ｐ型シリコン基板２の裏面に酸化シリコン膜２６を形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の裏面にｐ+層１を形成する。ここで、ｐ+層１の形成は、たとえば、ｐ型シリコン基板２の裏面にｐ+層１の形成箇所に対応する箇所に開口部を設けたマスクを設置し、その開口部からｐ型不純物を拡散させることなどによって行なうことができる。また、ｐ型不純物の拡散は、たとえばＢＢｒ3などのｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散により行なうことができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ+層３を形成する。ここで、ｎ+層３の形成は、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面にｎ型不純物を拡散させることによって行なうことができる。また、ｎ型不純物の拡散は、たとえば、ｎ+層３の形成箇所に対応する箇所の酸化シリコン膜６の一部に開口部を設け、その開口部からＰＯＣｌ3などのｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散により行なうことができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に形成された酸化シリコン膜６にセシウム５を含有させる。ここで、セシウム５は、たとえば、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面上に形成された酸化シリコン膜６にセシウムイオンをイオン注入することによって、酸化シリコン膜６にイオン化したセシウム５を含有させることができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２のアニールを行なう。ここで、ｐ型シリコン基板２のアニールは、たとえば上記のセシウムイオン注入後のｐ型シリコン基板２をたとえば８００℃～１０００℃の温度でアニールすることにより行なうことができる。これにより、酸化シリコン膜６中のイオン化したセシウム５をｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面に偏析させることができるため、酸化シリコン膜６が接するｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　次に、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に金属電極８を形成する。ここで、金属電極８は、たとえば、金属電極８に接触させるｎ+層３の表面を露出させる箇所に酸化シリコン膜６に開口部を設け、マスクなどを用いて金属を所定の形状に蒸着すること等によって形成することができる。
　次に、ｐ型シリコン基板２の裏面に裏面電極７を形成する。ここで、裏面電極７は、たとえば、裏面電極７に接触させるｐ+層１の表面を露出させる箇所に酸化シリコン膜６に開口部を設け、マスクなどを用いて金属を蒸着すること等によって形成することができる。
　最後に、上記の金属電極８および裏面電極７の形成後のｐ型シリコン基板２のアニールを行なうことによって、上記の構成を有する本実施の形態の光電変換装置の一例が作製される。ここで、ｐ型シリコン基板２のアニールは、たとえば３５０℃～５００℃の温度の水素雰囲気にｐ型シリコン基板２を曝すことによって行なうことができる。
　以上のようにして作製した上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とが接しており、酸化シリコン膜６のｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面でイオン化したセシウムによって、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、固定電荷を含む第二層と半導体表面との間に固定電荷を含まない第一層が設置された構成の特許文献１に記載の太陽電池と比べて表面反転層４に高密度に負電荷が誘起されやすく、ｎ型半導体としての機能が高められ、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面におけるキャリアの再結合が抑制されることなどにより、光電変換効率などの光電変換装置の特性が向上する。
　また、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に短波長の光の吸収源となるｎ+層３の代わりに、ｎ型半導体として機能する表面反転層４を設けることによって、短波長の光の吸収がｎ+層３と比べて抑えられるため、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、酸化シリコン膜６中に固定電荷を配置することにより、ｎ+層３を形成する場合に比べてビルトインポテンシャルが増大するため、ｐ型シリコン基板２の内部電界が大きくなる。この大きい内部電界によりキャリア伝導は拡散成分よりもドリフト成分の方が支配的となり、キャリアの移動速度が増大し、キャリアの再結合が抑制される。これにより、キャリアの収集効率を向上させることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２の光入射側の表面との界面におけるセシウムの偏析量によって表面反転層４に誘起される負電荷の密度を制御することができる。
　特に、本実施の形態のように、酸化シリコン膜６へのセシウムイオン注入とアニールによって酸化シリコン膜６とｐ型シリコン基板２との界面にセシウムを偏析させる場合、表面反転層４における最適な負電荷の密度を得るためのセシウムイオン注入量のマージンが広いため、安定した品質で高特性の光電変換装置を提供することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面における界面準位を表面反転層４に誘起される負電荷で終端することにより、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　さらに、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に形成された凹凸１５と、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とは反対側の裏面に形成された裏面電極７とによって、ｐ型シリコン基板２の内部における光閉じ込め効果を得ることもできる。
　本実施の形態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、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態１１＞
　図１１に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な斜視図を示す。ここで、図１１に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の裏面に裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０が設置されており、酸化シリコン膜６０はｐ型シリコン基板２の裏面との界面近傍にｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面誘電体膜として設置された酸化シリコン膜６に含まれるセシウムとは異なる極性の負の固定電荷となる不純物（図示せず）を有している点に特徴がある。
　ここで、酸化シリコン膜６０は、ｐ型シリコン基板２の裏面との界面近傍において、負の固定電荷となる不純物を有しており、負の固定電荷となる不純物はｐ型シリコン基板２の裏面との界面近傍においてイオン化等して負の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６０が接するｐ型シリコン基板２の裏面の少なくとも一部の領域にはｐ+層１と同様にｐ型半導体として機能する裏面反転層４０が誘起される。
　上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面に表面反転層４が形成されているだけでなく、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面と反対側の裏面に裏面反転層４０が形成されており、ｐ型シリコン基板２の光入射側の表面とその反対側の裏面においてそれぞれキャリアの再結合を抑制することができるため、実施の形態１０の光電変換装置と比べて、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、実施の形態１０の光電変換装置と比較して、ｐ+層１による光の吸収を抑制することができる。
　なお、裏面誘電体膜としては、酸化シリコン膜６０を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０中に負の固定電荷となる不純物を含有させる方法は、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６と同様の方法を用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０に含まれる不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層としてのｐ型シリコン基板２と裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０との界面から、この界面に対して垂直な方向にｐ型シリコン基板２側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜６０側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本発明の光電変換装置においては、裏面誘電体膜が、半導体層との界面近傍に、表面誘電体膜に含まれる正または負の固定電荷となる不純物と逆の極性の固定電荷となる不純物を有していることが好ましいが、この不純物の少なくとも一部が、半導体層と裏面誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態１０と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態１２＞
　図１２に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。図１２に示す構成の本実施の形態の光電変換装置は、第１の半導体層としての薄膜シリコン層１２ａと、薄膜シリコン層１２ａの光入射側の表面に接合された第１の誘電体膜としての酸化シリコン膜６ａと、薄膜シリコン層１２ａの光入射側の表面とは反対側の裏面に接合された第２の誘電体膜としての酸化シリコン膜６ｂと、酸化シリコン膜６ｂの裏面に接合された第２の半導体層としての薄膜シリコン層１２ｂとの積層構造を含む構成を有している。また、（正の固定電荷を含む酸化シリコン膜）／（薄膜シリコン層）／（負の固定電荷を含む酸化シリコン膜）の周期構造を有していてもよい。
　また、酸化シリコン膜６ａは、薄膜シリコン層１２ａとの界面近傍に、正の固定電荷となる不純物２０を有している。ここで、酸化シリコン膜６ａにおいて、正の固定電荷となる不純物２０はイオン化等することによって正の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６ａが接する薄膜シリコン層１２ａの光入射側の表面の少なくとも一部の領域には負の電荷が誘起してｎ型半導体として機能する第１の反転層４ａが誘起される。
　また、酸化シリコン膜６ｂは、薄膜シリコン層１２ａとの界面近傍および薄膜シリコン層１２ｂとの界面近傍に、負の固定電荷となる不純物２１を有している。ここで、酸化シリコン膜６ｂにおいて、負の固定電荷となる不純物２１はイオン化等することによって負の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６ｂが接する薄膜シリコン層１２ａの裏面の少なくとも一部の領域には正の電荷が誘起してｐ型半導体として機能する第２の反転層４ｂが誘起され、酸化シリコン膜６ｂが接する薄膜シリコン層１２ｂの光入射側の表面の少なくとも一部の領域には正の電荷が誘起してｐ型半導体として機能する第３の反転層４ｃが誘起される。
　さらに、薄膜シリコン層１２ｂの裏面には、上記構成の他の積層構造が接合され、この接合されている積層構造の最外層には、薄膜シリコン層１２ｂの裏面との界面近傍において正の固定電荷となる不純物２０を含む酸化シリコン膜６ｃが配置されており、酸化シリコン膜６ｃにおいて不純物２０は正の固定電荷となっている。これにより、薄膜シリコン層１２ｂの裏面には負の電荷が誘起してｎ型半導体として機能する第４の反転層４ｄが誘起される。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、各半導体層と各半導体層の両面にそれぞれ形成された反転層によってｐ－ｉ－ｎ構造の光電変換層が形成され、この光電変換層が順次積層された構成となっている。
　なお、上記において、正の固定電荷または負の固定電荷は少なくとも界面近傍に存在していればよいため、酸化シリコン膜中に存在していてもよい。
　さらに、上記構成の積層構造の一方の側面には第１導電型半導体層としてのｎ型半導体層１７が設置されており、上記構成の積層構造の他方の側面には第２導電型半導体層としてのｐ型半導体層１６が設置されており、ｎ型半導体層１７およびｐ型半導体層１６にはそれぞれ図示しない電極が設置されている。
　上記構成の本実施の形態の光電変換装置に光が入射することによって、薄膜シリコン層１２ａで生成したキャリアのうち、電子は正の固定電荷となる不純物２０を有する酸化シリコン膜６ａ側に移動し、酸化シリコン膜６ａおよびｎ型半導体層１７を通って、ｎ型半導体層１７に設置された電極から取り出される。一方、薄膜シリコン層１２ａで生成したキャリアのうち、正孔は負の固定電荷となる不純物２１を有する酸化シリコン膜６ｂ側に移動し、酸化シリコン膜６ｂおよびｐ型半導体層１６を通って、ｐ型半導体層１６に設置された電極から取り出される。
　同様に、上記構成の本実施の形態の光電変換装置に光が入射することによって、薄膜シリコン層１２ｂで生成したキャリアのうち、電子は正の固定電荷となる不純物２０を有する酸化シリコン膜６ｃ側に移動し、酸化シリコン膜６ｃおよびｎ型半導体層１７を通って、ｎ型半導体層１７に設置された電極から取り出される。一方、薄膜シリコン層１２ｂで生成したキャリアのうち、正孔は負の固定電荷となる不純物２１を有する酸化シリコン膜６ｂ側に移動し、酸化シリコン膜６ｂおよびｐ型半導体層１６を通って、ｐ型半導体層１６に設置された電極から取り出される。
　以上のような機構によるキャリアの取り出しが、本実施の形態の光電変換装置を構成する積層構造の各半導体層および各誘電体膜で行なわれることによって、本実施の形態の光電変換装置からキャリアを外部に取り出すことができる。
　以下、図１２に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、基板の表面上に、上記の積層構造が３周期繰り返された積層構造体を形成する。
　ここで、積層構造体は、たとえばＣＶＤ法などを用いて、たとえばガラス基板などの所定の基板の表面上に、負の固定電荷となる不純物を含む酸化シリコン膜、薄膜シリコン層、正の固定電荷となる不純物を含む酸化シリコン膜および薄膜シリコン層をこの順序で順次積層していくことによって形成することができる。
