[发明专利]光电转换装置和光电转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置，特别是涉及通过成膜制成发电层的光电转换装置和该光电转换装置的制造方法。

背景技术

作为用于将太阳光的能量转换为电能的太阳电池的光电转换装置，已知有具备利用等离子体CVD法等制成p型硅类半导体(p层)、i型硅类半导体(i层)和n型硅类半导体(n层)的薄膜而形成的光电转换层的薄膜硅类光电转换装置。

作为薄膜硅类太阳电池的优点，能够例举出容易大面积化、膜厚薄至结晶类太阳电池的1/100左右，材料可以很少等。因此，薄膜硅类太阳电池与结晶类太阳电池相比较，能够实现低成本的制造。但是，作为薄膜硅类太阳电池的缺点，能够举出转换效率与结晶类相比较低的缺点。在本技术领域中，转换效率的提高成为重要的课题。

例如在专利文献1、专利文献2中，通过对p层和n层添加氮，使p层和n层宽带隙化，使开路电压提高从而实现转换效率的提高。

专利文献1：日本特开2005-277021号公报

专利文献2：日本特开2006-120930号公报

发明内容

在对p层和n层添加杂质的情况下，已知由于载流子浓度的降低、缺陷密度的增加，会导致电导率降低。此外，氮等杂质浓度越低，越存在p层和n层容易结晶化的倾向。即，在p层和n层的结晶化率较低的情况下，导电性降低，此外，在i层上成膜时，由于与i层的结合恶化，所以光电转换效率降低。因此，在专利文献1和专利文献2中，必须将p层和n层的结晶化率设定得较高。

此外，为了添加氮作为杂质而使用氮气作为原料气体的情况下，氮气在等离子体中难以分解，所以难以使膜中含有大量的氮。因此，在专利文献1和专利文献2中，对p层和n层以从0.001原子％到10原子％的较低浓度添加了氮。

为了提高p层和n层的结晶化率，需要提高氢稀释率(H₂/SiH₄)，但是作为硅层的原料的SiH₄量变少，p层和n层的成膜速度降低。在量产工序中，当p层和n层的成膜速度变慢时，生产性大幅度地降低，因此不优选。如何在高速制成p层和n层而实现高的生产性的同时提高太阳电池的转换效率成为一大课题。

特别是在使n层含有氮作为杂质的情况下，电导率与不含有氮的情况相比低4位数以上。因此，存在如下问题：在背面电极侧形成的透明电极层或者多接合型太阳电池的中间接触层与n层的接触性变差，形状因子降低。

本发明鉴于上述情况而做出，提供使开路电压增加并且改善n层与背面侧透明电极层或中间接触层的接触性以提高形状因子的光电转换装置。此外，目的在于提供制造以高速制成n层并具有高的开路电压和形状因子的光电转换装置的方法。

为了解决上述课题，本发明的光电转换装置，在基板上具备层叠p层、i层和n层而成的光电转换层，其特征在于，上述n层包括含氮n层和在该含氮n层的与上述基板相反侧的面上形成的界面处理层，上述含氮n层以1％以上且20％以下的原子浓度含有氮原子，并且结晶化率为0以上且小于3，上述界面处理层为结晶化率1以上且6以下。

通过形成以氮原子为1％以上且20％以下的原子浓度含有氮的硅类n层(含氮n层)，即使含氮n层的结晶化率低至0以上且小于3，也可以扩大带隙、提高开路电压。进一步，在含氮n层的与基板相反侧的面上形成有结晶化率1以上且6以下的硅类的界面处理层。由此，改善与n层接触的透明导电膜与n层的接触性而提高形状因子，并且还抑制形状因子的不均。其结果，能够形成具有高的转换效率并且性能稳定的光电转换装置。其中，本发明中的结晶化率被定义为使用波长532nm的激光计测的拉曼光谱中的520cm^-1的结晶质硅相的峰值强度lc相对于480cm^-1的非结晶硅相的峰值强度la的比lc/la。

在上述发明中，优选上述界面处理层的电导率为1S/cm以上且100S/cm以下。

通过使界面处理层的电导率在上述范围内，改善与n层接触的透明导电膜与n层的接触性，串联电阻降低。其结果，成为形状因子提高的光电转换装置。

在上述发明中，优选上述界面处理层的厚度为1nm以上且3nm以下。当形成上述膜厚范围的界面处理层时，接触性改善效果进一步提高，串联电阻进一步降低。因此，能够提高形状因子。

在上述发明中，优选上述界面处理层与背面侧的透明电极层接触。优选上述界面处理层与中间接触层接触。

在上述发明中，优选上述i层为结晶质的本征半导体。

界面处理层通过与作为透明导电膜的背面侧的透明电极层或中间接触层接触，能够提高光电转换装置的转换效率。