[发明专利]光电转换装置及其制造方法

说明书

本申请为2007年4月3日提交的、申请号为200780007262.9的、发明名称为“光电转换装置及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种在光电转换层的i层中具有微结晶锗硅的光电转换装置及其制造方法。

背景技术

作为将太阳光的能量转换成电能的光电转换装置的一种，已知有通过等离子体CVD法成膜而形成光电转换层的薄膜硅类光电转换装置。可以采用微结晶锗硅膜作为薄膜硅光电转换装置中使用的光电转换层的膜的候补。由于微结晶锗硅膜与微结晶硅膜相比为窄间隙且吸收特性更优良，期待通过与非结晶硅或微结晶硅等其他光电转换材料的层积结构吸收长波长的太阳光而实现高效化的光电转换材料。

光电转换层一般其大部分由本征半导体所构成的i层构成，该i层构成为夹持于添加了p型杂质的由半导体构成的薄p层和添加了n型杂质的由半导体构成的薄n层之间。在光电转换层中具有非结晶锗硅或者微结晶锗硅的光电转换装置中，为了提高电池特性，公开有在p层和i层之间或者n层和i层之间导入由非结晶硅构成的缓冲(Buffer)层的方法(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利第3684041号公报(段落【0021】，图1)

然而，在光电转换层中具有微结晶锗硅的光电转换装置中，在p层和i层之间或者n层和i层之间导入由非结晶硅构成的缓冲层的情况下，有时电池特性并没有提高。

发明内容

本发明正是鉴于所述情况而作出的，目的在于提供一种在光电转换层中具有微结晶锗硅且电池特性提高了的光电转换装置及其制造方法。

光电转换层中使用的微结晶锗硅与非结晶锗硅不同，其结晶性会影响到电池特性。但是，上述“背景技术”中向具有非结晶锗硅或者微结晶锗硅的光电转换层中导入缓冲层的技术虽然考虑到了器件结构的电特性，但是至今为止没有考虑到微结晶锗硅的结晶成长的技术。本发明者们不仅着眼于器件结构的电特性，还着眼于缓冲层的膜质作为构成i层的微结晶锗硅结晶成长过程中的基底层所起的作用，从而完成了本发明。

即，本发明的光电转换装置是一种光电转换装置，具有基板和设在该基板上的光电转换层，其特征在于，所述光电转换层具有：向半导体中添加了p型杂质的p层；向半导体中添加了n型杂质的n层；以及设于所述p层和n层之间的主要具有微结晶锗硅的i层，所述p层和所述n层中作为靠近基板一侧的层的基板侧杂质添加层与所述i层之间具有缓冲层，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，该缓冲层在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic(1)相对非结晶相的峰值强度Ia(1)的比值即拉曼峰值比Ic(1)/Ia(1)(480cm^-1)在0.8以上。所谓0.8以上意为实际上含有结晶层。p层和n层可以是微结晶SiGe或者微结晶SiC。

由于该光电转换装置设于i层的基板侧的缓冲层的结晶性较高，由此，i层中的微结晶锗硅的膜质提高，电池特性也提高。

或者，本发明的光电转换装置是一种光电转换装置，具有基板和设在该基板上的光电转换层，其特征在于，所述光电转换层具有：向半导体中添加了p型杂质的p层；向半导体中添加了n型杂质的n层；以及设于所述p层和n层之间的主要具有微结晶锗硅的i层，所述p层和所述n层中作为靠近基板一侧的层的基板侧杂质添加层在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic(2)相对非结晶相的峰值强度Ia(2)的比值即拉曼峰值比Ic(2)/Ia(2)在2以上。

由于该光电转换装置的基板侧杂质添加层的结晶性较高，由此，i层中的微结晶锗硅的膜质提高，电池特性也提高。

如果在所述基板侧杂质添加层与所述i层之间设有缓冲层，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，则电池特性的提高度将更大提高，因而优选。

在所述的任一种光电转换装置中，考虑到电特性，优选所述缓冲层中的锗浓度比所述i层中的锗浓度低。