　なお、酸化シリコン膜中に正の固定電荷となる不純物または負の固定電荷となる不純物を導入する方法としては、たとえば、ＣＶＤ法などによって薄膜シリコン層を形成した後に、正の固定電荷となる不純物のイオンまたは負の固定電荷となる不純物のイオンをイオン注入することなどによって行なうことができる。また、薄膜シリコン層に、たとえば水酸化セシウム水溶液、塩化セシウム水溶液または水酸化アルミニウム水溶液などの正または負の固定電荷となる不純物を含む水溶液を塗布して乾燥した後に、ＣＶＤ法にて酸化シリコン膜を形成することによって、セシウムまたはアルミニウムなどの正または負の固定電荷となる不純物を含む酸化シリコン膜を形成することができる。また、イオン注入などを用いて正の固定電荷となる不純物を含ませた酸化シリコン膜を表面に形成した薄膜シリコン層を貼り合わせることによって形成することもできる。たとえば、単結晶シリコン基板の表面に熱酸化等によって酸化シリコン膜を形成した後、酸化シリコン膜中に固定電荷となる不純物をイオン注入等によって導入しアニールする。次に、スマートカット法等を用いることによって、単結晶シリコン基板の表面を剥離し、ガラス基板等に順次積層することもできる。
　次に、上記の積層構造体の一部を除去して基板の表面の一部を露出させる。ここで、上記の積層構造体の除去は、たとえばエッチングなどによって行なうことができる。
　次に、たとえば図１３の模式的断面図に示すように、上記の積層構造体の除去部分にｎ型半導体層１７およびｐ型半導体層１６をそれぞれ堆積させる。ここで、ｎ型半導体層１７およびｐ型半導体層１６はそれぞれ、たとえばＣＶＤ法などによって堆積させることができる。
　その後、たとえば図１３に示すように、ｎ型半導体層１７の表面上にｎ型用電極１８を形成するとともに、ｐ型半導体層１６の表面上にｐ型用電極１９を形成する。ここで、ｎ型用電極１８およびｐ型用電極１９はそれぞれ、たとえば、ｎ型用電極１８に用いられる金属およびｐ型用電極１９に用いられる金属をそれぞれ蒸着させることなどによって形成することができる。
　最後に、たとえば図１３に示す破線に沿ってｎ型半導体層１７およびｐ型半導体層１６をそれぞれ切断することによって、図１２に示す構成の本実施の形態の光電変換装置を作製することができる。また、ｎ型半導体層１７およびｐ型半導体層１６を切断せずに、適切に配線を形成してもよい。
　以上のようにして作製した上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６ａが薄膜シリコン層１２ａとが接しており、酸化シリコン膜６ｂが薄膜シリコン層１２ａと薄膜シリコン層１２ｂの双方と接している。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、固定電荷を含む第二層と半導体表面との間に固定電荷を含まない第一層が設置された構成の特許文献１に記載の太陽電池と比べて、第１の反転層４ａ、第２の反転層４ｂ、第３の反転層４ｃおよび第４の反転層４ｄなどの反転層に正または負の電荷が高密度に誘起されやすくなり、ｎ型半導体またはｐ型半導体としての機能が高められるため、各半導体層の表面におけるキャリアの再結合が抑制されることなどにより、光電変換効率などの光電変換装置の特性が向上する。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、薄膜シリコン層１２ａおよび薄膜シリコン層１２ｂなどの半導体層の光入射側の表面に短波長の光の吸収源となるｎ+層またはｐ+層の代わりに、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する反転層を設けることによって、短波長の光の吸収がｎ+層またはｐ+層と比べて抑えられるため、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜などの誘電体膜と薄膜シリコン層などの半導体層との界面における正または負の固定電荷となる不純物の偏析量によって反転層に誘起される正電荷または負電荷の密度を制御することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、薄膜シリコン層１２ａの光入射側の表面における界面準位を第１の反転層４ａに誘起される負電荷で終端することにより、薄膜シリコン層１２ａの光入射側の表面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、上記においては、第１の半導体層および第２の半導体層にそれぞれ薄膜シリコン層を用いたが、その薄膜シリコン層は、たとえば結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンのいずれから構成されていてもよく、シリコン以外の他の種類の半導体から構成されていてもよい。なお、結晶シリコンには、単結晶シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンと多結晶シリコンとの混合体などが含まれる。
　また、上記積層構造の各半導体層ごとに材質が異なっていてもよい。たとえば、光入射側から、アモルファスシリコン、多結晶シリコンおよび単結晶シリコンをこの順序で有する構成としてもよい。
　また、各半導体層にそれぞれ結晶シリコンを用いた場合には、上記の積層構造は、たとえば、上記の誘電体膜が形成された結晶シリコン同士を貼り合わせることなどによって作製することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、光入射側に近い半導体層のバンドギャップが、その半導体層よりも光入射側から遠い半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。このような光入射側から短波長の光から長波長の光を順次吸収できるような半導体層の積層構造とすることによって、本実施の形態の光電変換装置に入射した光の吸収量が大きくなるため、光電変換効率などの本実施の形態の光電変換装置の特性が向上する傾向にある。
　このようなバンドギャップの関係となる半導体層の積層構造としては、たとえば、光入射側から、アモルファスの炭化ケイ素、アモルファスシリコンおよび微結晶シリコンが積層された構造、ならびに光入射側から、アモルファスの炭化ケイ素、アモルファスシリコンおよびアモルファスのシリコンゲルマニウムが積層された構造を挙げることができる。
　上記積層構造を構成する少なくとも１層の半導体層の厚さは、当該半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、上記においては、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜などの上記積層構造を構成する誘電体膜に酸化シリコン膜を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることもできる。
　また、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜などの上記積層構造を構成する誘電体膜としては、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いることが好ましい。たとえば太陽光の大部分は３００ｎｍ以上の波長を有する光から構成されているため、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いて太陽光を入射させた場合には、３００ｎｍ以上の波長を有する太陽光が誘電体膜で吸収されるのが抑制され、変換ロスが少なくなるため、光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記においては、正の固定電荷となる不純物としては、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　負の固定電荷となる不純物としては、たとえば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、ｐ型とｎ型の導電型を入れ替えるとともに、固定電荷の極性を入れ替えてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、上記の不純物が最も多く存在する箇所は、半導体層と誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、各誘電体膜中における正または負の固定電荷となる不純物の少なくとも一部が、半導体層と誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、薄膜シリコン層１２ａの光入射側の酸化シリコン膜６ａを反射防止膜として機能させてもよく、酸化シリコン膜６ａの表面にテクスチャ構造および／またはモスアイ構造などを形成してもよいことは言うまでもない。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置における半導体層の数および誘電体膜の数は上記の構成に限定されるものではないことは言うまでもない。
　また、上述したように、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｎ型とｐ型の導電型を入れ替えてもよい。なお、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においてｎ型とｐ型の導電型を入れ替えた場合には、正と負の電荷の極性も入れ替わることになる。
　＜実施の形態１３＞
　図２７に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。図２７に示す構成の本実施の形態の光電変換装置は、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａと、第２の半導体層としての第２のアモルファスシリコン層２ｂと、第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃとが光入射側からこの順序で積層された積層構造を有している。
　ここで、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に接するようにして誘電体膜である表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６が設置されており、酸化シリコン膜６は、第１のアモルファスシリコン層２ａとの界面近傍に、正の固定電荷となる不純物としてのイオン化したセシウム５を有している。
　また、セシウム５は、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面近傍においてイオン化して正の固定電荷となっているため、酸化シリコン膜６が接する第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面の少なくとも一部の領域には負の電荷が誘起されてｎ型半導体として機能する表面反転層４が誘起される。
　また、酸化シリコン膜６の光入射側の表面上には透明導電膜９が設置されており、透明導電膜９の光入射側の表面上には透明基板としてのガラス基板１４が設置されている。
　さらに、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とは反対側の裏面に第１導電型不純物含有層としてのｐ型層１０９が形成されており、ｐ型層１０９はｐ型半導体として機能する。
　また、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面には第２導電型不純物含有層としてのｎ型層１１０が形成されており、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面と反対側の裏面には第１導電型不純物含有層としてのｐ型層１１１が形成されている。ここで、ｎ型層１１０はｎ型半導体として機能し、ｐ型層１１１はｐ型半導体として機能する。
　また、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面には第２導電型不純物含有層としてのｎ型層１１２が形成されており、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面とは反対側の裏面には第１導電型不純物含有層としてのｐ型層１１３が形成されている。ここで、ｎ型層１１２はｎ型半導体として機能し、ｐ型層１１３はｐ型半導体として機能する。
　さらに、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面のｐ型層１１３の裏面に接するようにして裏面電極７が設置されている。
　そして、第１のアモルファスシリコン層２ａの裏面のｐ型層１０９と、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面のｎ型層１１０とが接合されている。また、第２のアモルファスシリコン層２ｂの裏面のｐ型層１１１と、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面のｎ型不純物含有層であるｎ型層１１２とが接合されている。これらの接合によって、光入射側から第１のアモルファスシリコン層２ａ、第２のアモルファスシリコン層２ｂおよび第３のアモルファスシリコン層２ｃが順次積層された積層構造が構成されている。
　以上のような構成の本実施の形態の光電変換装置に光が入射することによって発生したキャリアは、光入射側の透明導電膜９および裏面側の裏面電極７からそれぞれ外部に取り出されるが、光入射側においてキャリアは酸化シリコン膜６中をトンネル効果等によって通過して透明導電膜９から取り出される。
　以下、図２７に示す構成の本実施の形態の光電変換装置の製造方法の一例について説明する。まず、ガラス基板１４の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に透明導電膜９を形成する。ここで、透明導電膜９の形成は、たとえば、スパッタリング法、蒸着法またはゾルゲル法等を用いることによって、ガラス基板１４の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）、ＩＯ（Indium　Oxide；酸化インジウム）、ＴＯ（Tin　Oxide；酸化スズ）またはＺＯ（Zinc　Oxide；酸化亜鉛）などを形成することによって行なうことができる。
　次に、セシウム５の配置後の透明導電膜９の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に酸化シリコン膜６を形成する。ここで、酸化シリコン膜６は、たとえば、ＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic　Layer　Deposition）法または酸素を含む雰囲気に曝す方法などによって形成することができる。
　次に、酸化シリコン膜６の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に正の固定電荷となる不純物であるセシウム５を配置する。ここで、セシウム５は、たとえば、酸化シリコン膜６上に、塩化セシウム水溶液または水酸化セシウム水溶液などのセシウムを含む溶液を塗布する方法、またはセシウム蒸気に曝す方法などを用いて酸化シリコン膜６上に配置することができる。
　また、セシウム５を酸化シリコン膜６上に配置する代わりに、酸化シリコン膜６を形成する際に、たとえば、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法等に用いる酸化シリコン膜６の原料ガス中にセシウムを含有させることによって酸化シリコン膜６中にセシウムを含有させておくこともできる。
