[发明专利]光电转换器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换器件及其制造方法。

背景技术

为了对包括全球变暖的全球环境问题采取措施，以太阳能电池为代表的光电转换器件的市场已经扩大。实现高光电转换效率的块状晶体硅光电转换器件已被投入实用。对于块状晶体硅光电转换器件，使用了诸如单晶硅衬底或多晶硅衬底的块状硅衬底。然而，块状硅衬底的绝大多数部分作为对光电转换无贡献的支承件。此外，近年来，由于半导体市场的复苏和太阳能电池市场的迅速增长，硅供应已经非常短缺。根据这些方面，块状晶体硅的光电转换器件难以节省资源和降低成本。

另一方面，在使用薄非晶硅膜、薄微晶硅膜等等的非单晶硅的薄膜型光电转换器件中，通过使用各种化学或物理气相沉积方法在支承衬底上形成了呈现光电转换功能的薄硅膜。因此，认为非单晶硅的薄膜型光电转换器件相比于块状光电转换器件能实现资源节省和成本降低。

然而，诸如薄非晶硅膜和薄微晶硅膜的非单晶硅薄膜具有作为载流子陷阱的缺陷，诸如悬空键和晶粒边界。因此，难以获得足够的光电转换效率，从而块状晶体硅光电转换器件已在太阳能电池市场中获得较大份额。

此外，给出薄膜中包含的杂质作为非单晶硅薄膜的低光电转换效率的因素。非单晶硅薄膜通常通过CVD方法或类似方法形成，但诸如氧和碳的杂质是在膜形成等期间引入的。因此，形成了包括氧、碳或类似物的非单晶硅薄膜。

因此，提出了通过将非单晶硅薄膜中包括的特定残余杂质原子的浓度控制在适当浓度范围内以提高光电转换器件的性能的尝试(例如，专利文献1：日本已公开专利申请No.2000-58889)。

在专利文献1中，提到了氧浓度和碳浓度，但未讨论氮浓度。此外，在专利文献1中，氮被认为是与氧和碳一样的残余杂质，从而该文献认为氮浓度优选尽可能低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明一个实施例的目的是形成其中缺陷减少的非单晶半导体层作为形成光电转换器件的半导体结的半导体层。本发明的实施例的另一目的是提高利用非单晶半导体层形成的光电转换器件的光电转换效率。

本发明的另一实施例是为了提供一种光电转换器件，该光电转换器件具有其中氮浓度在预定范围内且氧浓度和碳浓度低的非单晶半导体层作为形成该光电转换器件的半导体层。具体而言，在包括半导体结的单元电池中形成了其中通过二次离子质谱法测得的氮的峰值浓度为5×10¹⁸/cm³或更高以及5×10²⁰/cm³或更低、优选为1×10¹⁹/cm³或更高以及5×10²⁰/cm³或更低且通过二次离子质谱法测得的氧和碳的各自峰值浓度低于5×10¹⁸/cm³、优选低于1×10¹⁸/cm³的非单晶半导体层。

注意，非单晶半导体层优选包含NH基。

本发明的另一实施例是一种光电转换器件，其包括：在第一电极与第二电极之间的一个或更多个单元电池，其中半导体结通过按顺序堆叠一种导电性类型的第一杂质半导体层而形成；非单晶半导体层；以及导电性类型与第一杂质半导体层相反的第二杂质半导体层。在光入射侧上的单元电池的非单晶半导体层中，通过二次离子质谱法测得的氮的峰值浓度为5×10¹⁸/cm³或更高以及5×10²⁰/cm³或更低，且通过二次离子质谱法测得的氧和碳的各自峰值浓度低于5×10¹⁸/cm³。

在上述结构中，在非单晶半导体层中，通过二次离子质谱法测得的氮的峰值浓度优选为1×10¹⁹/cm³或更高以及5×10²⁰/cm³或更低。

在上述结构中，非单晶半导体层优选包含NH基。

此外，可使用在第一杂质半导体层与非单晶半导体层之间包含非晶半导体层的结构。