　次に、酸化シリコン膜６の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、第１のアモルファスシリコン層２ａおよびｐ型層１０９を順次積層する。ここで、これらの層は、たとえば、ＣＶＤ法などによって、ノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第１のアモルファスシリコン層２ａを形成した後に、ボロン等のｐ型不純物をドープさせたｐ型アモルファスシリコン膜を形成することによってｐ型層１０９を形成して順次積層させることができる。
　なお、ｐ型不純物のドープによるｐ型アモルファスシリコン膜の形成は、たとえば、ｐ型不純物を含むドーピングガス（たとえば、ジボラン等）をアモルファスシリコン膜の原料ガスに混入した状態でアモルファスシリコン膜を成膜することによって行なうことができる。なお、ｐ型不純物としては、たとえば、ボロン、アルミニウム、ガリウムまたはインジウムなどを用いることができる。
　次に、ｐ型層１０９の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、ｎ型層１１０、第２のアモルファスシリコン層２ｂおよびｐ型層１１１を順次積層する。ここで、これらの層は、たとえば、ＣＶＤ法などによって、ｎ型不純物を含むドーピングガス（たとえば、ホスフィンまたはアルシン等）をアモルファスシリコン膜の原料ガスに混入した状態でアモルファスシリコン膜を成膜することによってｎ型層１１０を形成した後に、ｎ型不純物のドープを停止してノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第２のアモルファスシリコン層２ｂを形成し、さらにはｐ型不純物を含むドーピングガス（たとえば、ジボラン等）をアモルファスシリコン膜の原料ガスに混入した状態でアモルファスシリコン膜を成膜することによってｐ型層１１１を形成することなどによって積層することができる。なお、ｎ型不純物としては、たとえば、リン、砒素またはアンチモンなどを用いることができる。
　次に、ｐ型層１１１の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、ｎ型層１１２、第３のアモルファスシリコン層２ｃおよびｐ型層１１３を順次積層する。ここで、これらの層は、たとえば、ＣＶＤ法などによって、ｎ型不純物をドープさせたｎ型アモルファスシリコン膜を形成してｎ型層１１２を形成した後に、ｎ型不純物のドープを停止してノンドープのアモルファスシリコン膜を形成して第３のアモルファスシリコン層２ｃを形成し、さらにはｐ型不純物をドープさせたｐ型アモルファスシリコン膜を形成してｐ型層１１３を形成することなどによって積層することができる。
　次に、ｐ型層１１３の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に裏面電極７を形成する。ここで、裏面電極７は、たとえば、ｐ型層１１３の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上にアルミニウムなどの金属を蒸着等することによって形成することができる。
　最後に、例えば２００～５００℃の水素雰囲気中でアニールしてもよい。これにより、ダングリングボンドが水素で終端され、キャリアの再結合が起こりにくくなり、光電変換効率を向上することが出来る。
　なお、本発明においては、裏面電極７上に上記とは逆の積層順序でアモルファスシリコン膜等を積層することもできる。
　以上のようにして作製した上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６と第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とが接しており、酸化シリコン膜６の第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面でイオン化したセシウム５によって、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に表面反転層４が形成される。
　したがって、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、従来の特許文献１の光電変換装置のように、半導体層の積層構造の最上部に不純物がドープされた半導体層からなる表面不純物層が設置された光電変換装置に比べて、表面不純物層における短波長の光の吸収が抑えられるため、光電変換効率などの光電変換装置の特性を向上させることができる。
　また、正の固定電荷となる不純物としてのイオン化したセシウム５を含む酸化シリコン膜６が第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に接するように設置されており、第１のアモルファスシリコン層２ａとの界面近傍に正の固定電荷となる不純物としてイオン化したセシウム５を配置させることができる。これにより、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に電子が高密度に誘起されてｎ型半導体としての機能が高い表面反転層４が形成されるため、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面における界面準位、またはｎ型若しくはｐ型不純物の準位等に起因するキャリアの再結合が抑制されることなどによって、光電変換効率などの光電変換装置の特性が向上する。
　また、従来の特許文献１の光起電力素子においては、透明導電膜とｐ型アモルファスシリコン層（またはｎ型アモルファスシリコン層）との接合付近において、キャリアの流れを妨げる方向に電位勾配が生じる。これは、アモルファスシリコン層中の不純物の活性化率が低いこと、および、金属と半導体との界面にはショットキー障壁が形成されることが主なが原因である。また、従来の特許文献１の光起電力素子においては、アモルファスシリコン層間を接続するｐｎ接合部分に全起電力を減少させる方向の起電力が生じる。これは、各ｐｎ接合部分がアモルファスシリコン層とは逆向きの発電をすること、および光起電力素子全体に電流が流れる場合にはｐｎ接合部分に順バイアス電圧がかかり、これらは従来の特許文献１の光起電力素子の全起電力とは逆方向となる。しかしながら、本発明においては、従来の特許文献１のような光起電力素子のような光電変換効率を減少させる要因はないため、光電変換装置の特性が向上する。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６と第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面におけるセシウム５の偏析量によって表面反転層４に誘起される電子の密度を制御することができる。
　特に、酸化シリコン膜６と第１のアモルファスシリコン層２ａとの界面近傍にセシウム５を偏析させる場合、表面反転層４における最適な電子の密度を得るためのセシウムイオン注入量のマージンが広いため、安定した品質で高特性の光電変換装置を提供することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面における界面準位を表面反転層４に誘起される負電荷で終端することにより、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　また、光入射側の透明導電膜９と接する半導体層にアモルファスシリコンを用いた場合には、高温プロセスを適用することは困難であるため、透明導電膜９と接する半導体層に不純物活性化率の高い高濃度不純物ドープ層を形成して、透明導電膜９と半導体層との間の接触抵抗を低くすることは難しい。しかしながら、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６中のイオン化したセシウム５によって第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面に表面反転層４を形成することができ、表面反転層４と透明導電膜９とはキャリアがトンネル効果等によって通過可能な極めて薄い酸化シリコン膜６を介して接触させることができるため、高温プロセスを用いて高濃度の不純物ドープ層を形成しなくても、透明導電膜９と第１のアモルファスシリコン層２ａとの接触抵抗を低くすることができる。
　また、上記においては、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層としてそれぞれアモルファスシリコンを用いたが、これには限定されず、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層としては、たとえば結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンまたはシリコン以外の他の種類の半導体などの半導体層をそれぞれ用いてもよい。なお、結晶シリコンには、単結晶シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンと多結晶シリコンとの混合体などが含まれる。なお、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層はそれぞれ同じ材質の半導体層から形成されていてもよく、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の少なくとも１つが異なる材質の半導体層から形成されていてもよい。
　また、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層にそれぞれ結晶シリコンを用いた場合には、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の積層構造は、たとえば、以下のようにして作製することができる。まず、結晶シリコンの一方の表面にｐ型不純物を拡散させてｐ型層を形成し、結晶シリコンの他方の表面にｎ型不純物を拡散させてｎ型層を形成したシリコン基板（両面ドープシリコン基板）を２枚作製するとともに、結晶シリコンの一方の表面のみにｐ型不純物を拡散させてｐ型層を形成し、結晶シリコンの他方の表面にはｎ型不純物を拡散させずにｎ型層を形成していないシリコン基板（片面ドープシリコン基板）を１枚作製する。そして、片面ドープシリコン基板のｐ型層に１枚の両面ドープシリコン基板のｎ型層を貼り合わせるとともに、当該両面ドープシリコン基板のｐ型層に他の両面ドープシリコン基板のｎ型層を貼り合わせることによって、上記の積層構造を作製することができる。
　その後、露出している片面ドープシリコン基板の表面にセシウム５を配置した後、たとえば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＲＴＯ（Rapid　Thermal　Oxidation：急速熱酸化）法、またはプラズマ酸化法などによって露出している片面ドープシリコン基板の表面の一部に酸化シリコン膜６を形成する。続いて、たとえば、スパッタ法、ＣＶＤ法またはゾルゲル法などを用いることによって、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどからなる透明導電膜９を形成し、当該透明導電膜９とは逆側の上記積層構造の裏面のｐ型層に接して裏面電極７を形成することによって本実施の形態の光電変換装置を作製することができる。なお、セシウム５は、酸化シリコン膜６を形成した後、酸化シリコン膜６中にセシウムイオンをイオン注入し、その後アニールすることによって、酸化シリコン膜６と片面ドープシリコン基板の界面に偏析させてもよい。
　このように、酸化シリコン膜６のアニールによって酸化シリコン膜６と第１の半導体層との界面近傍にイオン化したセシウム５を偏析させる場合、表面反転層４における最適な電子の密度を得るためのセシウムイオン注入量のマージンが広いため、安定した品質で高特性の光電変換装置を提供することができる。また、所望の膜厚よりも厚い酸化シリコン膜６を形成した後、酸化シリコン膜６中にセシウムイオンをイオン注入し、続いてアニールすることによってセシウムを酸化シリコン膜６と片面ドープシリコン基板との界面に偏析させ、その後、フッ酸水溶液などでの処理または反応性イオンエッチングなどを行なうことによって、酸化シリコン膜６が所望の膜厚になるまで薄膜化してもよい。
　また、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の積層構造はたとえば以下のようにしても作製することができる。
　まず、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板などのシリコン基板の表面に、ｎ型層を形成する。ｎ型層は、たとえば、リン、砒素またはアンチモンなどのｎ型不純物を上記シリコン基板の表面にイオン注入した後に活性化アニールを行なうことによって形成することができる。また、ｎ型層は、上記シリコン基板の表面に上記ｎ型不純物をドープしたｎ型アモルファスシリコン膜を成膜することによって形成してもよい。
　次に、ｎ型層上に、たとえば、ＣＶＤ法などを用いて、ｐ型微結晶シリコン膜、ノンドープ微結晶シリコン膜、ｎ型微結晶シリコン膜、ｐ型アモルファスシリコン膜およびノンドープアモルファスシリコン膜をこの順に堆積する。
　次に、ノンドープアモルファスシリコン膜上に、たとえば水酸化セシウム水溶液または塩化セシウム水溶液等のセシウムを含む溶液を塗布し、乾燥させることにより、ノンドープアモルファスシリコン膜の表面にセシウムを配置する。
　次に、たとえば、ＣＶＤ法またはプラズマ酸化法などによって、酸化シリコン膜を形成する。その後、酸化シリコン膜上に透明導電膜を形成する。また、透明導電膜は、たとえば、スパッタ法、蒸着法またはゾルゲル法などを用いて、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯのいずれかを形成すればよい。
　次に、上記のシリコン基板の裏面に、裏面電極を形成する。ここで、裏面電極の形成は、たとえば、スパッタ法または蒸着法などを用いることによってアルミニウム等の金属を形成することによって行なうことができる。
　最後に、水素を含む雰囲気中で、３００～５００℃のアニールを実施してもよい。これにより、膜と膜の界面、結晶粒界またはアモルファスシリコン中に存在するダングリングボンドを水素で終端することができるため、キャリアの再結合を抑制することができ、光電変換装置の変換効率を向上することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であることが好ましい。また、光入射側に近い第２の半導体層のバンドギャップが、光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上であることがより好ましい。さらには、光入射側に近い第１の半導体層のバンドギャップが第１の半導体層よりも光入射側から遠い第２の半導体層のバンドギャップ以上であり、かつ光入射側に近い第２の半導体層のバンドギャップが第２の半導体層よりも光入射側から遠い第３の半導体層のバンドギャップ以上である（第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップ）ことがさらに好ましい。このような光入射側から短波長の光から長波長の光を順次吸収できるような積層構造とすることによって、本実施の形態の光電変換装置に入射した光の吸収量が大きくなるため、光電変換効率などの本実施の形態の光電変換装置の特性が向上する傾向にある。
　なお、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスの炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用い、第２の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第３の半導体層に微結晶シリコンを用いる構成が挙げられる。
　また、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の他の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスの炭化ケイ素を用い、第２の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第３の半導体層にアモルファスのシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を用いる構成が挙げられる。
　また、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスの炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用い、第２の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第３の半導体層に単結晶または多結晶シリコンを用いる構成が挙げられる。
　また、上記の第３の半導体層のバンドギャップ≦第２の半導体層のバンドギャップ≦第１の半導体層のバンドギャップの関係とするための半導体層の構成としては、たとえば、第１の半導体層にアモルファスシリコンを用い、第２の半導体層に微結晶シリコンを用い、第３の半導体層に単結晶または多結晶シリコンを用いる構成が挙げられる。
　なお、たとえば、シリコンが含まれる半導体材料のバンドギャップの大小関係は、アモルファス炭化ケイ素＞多結晶炭化ケイ素＞単結晶炭化ケイ素＞アモルファスシリコン＞微結晶シリコン＞多結晶シリコン＞単結晶シリコン＞アモルファスシリコンゲルマニウム＞多結晶シリコンゲルマニウム＞単結晶シリコンゲルマニウムであるため、バンドギャップの大きい材料ほど光入射側になるように積層すればよい。
　また、第１の半導体層の厚さは、第１の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第１の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、第２の半導体層の厚さは、第２の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第２の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、第３の半導体層の厚さは、第３の半導体層内でのキャリア拡散長よりも薄いことが好ましい。この場合には、第３の半導体層内でのキャリアの再結合を有効に抑止することができるとともに、本実施の形態のように積層構造とすることによって、入射した光が吸収される確率も高くすることができる。
　また、上記においては、表面誘電体膜として酸化シリコン膜６を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、表面誘電体膜としては、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である誘電体膜を用いることが好ましい。たとえば太陽光の大部分は３００ｎｍ以上の波長を有する光から構成されているため、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である表面誘電体膜を用いて太陽光を入射させた場合には、３００ｎｍ以上の波長を有する太陽光は吸収されず、変換ロスが少なくなるため、光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、トンネル効果を向上させる観点からは、表面誘電体膜の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以下であることがより好ましい。すなわち、本実施の形態の光電変換装置において、トンネル効果を向上させる観点からは、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、酸化シリコン膜６の厚さを１ｎｍ以下とすることによってダイレクトトンネリングによるキャリア伝導が支配的となり、透明導電膜８と表面反転層４との間の抵抗を小さくすることができる。
　また、上記においては、正の固定電荷となる不純物としてセシウム５を用いた場合について説明したが、これには限定されず、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、ｐ型とｎ型の導電型が入れ替わっていてもよい。この場合には、セシウムのような正の固定電荷となる不純物の代わりに、負の固定電荷となる不純物を用いることができる。負の固定電荷となる不純物としては、たとえば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、上記の不純物が最も多く存在する箇所は、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａと表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６との界面から、この界面に対して垂直な方向に第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａ側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本発明の光電変換装置においては、表面誘電体膜が、第１の半導体層との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物を有していればよいが、この不純物の少なくとも一部が、第１の半導体層と表面誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に第１の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、表面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　また、上記においては、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の酸化シリコン膜６を反射防止膜として機能させてもよく、酸化シリコン膜６の表面にテクスチャ構造および／またはモスアイ構造などを形成してもよいことは言うまでもない。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の３層を積層した積層構造を有する場合について説明したが、これに限定されず、第１の半導体層を含む１層以上であれば、半導体層の積層数は限定されない。なお、半導体層の厚さの合計は、１００μｍ以上であることが好ましい。これにより、長波長光についても効率的な光電変換が可能になる傾向にある。
　また、上述したように、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、ｎ型とｐ型の導電型を入れ替えてもよい。なお、上記構成の本実施の形態の光電変換装置においてｎ型とｐ型の導電型を入れ替えた場合には、正と負の電荷の極性、および電子と正孔も入れ替わることになる。
　上記構成の本実施の形態の光電変換装置においては、透明導電膜９として、たとえば、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯからなる層の単層または複数層の積層体を用いることができる。
　また、本実施の形態の光電変換装置のように第１の半導体層にアモルファスシリコンを用いた場合には、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６に含まれる不純物として負の固定電荷となる不純物を用いて、第１の半導体層の光入射側の表面に正の電荷を誘起させてｐ型半導体として機能する表面反転層４を形成することが好ましい。
　＜実施の形態１４＞
　図２８に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図２８に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側とは反対側の裏面に裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６が設置されている点に特徴がある。
　ここで、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６は、第３のアモルファスシリコン層２ｃとの界面近傍に、表面誘電体膜としての酸化シリコン膜６に含まれる正の固定電荷となる不純物としてのセシウム５とは逆の極性の負の固定電荷となる不純物２５を有している。そして、負の固定電荷となる不純物２５の存在によって、酸化シリコン膜２６が接する第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面の領域の少なくとも一部に正の電荷が誘起してｐ型半導体として機能する裏面反転層２４が形成されている。
　以上のような構成の本実施の形態の光電変換装置に光が入射することによって発生したキャリアは、光入射側の透明導電膜９および裏面側の裏面電極７からそれぞれ外部に取り出されるが、光入射側においてはキャリアは酸化シリコン膜６中をトンネル効果等によって通過して透明導電膜９から取り出され、裏面側においてはキャリアは酸化シリコン膜２６中をトンネル効果等によって通過して裏面電極７から取り出される。
　本実施の形態のような構成とすることによって、裏面電極７として透明導電膜などの透明電極を用いて、第１の半導体層としての第１のアモルファスシリコン層２ａ側からだけでなく第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃ側からも光を入射させたときに、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面にｐ型不純物を拡散させることによって形成されたｐ型層がある場合に比べて、ｐ型層による短波長の光の吸収を抑制することができるため、光電変換装置の光電変換効率などの特性を向上させることが可能になる。
　また、本実施の形態のような構成とすることによって、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面における界面準位を裏面反転層２４に誘起される正電荷で終端することにより、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面における界面準位でのキャリアの再結合が抑制され、光電変換効率などの光電変換装置の特性をさらに向上させることができる。
　なお、裏面電極７が透明導電膜などの透明電極からなる場合には、裏面電極７としては、たとえば、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯからなる層の単層または複数層の積層体を用いることができる。また、裏面電極７は、たとえばアルミニウムなどの金属電極からなっていてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、第１の半導体層の厚さは第２の半導体層の厚さ以下であり、かつ第２の半導体層の厚さは第３の半導体層の厚さ以下であることが好ましい。一般に、直列接続された半導体層からなる光電変換装置の光電変換効率は、光入射側の半導体層ほど広いスペクトルの光が入射するため、単位厚さ当たりの発生電流も光入射側の半導体層ほど大きくなる傾向にある。また、直列接続された半導体層からなる光電変換装置では、最も発生電流量の小さい半導体層の電流が、光電変換装置全体に流れる電流量を律速するため、各半導体層で発生する電流量は等しくなっていることが好ましい。したがって、光入射側から遠い半導体層ほど厚く形成することによって、各半導体層で発生する電流量をほぼ揃えることができるため、光電変換効率を向上することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、裏面誘電体膜としては、酸化シリコン膜２６を用いたが、これに限定されないことは言うまでもなく、たとえば、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６に含まれる不純物２５が最も多く存在する箇所は、第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃと裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６との界面から、この界面に対して垂直な方向に第３の半導体層としての第３のアモルファスシリコン層２ｃ側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　すなわち、本発明の光電変換装置においては、裏面誘電体膜が、第３の半導体層との界面近傍に、表面誘電体膜に含まれる正または負の固定電荷となる不純物と逆の極性の固定電荷となる不純物を有していることが好ましいが、この場合には、この不純物の少なくとも一部が、第３の半導体層と裏面誘電体膜との界面から、この界面に対して垂直な方向に第３の半導体層側に５ｎｍ進向した領域と、裏面誘電体膜側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に存在していればよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、キャリアのトンネル効果を向上させる観点からは、裏面誘電体膜の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以下であることがより好ましい。すなわち、本実施の形態の光電変換装置において、トンネル効果を向上させる観点からは、裏面誘電体膜としての酸化シリコン膜２６の厚さは３ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以下であることがより好ましい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、負の固定電荷となる不純物２５としては、たとえば、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、ｐ型とｎ型の導電型が入れ替わっていてもよい。この場合には、裏面誘電体膜に含まれる不純物２５としては、負の固定電荷となる不純物の代わりに正の固定電荷となる不純物を用いることができる。不純物２５として、正の固定電荷となる不純物を用いる場合には、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むものを用いることができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、裏面誘電体膜に含まれる不純物２５は、たとえば、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する溶液（たとえば、アルカリ性水溶液にアルミニウムを溶かしたものなど）を塗布する方法、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する蒸気に暴露する方法、スパッタ法などを用いて、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に付着させた後、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、プラズマ酸化法などによって、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に酸化シリコン膜２６を形成することによって、第３のアモルファスシリコン層２ｃと酸化シリコン膜２６の界面に配置することができる。
　なお、負の固定電荷となる不純物２５を第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に配置する代わりに、上記の酸化シリコン膜２６を形成する際に、ＣＶＤまたはＡＬＤ等に用いる酸化シリコン膜２６の原料ガスの中に負の固定電荷となる不純物２５を含有する分子を含ませることによって酸化シリコン膜２６中に負の固定電荷となる不純物２５を含有させておくこともできる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜２６中に含まれる不純物２５は、たとえば、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法またはプラズマ酸化法などによって第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面上に酸化シリコン膜２６を形成した後に、当該酸化シリコン膜２６中にたとえば不純物２５をイオン注入することなどによって形成することができる。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　＜実施の形態１５＞
　図２９に、本発明の光電変換装置の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図２９に示す構成の本実施の形態の光電変換装置においては、第１のアモルファスシリコン層２ａの裏面の酸化シリコン膜３２と第２のアモルファスシリコン層２ｂの表面の酸化シリコン膜３４とが第１の中間透明導電膜３３を介して接合され、第２のアモルファスシリコン層２ｂの裏面の酸化シリコン膜３７と第３のアモルファスシリコン層２ｃの表面の酸化シリコン膜３９とが第２の中間透明導電膜３８を介して接合されている点に特徴がある。
　ここで、本実施の形態の光電変換装置においては、酸化シリコン膜６が第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面との界面近傍において正の固定電荷となる不純物としてイオン化したセシウム５を有しているとともに、酸化シリコン膜３４が第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面との界面近傍において正の固定電荷となる不純物としてイオン化したセシウム５を有しており、さらには酸化シリコン膜３９が第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面との界面近傍において正の固定電荷となる不純物としてイオン化したセシウム５を有している。
　また、酸化シリコン膜２６が第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面との界面近傍において負の固定電荷となる不純物２５を有しているとともに、酸化シリコン膜３７が第２のアモルファスシリコン層２ｂの裏面との界面近傍において負の固定電荷となる不純物２５を有しており、さらには酸化シリコン膜３２が第１のアモルファスシリコン層２ａの裏面との界面近傍において負の固定電荷となる不純物２５を有している。
　本実施の形態の光電変換装置は、上記の構成を有していることから、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面には電子が誘起してｎ型半導体として機能する表面反転層４が形成されており、第１のアモルファスシリコン層２ａの裏面には正孔が誘起してｐ型半導体として機能する裏面反転層３１が形成されている。
　また、第２のアモルファスシリコン層２ｂの光入射側の表面にも電子が誘起してｎ型半導体として機能する表面反転層３５が形成されており、第２のアモルファスシリコン層２ｂの裏面には正孔が誘起してｐ型半導体として機能する裏面反転層３６が形成されている。
　さらには、第３のアモルファスシリコン層２ｃの光入射側の表面にも電子が誘起してｎ型半導体として機能する表面反転層４０が形成されており、第３のアモルファスシリコン層２ｃの裏面には正孔が誘起してｐ型半導体として機能する裏面反転層２４が形成されている。
　以上のような構成の本実施の形態の光電変換装置に光が入射することによって発生したキャリアは、光入射側の透明導電膜９および裏面側の裏面電極７からそれぞれ外部に取り出され、光入射側においてはキャリアは酸化シリコン膜６をトンネル効果等によって通過して透明導電膜９から取り出され、裏面側においてはキャリアは酸化シリコン膜２６をトンネル効果等によって通過して裏面電極７から取り出すことができる。
　また、たとえば第２のアモルファスシリコン層２ｂで発生したキャリアのうち電子はトンネル効果等によって、裏面反転層３６中、酸化シリコン膜３７中、第２の中間透明導電膜３８中、酸化シリコン膜３９中および表面反転層４０中をそれぞれ移動するとともに、正孔はトンネル効果等によって表面反転層３５中、酸化シリコン膜３４中、第１の中間透明導電膜３３中、酸化シリコン膜３２中および裏面反転層３１中を移動することになる。
　従来の特許文献１に記載の光起電力素子においては、単位セル間をｐｎ接合で接合しているため、このｐｎ接合部分が高抵抗となって光起電力素子の光電変換効率等の特性が低下する傾向にある。しかしながら、本実施の形態のように、中間透明導電膜と、正または負の固定電荷となる不純物を含む酸化シリコン膜とをトンネル効果等によって通過させる構成とすることによって、従来の特許文献１に記載の光起電力素子のｐｎ接合と比較して低抵抗とすることができる。これは、中間透明導電膜の光入射側の表面および裏面にそれぞれ形成された酸化シリコン膜が正または負の固定電荷となる不純物を含んでいるため、トンネル効果等による透過確率を向上させることができるためである。
　特に、本実施の形態のように、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層にそれぞれアモルファスシリコンを用いた場合には、高温プロセスを適用することが困難であり、従来の特許文献１に記載の光起電力素子においては、ｐｎ接合を構成するｐ型層およびｎ型層のキャリア濃度が低くなるため、より効果的であると考えられる。
　なお、上記において、第１の中間透明導電膜３３および第２の中間透明導電膜３８としてはそれぞれ、たとえば、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯからなる層の単層または複数層の積層体を用いることができる。なお、透明導電膜８、第１の中間透明導電膜３３および第２の中間透明導電膜３８としてはそれぞれ同じ材質の透明導電膜を用いてもよく、透明導電膜９、第１の中間透明導電膜３３および第２の中間透明導電膜３８の少なくとも１つが異なる材質の透明導電膜からなっていてもよい。
　また、上記においては、第１の表面誘電体膜として酸化シリコン膜６を用い、第１の裏面誘電体膜として酸化シリコン膜３２を用い、第２の表面誘電体膜として酸化シリコン膜３４を用い、第２の裏面誘電体膜として酸化シリコン膜３７を用い、第３の表面誘電体膜として酸化シリコン膜３９を用い、第３の裏面誘電体膜として酸化シリコン膜２６を用いているが、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜、第３の表面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜としてはそれぞれ酸化シリコン膜に限定されず、たとえば、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種を用いてもよい。なお、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜、第３の表面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜としてはそれぞれ同じ材質の誘電体膜を用いてもよく、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜、第３の表面誘電体膜および第３の裏面誘電体膜の少なくとも１つが異なる材質の誘電体膜からなっていてもよい。
　また、第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜および第３の表面誘電体膜のそれぞれのバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることが好ましい。たとえば太陽光の大部分は３００ｎｍ以上の波長を有する光から構成されているため、バンドギャップが４．２ｅＶ以上である第１の表面誘電体膜、第１の裏面誘電体膜、第２の表面誘電体膜、第２の裏面誘電体膜および第３の表面誘電体膜をそれぞれ用いて太陽光を入射させた場合には、３００ｎｍ以上の波長を有する太陽光は吸収されず、変換ロスが少なくなるため、光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３２に含まれる不純物２５が最も多く存在する箇所は、第１のアモルファスシリコン層２ａと酸化シリコン膜３２との界面から、この界面に対して垂直な方向に第１のアモルファスシリコン層２ａ側に５ｎｍ進向した領域と、酸化シリコン膜３２側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３４に含まれるイオン化したセシウム５が最も多く存在する箇所は、第２のアモルファスシリコン層２ｂと酸化シリコン膜３４との界面から、この界面に対して垂直な方向に第２のアモルファスシリコン層２ｂ側に５ｎｍ進向した領域と、酸化シリコン膜３４側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３７に含まれる不純物２５が最も多く存在する箇所は、第２のアモルファスシリコン層２ｂと酸化シリコン膜３７との界面から、この界面に対して垂直な方向に第２のアモルファスシリコン層２ｂ側に５ｎｍ進向した領域と、酸化シリコン膜３７側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３９に含まれるイオン化したセシウム５が最も多く存在する箇所は、第３のアモルファスシリコン層２ｃと酸化シリコン膜３９との界面から、この界面に対して垂直な方向に第３のアモルファスシリコン層２ｃ側に５ｎｍ進向した領域と、酸化シリコン膜３９側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することが好ましい。この場合には、上記構成の本実施の形態の光電変換装置の特性がさらに向上する傾向にある。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、キャリアのトンネル効果を向上させる観点からは、酸化シリコン膜３２、酸化シリコン膜３４、酸化シリコン膜３７および酸化シリコン膜３９の厚さはそれぞれ３ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以下であることがより好ましい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３２は、たとえば、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する溶液（アルカリ性水溶液にアルミニウムを溶かしたものなど）を塗布する方法、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する蒸気に暴露する方法、スパッタ法などを用いて、第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に負の固定電荷となる不純物２５を付着させた後、たとえば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、酸素を含む雰囲気に暴露する方法などによって第１のアモルファスシリコン層２ａの光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に形成することができる。また、酸化シリコン膜３２中にたとえば不純物２５をイオン注入してもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、第１の中間透明導電膜３３は、たとえば、スパッタリング法、蒸着法またはゾルゲル法等を用いることによって、酸化シリコン膜３２の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどを蒸着等することによって形成すればよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３４は、たとえば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法または酸素を含む雰囲気に暴露する方法などを用いて、第１の中間透明導電膜３３の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に形成することができる。その後、たとえば、塩化セシウム水溶液等のセシウムを含む溶液を塗布する方法、またはセシウム蒸気に暴露する方法などを用いてセシウム５を酸化シリコン膜３４の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に配置した後に、たとえばＣＶＤ法などによって第２のアモルファスシリコン層２ｂを形成することができる。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３７は、たとえば、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する溶液（アルカリ性水溶液にアルミニウムを溶かしたものなど）を塗布する方法、アルミニウムなどの負の固定電荷となる不純物２５を含有する蒸気に暴露する方法、スパッタ法などを用いて、第２のアモルファスシリコン層２の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に負の固定電荷となる不純物２５を付着させた後、たとえば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、酸素を含む雰囲気に暴露する方法などによって第２のアモルファスシリコン層２の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に形成することができる。また、酸化シリコン膜３７中にたとえば不純物２５をイオン注入してもよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、第２の中間透明導電膜３８は、たとえば、スパッタリング法、蒸着法、ゾルゲル法等を用いることによって、酸化シリコン膜３７の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に、ＩＴＯ、ＩＯ、ＴＯまたはＺＯなどを形成すればよい。
　また、上記構成の本実施の形態の光電変換装置において、酸化シリコン膜３９は、たとえば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法または酸素を含む雰囲気に暴露する方法などを用いて、第２の中間透明導電膜３８の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に形成することができる。その後、たとえば、塩化セシウム水溶液等のセシウムを含む溶液を塗布する方法、またはセシウム蒸気に暴露する方法などを用いてセシウム５を酸化シリコン膜３９の光入射側の表面とは反対側の裏面となる表面上に配置した後に、たとえばＣＶＤ法などによって第３のアモルファスシリコン層２ｃを形成することができる。
　また、第１の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層の積層構造はたとえば以下のようにしても作製することができる。
　まず、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板などのシリコン基板の表面に、たとえば、熱酸化法またはＣＶＤ法などを用いて酸化シリコン膜を形成する。
　次に、酸化シリコン膜中に、正の固定電荷になる不純物として、たとえばセシウムをイオン注入する。続いて、８００～１１００℃程度、好ましくは８５０～９５０℃にてアニールすることにより、セシウムを酸化シリコン膜とシリコン基板との界面に偏析させる。
　次に、酸化シリコン膜上に透明導電膜を形成する。透明導電膜は、たとえば、スパッタ法、蒸着法またはゾルゲル法等によって形成することができる。
　次に、透明導電膜上に、酸化シリコン膜を形成する。ここで、シリコン基板の裏面をフッ酸水溶液等で処理するなどして、シリコン基板の裏面に着いた酸化シリコン膜を除去してもよい。
　次に、シリコン基板を、たとえばアルミニウムを含有する溶液（たとえばアルカリ性水溶液にアルミニウムを溶かしたもの）中にディップすることによって、負の固定電荷としてのアルミニウムを、最表面の酸化シリコン膜およびシリコン基板裏面に付着させる。
　上記のようにして作製される積層構造を有するシリコン基板を複数作製し、積層構造を有する第１のシリコン基板の裏面と、上記の積層構造を有する第２のシリコン基板の表面側の酸化シリコン膜とが接するように貼り合わせる。次に、上記の積層構造を有する第２のシリコン基板の裏面と、上記の積層構造を有する第３のシリコン基板の表面側の酸化シリコン膜とが接するように貼り合わせる。シリコン基板を４層以上形成する場合には、上記と同様にしてシリコン基板を貼り合わせていく。
　次に、上記の貼り合わせ後のシリコン基板の裏面に、酸化シリコン膜を形成した後に裏面電極を形成する。
　最後に、３００～５００℃の水素雰囲気中でアニールしてもよい。これにより、ダングリングボンドが水素で終端され、キャリアの再結合が起こりにくくなり、光電変換効率を向上することが出来る。
　本実施の形態でのシリコンの積層数は３層であったが、特に限定されるものではなく、１層以上であればよい。
　本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１３および実施の形態１４と同様であるため、ここではその説明を省略する。
　図１４に、本実施例で作製した光電変換装置のサンプルの模式的な断面図を示す。ここで、図１４に示す光電変換装置のサンプルは、ｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面の一部にｎ+層１０２が形成されている。また、ｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面上には酸化シリコン膜１０５と窒化シリコン膜１０６とがこの順序で形成されており、酸化シリコン膜１０５および窒化シリコン膜１０６に設けられたコンタクトホールを通してｎ+層１０２に接する電極１０７が設けられている。さらに、酸化シリコン膜１０５は、ｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面との界面近傍にイオン化したセシウム１０４を有しているため、酸化シリコン膜１０５が接するｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面の領域には負の電荷が誘起されてｎ型半導体として機能する表面反転層１０３が形成される。なお、図示はされていないが、ｐ型シリコン基板１０１の裏面には裏面電極が形成されている。
　以下、図１５に示すフローチャートを参照して、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの作製方法について説明する。
　まず、ステップＳ１において、ボロンイオンがイオン注入されたシリコンを１１９０℃の温度でアニールすることによってｐ型シリコン基板１０１を作製する。
　次に、ステップＳ２において、ｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面に熱酸化法で酸化シリコン膜１０５を形成した後にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜１０６を形成する。
　次に、ステップＳ３において、酸化シリコン膜１０５および窒化シリコン膜１０６の積層体の一部にコンタクトホールを設けた後に、当該コンタクトホールからＰＯＣｌ3を拡散させることによってｎ+層１０２を形成する。
　次に、ステップＳ４において、ｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面に形成された酸化シリコン膜１０５にセシウムイオンをイオン注入する。
　次に、ステップＳ５において、セシウムイオンのイオン注入後のｐ型シリコン基板１０１を９００℃に加熱することによって、酸化シリコン膜１０５が接するｐ型シリコン基板１０１の光入射側の表面の領域に表面反転層１０３を形成する。
　その後、ステップＳ６において、酸化シリコン膜１０５および窒化シリコン膜１０６の積層体に設けられたコンタクトホールを通して電極１０７が形成されたｐ型シリコン基板１０１を水素雰囲気中でアニールすることによって、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルが作製される。
　図１６に、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍の組成分析を行なった結果を示す。ここで、図１６に示す結果は、酸化シリコン膜１０５の全体におけるセシウム１０４の濃度を様々に変化（２×１０15ｃｍ-2、１×１０14ｃｍ-2および５×１０13ｃｍ-2）させて、高解像度ＲＢＳ（Rutherford　Back　Scattering）により、酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍の組成分析を行なったときの結果である。
　なお、図１６における横軸は、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面からの距離（ｎｍ）を示し、縦軸は、セシウム濃度（×１０21ｃｍ-3）、シリコン濃度（原子％）および酸素濃度（原子％）をそれぞれ示している。
　図１６に示すように、酸化シリコン膜１０５の全体におけるセシウム１０４の濃度を様々に変化させた場合のいずれにおいても、酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面から酸化シリコン膜１０６側への距離およびｐ型シリコン基板１０１側への距離がそれぞれ５ｎｍの範囲内にセシウム１０４の大部分が存在しており、イオン化したセシウム１０４が酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍に偏析していることがわかる。
　図１７に、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍におけるセシウムの偏析量（ｃｍ-2）と、セシウムの偏析によりｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）との関係を示す。ここで、図１７の横軸は、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量を示し、図１７の縦軸は、酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍におけるセシウムの偏析量（ｃｍ-2）およびセシウムの偏析によりｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起された電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）を示している。
　また、図１７に示す結果は、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量を様々に変化させて、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルを作製してホール測定により上記の電子反転層の電子面密度を測定している。また、図１７に示すセシウムの偏析量は、図１６に示す結果に基づいて算出している。また、図１７に示す結果は、ｐ型シリコン基板１０１のボロン濃度をそれぞれ変化（６．５×１０14ｃｍ-3、２．９×１０16ｃｍ-3、１．４×１０17ｃｍ-3および６．６×１０17ｃｍ-3）させたそれぞれサンプルについて求めたものである。
　図１７に示すように、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量が増加するにしたがって、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）は増加していくが、セシウムイオンのドーズ量が２×１０14ｃｍ-2以上になると上記の電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）はほぼ一定（２×１０13ｃｍ-2程度）となることがわかる。
　また、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量が増加するにしたがって、酸化シリコン膜１０５とｐ型シリコン基板１０１との界面近傍におけるセシウムの偏析量（ｃｍ-2）も増加していくが、セシウムイオンのドーズ量が一定以上になると上記のセシウムの偏析量（ｃｍ-2）もほぼ一定となる。
　したがって、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）およびセシウムの偏析量（ｃｍ-2）はともに同じような挙動を示すため、これらの間には相関関係があると考えられることから、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）はセシウムの偏析量（ｃｍ-2）によって制御することができると考えられる。
　また、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）がほぼ一定となる値を光電変換装置に最適な電子反転層の電子面密度とすることによって、本発明の光電変換装置に最適な電子反転層の電子面密度を得るための広いプロセスマージンを確保することができ、高精度な電子反転層の電子面密度の制御を実現することが可能になる。
　図１８に、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルの酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量（ｃｍ-2）と、ｐ型シリコン基板１０１の電子が誘起された表面のシート抵抗（ｋΩ／□）との関係を示す。ここで、図１８の横軸は、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量を示し、図１８の縦軸は、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起された電子反転層のシート抵抗（ｋΩ／□）を示している。また、図１８に示す結果は、ｐ型シリコン基板１０１のボロン濃度をそれぞれ変化（４．６×１０14ｃｍ-3、２．９×１０16ｃｍ-3、１．４×１０17ｃｍ-3および６．６×１０17ｃｍ-3）させたそれぞれサンプルについて求めたものである。
　図１８に示すように、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量が増加するにしたがって、ｐ型シリコン基板１０１に誘起された電子反転層のシート抵抗（ｋΩ／□）が低下していくが、セシウムイオンのドーズ量が一定以上（２×１０14ｃｍ-2以上）になると上記のｐ型シリコン基板１０１の表面の電子反転層のシート抵抗（ｋΩ／□）もほぼ一定（約２ｋΩ／□程度）となる。ここでも、ｐ型シリコン基板１０１の表面の電子反転層のシート抵抗がほぼ一定となる値を光電変換装置に最適なシート抵抗とすることによって、本発明の光電変換装置に最適な上記シート抵抗を得るための広いプロセスマージンを確保することができ、高精度な上記シート抵抗の制御を実現することが可能になる。
　図１９に、図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルのｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と温度（Ｋ）との関係を示す。ここで、図１９の横軸は温度（Ｋ）を示し、図１９の縦軸はｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）を示している。また、図１９に示す結果は、酸化シリコン膜１０５にイオン注入されるセシウムイオンのドーズ量をそれぞれ変化（５×１０13ｃｍ-2、５×１０14ｃｍ-2および２×１０15ｃｍ-2）させて求めたものである。
　図１９に示すように、温度（Ｋ）が上昇するにつれて、ｐ型シリコン基板１０１の表面に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）が低下している。これは、シリコンにドープされたリンや砒素などの通常のドーパントによって形成されたｎ+層とは逆の温度依存性を示していることになる。
　図２０（ａ）に、ｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面に存在する不純物がイオン化する前の状態のｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面近傍におけるエネルギーバンド図を示す。また、図２０（ｂ）に、ｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面に存在する不純物がイオン化した後の状態のｐ型シリコン基板と酸化シリコン膜との界面近傍におけるエネルギーバンド図を示す。
　図２０（ａ）においては、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に不純物が存在し、当該不純物が不純物準位２００を形成している。不純物準位２００は、ｐ型シリコン基板の伝導帯下端の上方－ＥA（ＥAは、不純物による電子キャリア生成の活性化エネルギーを表わす。）の位置に形成されている。このような状態が形成されると、図２０（ｂ）に示すように、不純物準位２００からｐ型シリコン基板に電子が放出され、空になった不純物準位は正電荷として振舞う（不純物がイオン化する）。そして、当該正電荷による電界によって、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面近傍では、ｐ型シリコン基板のエネルギーバンドの曲がりが生じ、上記の界面近傍において、電子反転層が形成される。なお、イオン化した不純物準位２０１に対応してｐ型シリコン基板の表面に表面反転層に対応する準位２０２が形成されることになる。
　図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図に基づいて数値計算を行なったところ、不純物としてのセシウムによる電子キャリア生成の活性化エネルギーＥAは－０．１１ｅＶ～－０．１３ｅＶであり、特に－０．１２ｅＶであることがわかった。すなわち、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面付近に存在するセシウムは、ｐ型シリコン基板の伝導帯下端の上方約０．１２ｅＶの位置に不純物準位を形成し、当該不純物準位からの電子放出により、ｐ型シリコン基板の表面に電子反転層が形成されることが解明された。
　なお、図１９においては、一点鎖線は不純物としてのセシウムによる電子キャリア生成の活性化エネルギーＥAが－０．１３ｅＶである場合の挙動を示し、実線が当該活性化エネルギーＥAが－０．１２ｅＶである場合の挙動を示し、破線が当該活性化エネルギーＥAが－０．１１ｅＶである場合の挙動を示しているが、不純物としてのセシウムによる電子キャリア生成の活性化エネルギーＥAが－０．１１ｅＶ～－０．１３ｅＶである場合、特に－０．１２ｅＶである場合の挙動は図１９に示す結果と一致する。
　図２１～図２５にそれぞれ、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すエネルギーバンド図の構成において、酸化シリコン膜のｐ型シリコン基板との界面近傍における電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）と、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に存在する不純物の面密度（ｃｍ-2）との関係を示す。
　ここで、図２１～図２５において、横軸は上記の不純物の面密度（ｃｍ-2）を示しており、縦軸は上記の電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）を示している。また、図２１～図２５には、それぞれ活性化エネルギーＥAが－０．００ｅＶから－０．２０ｅＶまで順次－０．０２ｅＶずつ変化させたときの酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に存在する不純物の面密度（ｃｍ-2）と電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）との関係が線で示されている。なお、上述した実験の結果から、不純物としてセシウムを用いる場合は、ＥA≒
－０．１２ｅＶの場合に相当する。
　また、図２１はｐ型シリコン基板中のボロン濃度が１×１０16ｃｍ-3のときの関係を示しており、図２２はｐ型シリコン基板中のボロン濃度が１×１０17ｃｍ-3のときの関係を示しており、図２３はｐ型シリコン基板中のボロン濃度が１×１０18ｃｍ-3のときの関係を示している。また、図２４はｐ型シリコン基板中のボロン濃度が３×１０18ｃｍ-3のときの関係を示しており、図２５はｐ型シリコン基板中のボロン濃度が６×１０18ｃｍ-3のときの関係を示している。
　また、図２１～図２５における斜線部分は、光電変換装置として優れた特性を示す範囲を表わしている。すなわち、上記斜線部分の範囲の上限を超えると電子反転層の電子面密度が大きくなりすぎてｐ型シリコン基板の表面がメタリック化して光が入射しにくくなって特性が低下し、上記斜線部分の範囲の下限を下回ると電子反転層の電子面密度が小さくなりすぎて抵抗が上昇して特性が低下する。
　図２１～図２５に示すように、不純物がセシウムである場合（ＥA≒－０．１２ｅＶの場合）、ｐ型シリコン基板中のボロン濃度がいずれの場合であっても、不純物の面密度（ｃｍ-2）と電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）とは一致していない。従来においては、酸化シリコン膜中のセシウムはすべてイオン化するものと考えられていたため、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に存在するセシウムの面密度（ｃｍ-2）とイオン化したセシウム（正の固定電荷）の面密度（ｃｍ-2）とは一致するものと考えられてきた。ここで、イオン化したセシウムの面密度は、ｐ型シリコン基板に誘起される電子反転層の電子面密度とｐ型シリコン基板の表面に形成される空乏層中の空間電荷密度の和として表わされるため、ｐ型シリコン基板中のボロン濃度が低い場合、若しくは電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）が十分に高い場合には、当該界面に存在するセシウムの面密度（ｃｍ-2）とｐ型シリコン基板に誘起される電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）とはほぼ一致することになる。しかしながら、図２１～図２５に示される斜線部分の範囲において、上記のイオン化したセシウムの面密度（ｃｍ-2）は、上記の電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）よりも小さくなっていることからわかるように、所望とする電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）を得るためには、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に存在するセシウムの面密度（ｃｍ-2）が上記の所望とする電子反転層の電子面密度（ｃｍ-2）よりも高くなるようにセシウムイオンを酸化シリコン膜に導入する必要がある。
　図２６（ａ）に従来の特許文献１のように、ｐ型シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成して、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面に正の固定電荷となる不純物を配置したときのエネルギーバンド図を示す。また、図２６（ｂ）に図１４に示す構成の光電変換装置のサンプルのように、ｐ型シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜とｐ型シリコン基板との界面に正の固定電荷となる不純物を配置したときのエネルギーバンド図を示す。
　一般的には、正の固定電荷となる不純物の準位とｐ型シリコン基板との間で電子の移動が起こり、十分な密度の不純物が存在する場合には、正の固定電荷となる不純物の準位とｐ型シリコン基板のフェルミ準位がほぼ一致するまで電子の移動が起こることになる。
　しかしながら、図２６（ａ）のように、正の固定電荷となる不純物とｐ型シリコン基板との間に酸化シリコン膜が存在する場合には、酸化シリコン膜中での電位勾配によって、正の固定電荷となる不純物の活性化エネルギ－ＥAが実効的に増加する（正の固定電荷となる不純物の準位２０１の位置が実効的に下がる）。これにより、ｐ型シリコン基板の表面の反転層に対応する準位２０２に移動する電子量が低減して、ｐ型シリコン基板の表面における反転層の電子面密度は小さくなる。
　一方、図２６（ｂ）のように、ｐ型シリコン基板の表面に直接形成された酸化シリコン膜がｐ型シリコン基板の表面との界面に正の固定電荷となる不純物を有する場合には、図２６（ａ）の場合とは異なって介在する誘電体膜が存在しないため、正の固定電荷となる不純物の活性化エネルギ－ＥAの実効的な増加は起こらない。したがって、この場合には、ｐ型シリコン基板の表面の反転層に対応する準位２０２に移動する電子量が低減しないため、ｐ型シリコン基板の表面における反転層の電子面密度は小さくならない。
　なお、図１４に示す光電変換装置のサンプルは、トンネル効果を利用してキャリアを移動させる構成とはなっていないが、本実施例における実験結果は、たとえば図２７～図２９に例示されるトンネル効果等を利用してキャリアを移動させる構成の光電変換装置にも適用できると考えられる。
　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請求の範囲によって示され、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。
　本発明の光電変換装置は、たとえば太陽電池などに好適に用いることができる可能性がある。
　１　ｐ+層、２　ｐ型シリコン基板、２ａ　第１のアモルファスシリコン層、２ｂ　第２のアモルファスシリコン層、２ｃ　第３のアモルファスシリコン層、３，１０２　ｎ+層、４，３５，４０，１０３　表面反転層、４ａ　第１の反転層、４ｂ　第２の反転層、４ｃ　第３の反転層、４ｄ　第４の反転層、５，１０４　セシウム、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０　酸化シリコン膜、７　裏面電極、８　金属電極、９　透明導電膜、１０　金属シリサイド、１１　エッジ部、１２ａ，１２ｂ　薄膜シリコン層、１３　蓄積層、１４　ガラス基板、１５　凹凸、１６　ｐ型半導体層、１７　ｎ型半導体層、１８　ｎ型用電極、１９　ｐ型用電極、４０　裏面反転層、２０，２１，５０　不純物、２４，３１，３６　裏面反転層、２５　不純物、３３　第１の中間透明導電膜、３８　第２の中間透明導電膜、５１　第１の光電変換層、５２　第２の光電変換層、５３　第３の光電変換層、１０１　ｐ型シリコン基板、１０５　酸化シリコン膜、１０６　窒化シリコン膜、１０７　電極、１０９，１１１，１１３　ｐ型層、１１０，１１２　ｎ型層、２００，２０１　不純物準位、２０２　準位。

Claims (28)

  1. 　半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）と、
    　前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）の表面に接するように設置された誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）とを含み、
    　前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）は、前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５，２０，２１，２５，５０，１０４）を有する、光電変換装置。
  2. 　前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  3. 　前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  4. 　前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）は、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  5. 　正の固定電荷となる不純物（５，２０，１０４）は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  6. 　負の固定電荷となる不純物（２１，２５，５０）は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  7. 　前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）が接する前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）の表面の領域の少なくとも一部に、第１導電型または第２導電型の表面反転層（４，４ａ，４ｃ，３５，４０，１０３）を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  8. 　前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）の表面の少なくとも一部に前記表面反転層（４，４ａ，４ｃ，３５，４０，１０３）と同一の導電型の不純物を含有する不純物含有層（３，１０２）を有し、
    　前記不純物含有層（３，１０２）に接する電極（８，９，１０，１０７）をさらに備えた、請求の範囲第７項に記載の光電変換装置。
  9. 　前記電極（８，９，１０，１０７）は、金属、金属シリサイドおよび透明導電膜からなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の光電変換装置。
  10. 　前記不純物（５，２０，２１，２５，５０，１０４）が最も多く存在する箇所は、前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）と前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）との界面から前記界面に対して垂直な方向に前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）側に５ｎｍ進向した領域と、前記誘電体膜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ，２６，３２，３４，３７，３９，６０，１０５）側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  11. 　前記半導体層（２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ａ，１２ｂ，１０１）の表面には凹凸が形成されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の光電変換装置。
  12. 　第１の光電変換層（５１）と、
    　第２の光電変換層（５２）とを含み、
    　前記第１の光電変換層（５１）は、第１の半導体層（２ａ）と、前記第１の半導体層（２ａ）の表面に接するように設置されて前記第１の半導体層（２ａ）との界面近傍に正または負の固定電荷となる不純物（５）を有する表面誘電体膜（６）と、前記表面誘電体膜（６）が接する前記第１の半導体層（２ａ）の表面の領域の少なくとも一部に設置された第１導電型または第２導電型の表面反転層（４）と、前記第１の半導体層（２ａ）の表面とは反対側の裏面に設置されて前記表面反転層（４）とは逆の導電型の第１の不純物を有する第１の不純物含有層（１）とを備えており、
    　前記第２の光電変換層（５２）は、第２の半導体層（２ｂ）と、前記第２の半導体層（２ｂ）の表面に設置されて前記第１の不純物含有層（１）とは逆の導電型の第２の不純物を有する第２の不純物含有層（３）と、前記第２の半導体層（２ｂ）の表面とは反対側の裏面に設置されて前記第２の不純物とは逆の導電型の第３の不純物を有する第３の不純物含有層（１）とを備えており、
    　前記第１の光電変換層（５１）の前記第１の不純物含有層（１）と、前記第２の光電変換層（５２）の前記第２の不純物含有層（３）とが接合されて前記第１の光電変換層（５１）と前記第２の光電変換層（５２）とが積層されてなる積層構造を有する、光電変換装置。
  13. 　半導体層（２）と、
    　前記半導体層（２）の表面上に接するように設置された表面誘電体膜（６）と、
    　前記半導体層（２）の表面とは反対側の裏面に接するように設置された裏面誘電体膜（６０）とを含み、
    　前記表面誘電体膜（６）は、前記半導体層（２）との界面近傍に、第１極性の固定電荷となる不純物を有し、
    　前記裏面誘電体膜（６０）は、前記半導体層（２）との界面近傍に、前記第１極性とは逆の第２極性の固定電荷となる不純物を有する、光電変換装置。
  14. 　第１の半導体層（１２ａ）と、
    　前記第１の半導体層（１２ａ）の表面に接合された第１の誘電体膜（６ａ）と、
    　前記第１の半導体層（１２ａ）の裏面に接合された第２の誘電体膜（６ｂ）と、
    　前記第２の誘電体膜（６ｂ）の裏面に接合された第２の半導体層（１２ｂ）とを含み、
    　前記第１の誘電体膜（６ａ）は、前記第１の半導体層（１２ａ）との界面近傍において、第１極性または第２極性の固定電荷となる不純物（２０）を有し、
    　前記第２の誘電体膜（６ｂ）は、前記第１の半導体層（１２ａ）との界面近傍および前記第２の半導体層（１２ｂ）との界面近傍において、前記第１の誘電体膜（６ａ）に含まれる不純物（２０）とは逆の極性の固定電荷となる不純物（２１）を有している、光電変換装置。
  15. 　半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、
    　前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）の表面に接するように設置された誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）とを含み、
    　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）は、前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５，２５）を有し、
    　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）の表面上に透明導電膜（９，３３，３８）を有しており、
    　キャリアが前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）を通過して前記透明導電膜（９，３３，３８）から外部に取り出される、光電変換装置。
  16. 　前記透明導電膜（９，３３，３８）の表面上に透明基板（１４）を備えていることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  17. 　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）が接する前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）の表面の領域の少なくとも一部に、第１導電型または第２導電型の表面反転層（４，２４，３１，３５，３６，４０）を含むことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  18. 　前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンからなることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  19. 　前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）の厚さは、前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）内でのキャリア拡散長よりも薄いことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  20. 　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）のバンドギャップは４．２ｅＶ以上であることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  21. 　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）は、炭化ケイ素、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンからなる群から選択された少なくとも１種からなることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  22. 　前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）の厚さは、３ｎｍ以下であることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  23. 　正の固定電荷となる不純物（５）は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リン、砒素およびアンチモンからなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  24. 　負の固定電荷となる不純物（２５）は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、白金、フッ化フラーレン、酸化フラーレン、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  25. 　前記固定電荷となる不純物（５，２５）が最も多く存在する箇所は、前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）と前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）との界面から前記界面に対して垂直な方向に前記半導体層（２ａ，２ｂ，２ｃ）側に５ｎｍ進向した領域と、前記誘電体膜（６，２６，３２，３４，３７，３９）側に５ｎｍ進向した領域との間の領域に位置することを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の光電変換装置。
  26. 　第１の半導体層（２ａ）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の表面に接するように設置された表面誘電体膜（６）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面に形成された第１導電型不純物含有層（１０９）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面側に設置された第２の半導体層（２ｂ）と、
    　第２の半導体層（２ｂ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１０）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面に形成された第１導電型不純物含有層（１１１）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面側に設置された第３の半導体層（２ｃ）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１２）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の裏面に形成された第１導電型不純物含有層（１１３）とを含み、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面の前記第１導電型不純物含有層（１０９）と、前記第２の半導体層（２ｂ）の表面の前記第２導電型不純物含有層（１１０）とが接合され、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面の前記第１導電型不純物含有層（１１１）と、前記第３の半導体層（２ｃ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１２）とが接合されており、
    　前記表面誘電体膜（６）は、前記第１の半導体層（２ａ）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５）を有し、
    　前記表面誘電体膜（６）が接する前記第１の半導体層（２ａ）の表面の領域の少なくとも一部に第２導電型の表面反転層（４）が形成されており、
    　前記表面誘電体膜（６）の表面上に透明導電膜（９）を有しており、
    　キャリアが前記表面誘電体膜（６）を通過して前記透明導電膜（９）から外部に取り出される、光電変換装置。
  27. 　第１の半導体層（２ａ）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の表面に接するように設置された表面誘電体膜（６）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面に形成された第１導電型不純物含有層（１０９）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面側に設置された第２の半導体層（２ｂ）と、
    　第２の半導体層（２ｂ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１０）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面に形成された第１導電型不純物含有層（１１１）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面側に設置された第３の半導体層（２ｃ）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１２）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の裏面に形成された裏面誘電体膜（２６）とを含み、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面の前記第１導電型不純物含有層（１０９）と、前記第２の半導体層（２ｂ）の表面の前記第２導電型不純物含有層（１１０）とが接合され、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面の前記第１導電型不純物含有層（１１１）と、前記第３の半導体層（２ｃ）の表面に形成された第２導電型不純物含有層（１１２）とが接合されており、
    　前記表面誘電体膜（６）は、前記第１の半導体層（２ａ）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５）を有し、
    　前記表面誘電体膜（６）が接する前記第１の半導体層（２ａ）の表面の領域の少なくとも一部に第２導電型の表面反転層（４）が形成されており、
    　前記裏面誘電体膜（２６）は、前記表面誘電体膜（６）に含まれる前記不純物（５）とは逆の極性の固定電荷となる不純物（２５）を有しており、
    　前記裏面誘電体膜（２６）が接する前記第３の半導体層（２ｃ）の裏面の領域の少なくとも一部に第１導電型の裏面反転層（２４）が形成されており、
    　前記表面誘電体膜（６）の表面上に透明導電膜（９）を有し、
    　前記裏面誘電体膜（２６）の裏面上に裏面電極（７）を有しており、
    　キャリアが前記表面誘電体膜（６）および前記裏面誘電体膜（２６）を通過して前記透明導電膜（９）および前記裏面電極（７）からそれぞれ外部に取り出される、光電変換装置。
  28. 　第１の半導体層（２ａ）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の表面に接するように設置された第１の表面誘電体膜（６）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面に接するように設置された第１の裏面誘電体膜（３２）と、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面側に設置された第２の半導体層（２ｂ）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の表面に接するように設置された第２の表面誘電体膜（３４）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面に接するように設置された第２の裏面誘電体膜（３７）と、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面側に設置された第３の半導体層（２ｃ）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の表面に接するように設置された第３の表面誘電体膜（３９）と、
    　前記第３の半導体層（２ｃ）の裏面に接するように設置された第３の裏面誘電体膜（２６）とを含み、
    　前記第１の半導体層（２ａ）の裏面の前記第１の裏面誘電体膜（３２）と、前記第２の半導体層（２ｂ）の表面の前記第２の表面誘電体膜（３４）とは第１の中間透明導電膜（３３）を介して接合され、
    　前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面の前記第２の裏面誘電体膜（３７）と、前記第３の半導体層（２ｃ）の表面の前記第３の表面誘電体膜（３９）とは第２の中間透明導電膜（３８）を介して接合されており、
    　前記第１の表面誘電体膜（６）は、前記第１の半導体層（２ａ）との界面近傍に、正または負の固定電荷となる不純物（５）を有し、
    　前記第１の表面誘電体膜（６）が接する前記第１の半導体層（２ａ）の表面の領域の少なくとも一部に第１導電型または第２導電型の第１の表面反転層（４）が形成されており、
    　前記第２の表面誘電体膜（３４）は、前記第２の半導体層（２ｂ）との界面近傍に、前記第１の表面誘電体膜（６）が有する前記不純物（５）と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、
    　前記第２の表面誘電体膜（３４）が接する前記第２の半導体層（２ｂ）の表面の領域の少なくとも一部に前記第１の表面反転層（４）と同一の導電型の第２の表面反転層（３５）が形成されており、
    　前記第３の表面誘電体膜（３９）は、前記第３の半導体層（２ｃ）との界面近傍に、前記第１の表面誘電体膜（６）が有する前記不純物（５）と同一の極性の固定電荷となる不純物を有し、
    　前記第３の表面誘電体膜（３９）が接する前記第３の半導体層（２ｃ）の表面の領域の少なくとも一部に前記第１の表面反転層（４）と同一の導電型の第３の表面反転層（４０）が形成されており、
    　前記第１の裏面誘電体膜（３２）は、前記第１の半導体層（２ａ）との界面近傍に、前記第１の表面誘電体膜（６）が有する前記不純物（５）と逆の極性の固定電荷となる不純物（２５）を有し、
    　前記第１の裏面誘電体膜（３２）が接する前記第１の半導体層（２ａ）の裏面の領域の少なくとも一部に前記第１の表面反転層（４）とは逆の導電型の第１の裏面反転層（３１）が形成されており、
    　前記第２の裏面誘電体膜（３７）は、前記第２の半導体層（２ｂ）との界面近傍に、前記第１の裏面誘電体膜（３２）が有する前記不純物（２５）と同一の極性の固定電荷となる不純物（２５）を有し、
    　前記第２の裏面誘電体膜（３７）が接する前記第２の半導体層（２ｂ）の裏面の領域の少なくとも一部に前記第１の裏面反転層（３１）と同一の導電型の第２の裏面反転層（３６）が形成されており、
    　前記第３の裏面誘電体膜（２６）は、前記第３の半導体層（２ｃ）との界面近傍に、前記第１の裏面誘電体膜（３２）が有する前記不純物（２５）と同一の極性の固定電荷となる不純物（２５）を有し、
    　前記第３の裏面誘電体膜（２６）が接する前記第３の半導体層（２ｃ）の裏面の領域の少なくとも一部に前記第１の裏面反転層（４）と同一の導電型の第３の裏面反転層（２４）が形成されており、
    　前記第１の表面誘電体膜（６）の表面上に透明導電膜（９）を有し、
    　前記第３の裏面誘電体膜（２６）の裏面上に裏面電極（７）を有しており、
    　キャリアが前記表面誘電体膜（６）および前記裏面誘電体膜（２６）を通過して前記透明導電膜（９）および前記裏面電極（７）からそれぞれ外部に取り出される、光電変換装置。
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